专利摘要

专利摘要

一种生物质液态农用膜材料的制备及使用方法，制备方法包括：选用植物多糖物质和溶解植物纤维素生物质原材料中的一种或两种的任意混合物，于50～95℃的温度条件碱性催化羟基，生成含有羟基活性键的生物质基质浆粘物；在所述生物质基质浆粘物加入按重量计5～10％的醛进行缩聚合反应，产生醛聚缩合物即为所述生物质液态农用膜材料。使用方法包括：在喷施使用时，需添加按重量计占醛缩聚合物用量0.25～1.0％的固化促进剂，整体混合后再稀释6～10倍喷施土壤表面。本发明制备及使用的生物质液态农用膜，能有效地提高土壤水分保蓄能力，从而满足供给作物生长的水分需求。

说明书

技术领域

本发明涉及用于抑制土壤水分蒸发的农用膜的材料制备及使用方法，尤其涉及生物质液态农用膜的材料制备及使用方法。

背景技术

干旱缺水是世界范围内农业持续发展的主要制约因素，我国北方旱区水资源量和耕地面积分别占全国的17％和64％。目前我国45％的地区年均降水量不足400mm，灌溉农田缺水300多亿m³。同时农用水利用效率低，土壤水分表面蒸发损失，在我国西北半干旱地区其量一般占作物总耗水量的1/4～1/2，占年降水量的55～65％。因此，降低土壤水分蒸发是提高农田水分利用效率的重要环节。

上世纪70年代开始，伴随塑料工业的发展，日本和欧美发达国家开始将塑料薄膜应用于农业生产中。地膜覆盖种植具有增温、保水、增产及扩大作物适作区的作用，该项技术的应用使农业产量和效益得到了大幅度的增长，带来了农业生产力的飞跃和生产方式的改变。我国于上世纪80年代以来将地膜应用于农业生产，地膜覆盖栽培面积持续增长，已经成为地膜覆盖栽培大国，不仅规模大，而且涉及的作物种类多，其中以棉花覆膜栽培面积为最大，占总覆膜面积的70％以上。由于超薄、易碎、不耐候等问题的凸显；再加上塑料农用地膜在土壤中残膜不断累积，残膜污染土壤，妨碍耕作，破坏耕作层土壤结构，阻碍水肥输导，影响土壤通透性和作物的生长发育等问题日益严重，已经对我国农业环境构成重大威胁。

20世纪30年代，原苏联利用石脑油皂抑制土壤水分蒸发，减少水分蒸发60～70％。40年代，英国曾研究用阳离子沥青乳剂覆土种草，但因价格昂贵而难于推广。此后20多年间，科学界又继续寻求新的沥青改良剂，并进行了多方面的深入研究。法国、美国等将聚丙烯酰胺(PAM)利用喷灌、渠灌、喷施等方式施用在土壤表面，用以抑制水分蒸发、固定土壤防止水土流失、改善土壤结构，可节约灌溉用水30～50％。1998年在国内首次进行了国产化液态地膜的生产，在全国10个省市进行液膜的应用试验，取得了非常好的经济、社会效益。使用沥青乳剂、纳米级废弃塑料复合物和聚丙烯酰胺(PAM)等，具有良好的土壤水分蒸发抑制有效性，但存在着稀释和二次稳定性差、更严重的是对农田生态环境的二次污染问题备受关注。由此，生物全降解型新材料的开发、二次稳定、稀释性和成膜性改善等问题是攻关解决的重点。

随着社会和经济的进步发展，环境保护意识的提高，农田投入的绿色环保、生物降解以及生物质资源的开发利用，特别是化学节水制剂的高效、无毒、无污染、价廉成为其应用农业生产的重要要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生物质液态农用膜材料的制备及使用方法，该生物质液态农用膜能够显著减少土壤水分蒸发，提高土壤水分保蓄能力，从而供给作物生长充分的水分需求。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种生物质液态农用膜材料的制备方法，包括：选用植物多糖物质和溶解植物纤维素生物质原材料中的一种或两种的任意混合物，于50～95℃的温度条件碱性催化羟基，生成含有羟基活性键的生物质基质浆粘物；在所述生物质基质浆粘物加入按重量计5～10％的醛进行缩聚合反应，产生醛聚缩合物即为所述生物质液态农用膜材料，用于抑制土壤水分蒸发，或用于功能性膜材料加工。

优选地，植物多糖物质为淀粉和魔芋粉中的一种或两种的任意混合物，在所述植物多糖物质中加入按重量计50～100倍的水，于50～95℃温度条件下糊化制成浆粘体，碱性催化羟基即在浆粘体中添加NaOH溶液或KOH溶液并匀质，其中浆粘体与NaOH溶液或KOH溶液的比例为按重量计700∶1～3。

优选地，植物纤维素生物质原材料为蔗渣、作物秸秆以及农产品加工残渣中的一种或多种，植物纤维素生物质原材料按重量计占缩聚合物用量的100～150％，碱性催化羟基即将按重量计5～10％的所述植物纤维素与NaOH和尿素按重量计1∶1～5的混合溶液充分混合后，放置12.0～24.0小时，以分散、溶解所述植物纤维素。

