CN107722524A - 一种使用湿强剂改性的高防水性能农用固体地膜及其制备方法 - Google Patents

一种使用湿强剂改性的高防水性能农用固体地膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用湿强剂改性的高防水性能农用固体地膜，由以下重量份的原料组成：聚乙烯醇80‑100份，干基玉米淀粉21‑38份，氢氧化钠4‑10份，乙醇溶液12‑21份，一氯乙酸10‑18份，85%的乙醇水溶液适量，冰醋酸适量，聚乙烯亚胺5‑14份，碱性溶液56‑83份，环氧氯丙烷7‑13份，二醛淀粉2‑5份，水适量。本发明使用环氧氯丙烷为交联剂，促进羧甲基淀粉与聚乙烯亚胺的分子内和分子间的交联反应，形成形成整个交联体系，之后与聚乙烯醇交联加强膜的致密性及提高膜的防水性，达到防止水分蒸发的作用。

Description

一种使用湿强剂改性的高防水性能农用固体地膜及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种土壤覆盖地膜，特别涉及一种使用湿强剂改性的高防水性能农用固体地膜及其制备方法。
技术背景
地膜覆盖是一种适合我国国情，适应性广，应用量大，促进覆盖作物早熟、高产、高效的农业新技术。地膜可起到保持土壤水分和提高土壤温度等的作用，采用地膜覆盖后可以改善土壤和近地面的温度及水分状况，目前地膜覆盖技术应用到了小麦、水稻、玉米、大豆、高粱、棉花、西瓜等作物的种植中，增产效果明显。
但是由于现在大量使用的地膜是不可降解的高分子化合物，既不受微生物侵蚀，也不能自行分解。长此下去，必然会给后人带来难以解决的污染危害。因此，研究可降解地膜逐渐受到重视。淀粉是自然界丰富的可再生资源，它无毒无害，可完全生物降解，然而较差的力学性能与防水性能限制了其应用。
闫美珍、曹龙奎等人在其《疏水化改性淀粉/PVA生物降解塑料地膜的研究》一文中，试验以玉米淀粉为原料，经过羧甲基醚化改性处理，之后使用环氧氯丙烷为交联剂改性处理羧甲基淀粉，生产出热塑性较强的交联-羧甲基淀粉，将交联-羧甲基淀粉与PVA共混，经过交联、增塑、湿强剂疏水化改性，膜的力学性能达到标准要求，吸水率大大降低。
目前较常使用的纸张湿强剂主要有三聚氰胺甲醛树脂，聚酰胺环氧氯丙烷树脂，聚乙烯亚胺湿强树脂等，其中聚乙烯亚胺是一种阳离子多支链聚合物，其分子中存在的伯、仲、叔三种胺基基团，在纸浆体系中呈阳离子性，能与纤维素羟基产生静电吸引形成次价力交联网络，从而达到提高纸张湿强性的目的。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种使用湿强剂改性的高防水性能农用固体地膜及其制备方法，以解决因淀粉的吸湿性、聚乙烯醇吸水性而使其地膜产品在空气湿度比较大的地区发生回潮、变形的问题。
一种使用湿强剂改性的高防水性能农用固体地膜，其特征在于，由以下重量份的原料组成：聚乙烯醇80-100份，干基玉米淀粉21-38份，氢氧化钠4-10份，乙醇溶液12-21份，一氯乙酸10-18份，85%的乙醇水溶液适量，冰醋酸适量，聚乙烯亚胺5-14份，碱性溶液56-83份，环氧氯丙烷7-13份，二醛淀粉2-5份，水适量。
具体步骤如下：
（1）碱化淀粉的制备：
准确称取干基玉米淀粉，与氢氧化钠在混合机中充分混合后转入干法反应釜中，在转速在60-120r/min，30-40℃条件下碱化反应25-40分钟，之后静置冷却至室温，得到碱化淀粉；
（2）羧甲基淀粉的制备：
将乙醇溶液和一氯乙酸充分混合均匀后，喷雾到步骤（1）碱化淀粉的表面，在60-80℃下进行醚化反应1-3小时，反应结束后冷却至室温，用85%的乙醇水溶液洗涤1小时，加入冰醋酸调pH至中性，抽滤，滤饼用85%的乙醇水溶液洗涤2-3次，在鼓风干燥箱中45-55℃条件下干燥，粉碎、过筛，即得到白色粉末状羧甲基淀粉；
（3）聚乙烯亚胺交联羧甲基淀粉复合物的制备：
在配有搅拌装置、回流冷凝管、贝克曼温度计的电子恒温水浴三口烧瓶中加入聚乙烯亚胺、步骤（2）羧甲基淀粉以及碱性溶液中调成粉浆，搅拌下升温至35-55℃，用分液漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷，并继续反应30-60分钟，反应完毕后加入冰醋酸调节溶液的pH值为5-7，静置一段时间，洗涤至中性，制得聚乙烯亚胺交联羧甲基淀粉复合物；
（4）将聚乙烯醇放入80-90℃水浴中保温30-40分钟使其溶解，加入步骤（3）物料于45-65℃水浴搅拌40-50分钟，再加入二醛淀粉及适量水搅拌1-2小时混合均匀，在温度为60-90℃下流延成膜，即得。
其中，所述的碱性溶液是由氢氧化钠和氯化钠溶于水中配制而成，三者的混合比例为3-6:1:15-20，其中氯化钠的作用是抑制淀粉颗粒的膨胀。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明对淀粉进行羧甲基疏水改性处理，之后使用环氧氯丙烷为交联剂，促进羧甲基淀粉与聚乙烯亚胺的分子内和分子间的交联反应，环氧基与聚乙烯亚胺主链上的胺发生亲核加成反应，形成端基为氯的侧链，之后与羧甲基淀粉交联反应，形成形成整个交联体系，同时环氧基的引入赋予聚乙烯亚胺自交联性，提升膜产品的湿强性，进一步提高产品的疏水防水性能。
（2）本发明添加二醛淀粉作为交联剂，提高聚乙烯醇与羧甲基淀粉的相容性，另外二醛淀粉含有醛基和羧基两种官能团，可以屏蔽部分暴露的羟基，加强膜的致密性及提高膜的防水性，。
具体实施方式
一种使用湿强剂改性的高防水性能农用固体地膜，其特征在于，