优选地，溶解植物纤维素生物质原材料是用物理法将所述蔗渣、作物秸秆以及农产品加工残渣中的一种或多种浆化成的草浆，充分匀质，以提高液态农用膜材料喷施的成膜厚度、韧性及抗拉强度。

优选地，缩聚合反应即将甲醛溶液添加到生物质基质浆粘物中，并充分匀质混合进行缩聚合反应。

优选地，还包括：将尿素添加到碱性催化的生物质基质浆粘物和甲醛的缩聚反应生成物中，于50～95℃温度条件下碱性催化尿素和醛的缩聚反应，以降低生成物中的甲醛残留含量。

优选地，还包括：将水溶性高分子材料按重量计5％～20％添加到醛聚缩合物中，以增加生物质液态膜材料的抗拉强度；水溶性高分子材料包括脲醛聚合物、水性醇酸树脂、聚乙酸乙烯、水系聚氨酯或聚乙烯醇其中一种或多种。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采用如上述方法制备的生物质液态农用膜的使用方法，包括：生物质液态农用膜在喷施使用时，需添加按重量计占醛缩聚合物用量0.25～1.0％的固化促进剂，整体混合后再稀释6～10倍喷施土壤表面，以抑制作物生长期的土壤水分的蒸发；固化促进剂包括强酸铵盐化合物、有机酸、苯磺酸以及磷酸中的一种或多。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种生物质农用即成膜的制备方法，包括：将植物纤维素生物质原材料通过物理法制备草浆质，抄制植物纤维膜10～20g/m²；将植物纤维膜用缩聚-树脂浸润复合液浸润，缩聚-树脂浸润复合液由70～200份植物多糖基质的醛聚缩合物和10～150份浓度为10～30％的水溶性高分子材料复合物的水溶液复配，浸润之后的植物纤维膜表面干燥、成卷制得生物质农用即成膜。

优选地，植物纤维素生物质原材料包括蔗渣、作物秸秆以及农产品加工残渣中的一种或多种；植物多糖基质的醛聚缩合物是将生物质基质浆粘物与醛进行缩聚合反应生成，生物质基质浆粘物采用淀粉、魔芋粉及溶液纤维素中的一种或多种，于50～95℃的温度条件碱性催化羟基生成；水溶性高分子材料复合物包括水系聚氨酯、脲醛聚合物、水性醇酸树脂、聚乙酸乙烯中的一种单配或多种复配的树脂。

优选地，还包括：在缩聚-树脂浸润复合液中添加50～100ppm丝柏油醇，以延长所述农用即成膜的使用有效时间。

依本发明制备的生物质液态农用膜，能够有效地减少土壤水分蒸发、提高土壤水分保蓄能力，从而供给作物生长的水分需求。

具体实施方式

以下将以较佳实施例对本发明的抑制水分蒸发的土壤表面覆盖材料的制备及使用方法进行详细地说明。

在以下实施例中的百分比含量、比例含量或份数含量，如不特殊声明，均指按重量计的含量。

实施例1

将魔芋粉5g加到3500ml水中，在加热50℃的温度条件下匀质地制备粘稠溶液；再缓慢加入溶于5ml水中的1.0g NaOH溶液，促使魔芋生物质基质的粘稠溶液生成更多的羟基活性键；加入40％浓度的甲醛溶液200ml混合均匀后进行缩聚合反应1小时，产生魔芋-甲醛缩聚合生成物。之后，将40％浓度的甲醛溶液140ml的与尿素90g混合后，添加到魔芋-甲醛缩聚合生成物中，充分混合匀质后，在60℃的温度条件下进行缩聚合反应1.5小时，再添加溶于800ml水的25g聚乙烯醇，充分混合匀质后保温1.5小时，制得产物4700g 。

魔芋-甲醛缩聚合生成物作为抑制土壤水分蒸发的液态地膜，喷施使用时需在魔芋-甲醛缩聚合物中添加固化剂(NH₄Cl、乙酸、草酸、苯磺酸或磷酸中的一种或多种)，该固化剂按重量计占魔芋-甲醛缩聚合物用量的0.1～1.0％，再整体混合稀释6～10倍喷施土壤表面，以抑制作物生长期的土壤水分的蒸发。

添加魔芋-甲醛缩聚合物用量的100％的作物秸秆草浆或草粉，增加液态土壤表面覆盖材料喷施的成膜厚度和膜韧性。

实施例2

将魔芋粉30g、淀粉20g分别加到2000ml和1500ml水中，在加热60℃的温度条件下匀质制备粘稠溶液，再添加羟基活化蔗渣纤维素溶液(蔗渣纤维25g与8％NaOH和15％尿素溶液60ml充分混合揉搓后，放置12.0小时)，混合匀质，该碱性条件也促使魔芋和淀粉生物质基质的粘稠溶液生成更多的羟基活性键；然后添加40％甲醛溶液240ml并混合匀质后，进行缩聚合反应1.5小时。之后，将100ml的40％甲醛溶液与尿素82g混合，并添加到魔芋-淀粉-蔗渣纤维混合物的甲醛缩聚合生成物中，充分混合匀质后，在70℃的温度条件下进行缩聚合反应3.5小时，制得产物4700g。

制备水性自干醇酸树脂。将以下成分混合匀质：豆油酸42～46份、季戊四醇16～22份、PA(邻苯二甲酸酐)15～17份、DMPA(二羟甲基丙酸)15～18份以及苯甲酸4～7份；然后添加回流二甲苯6份，再通入CO₂气体，缓慢升温至180℃，再反应1小时后；升温至205℃再反应2小时；然后再升温至225℃，保温酯化测定酸值达到55mgKOH/g范围值后，分离回收二甲苯，并将该分离二甲苯后的合成物降低温度至120℃以下，再加入顺酐油9份，120℃保温0.5小时，之后在60℃条件下使用三乙胺(TEA)中和酸值15min，再添加按容积计1.5∶1的正丁醇-丙二醇单甲醚(PM)助溶剂，调节生成物固体成分含量为70～80％的树脂溶液，匀质后再加去离子水调整固体含量达60％的范围，充分混合匀质制得水性醇酸树脂。

魔芋-淀粉-蔗渣纤维混合物的甲醛缩聚合生成物500g，添加水性醇酸树脂5～150g，混合匀质，制得植物多糖基质和醇酸树脂缩聚复合物。该复合物作为抑制水分蒸发的液态地膜，喷施使用时需添加缩聚复合物用量0.25％的NH₄Cl和0.5～1％的水性醇酸树脂催干剂，整体混合稀释6～10倍喷施土壤表面，以抑制作物生长期的土壤水分的蒸发。

实施例3

将魔芋粉20g、淀粉35g分别加到2000ml和1500ml水中，在加热60～90℃的温度条件下匀质制备粘稠溶液，再添加羟基活化蔗渣纤维素溶液(蔗渣纤维45g与5wt％NaOH-17wt％尿素溶液60ml充分混合揉搓后，放置12.0小时)，混合匀质，该碱性条件促使魔芋和淀粉生物质基质的粘稠溶液生成更多的羟基活性键；再加入40％甲醛溶液250ml混匀进行缩聚合反应1.5小时。之后，将80ml的40％甲醛溶液与尿素82g混合并添加到魔芋-淀粉-蔗渣纤维混合物的甲醛缩聚合生成物中，充分混合匀质后，在60～90℃的温度条件下进行缩聚合反应3.5小时，制得产物4700g。

魔芋-淀粉-蔗渣纤维混合物的甲醛缩聚合产物80～150份，添加15～20份聚乙酸乙烯，混合匀质，制得植物多糖基质醛缩聚和聚乙酸乙烯的复合物。该复合物作为土壤水分蒸发抑制的液态地膜，喷施使用时需添加缩聚复合物用量0.25～1.0％的NH₄Cl，整体混合稀释6～10倍喷施土壤表面，以抑制作物生长期的土壤水分的蒸发。

实施例4

将魔芋粉40g、淀粉35g分别加到2000ml和1500ml水中，在加热60～90℃的温度条件下匀质制备粘稠溶液，再添加羟基活化蔗渣纤维素溶液(作物秸秆50g与6％NaOH和10％尿素溶液90ml充分混合后，放置12.0小时)，混合匀质，该碱性条件促使魔芋和淀粉生物质基质的粘稠溶液生成更多的羟基活性键，加入40％甲醛溶液250ml混匀进行缩聚合反应1.5小时。之后，将80ml的40％甲醛溶液与尿素82g混合并添加到魔芋-淀粉-蔗渣纤维混合物的甲醛缩聚合生成物中，充分混合匀质后，在90℃的温度条件下进行缩聚合反应3.5小时，制得产物4700g。

将魔芋-淀粉-蔗渣纤维混合物的甲醛缩聚合生成物100～150份，添加10～30份水系聚氨酯树脂，混合匀质，制得植物多糖基质醛缩聚和水系聚氨酯的复合物。该复合物作为土壤水分蒸发抑制的液态地膜，喷施使用时需添加缩聚复合物用量0.2～0.6％的NH₄Cl，整体混合稀释6～10倍喷施土壤表面，以抑制作物生长期的土壤水分的蒸发。

实施例5

生物质农用地膜(即成膜)的制造，将作物秸秆或蔗渣等通过物理法制备草浆质，抄制植物纤维膜(10～20g/m²)。植物纤维膜用70～200份植物多糖(淀粉、魔芋粉、溶液纤维素)基质醛缩聚和10～150份水系聚氨酯(或脲醛聚合物、或水性醇酸树脂、或聚乙酸乙烯、或它们不同比率复配的混合树脂)的复合物10～30％浓度的水溶液浸润，浸润之后的植物纤维膜表面干燥、成卷制得生物质农用地膜(即成膜)，该法制造生物质农用草纤维地膜，能提高膜的耐水性和抗拉强度。缩聚-树脂浸润复合液中添加丝柏油醇(复合溶液中的最终浓度0.01％)，能调控农用地膜的耐降解性，使膜的使用有效时间延长。

一种生物质液态农用膜材料的制备及使用方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。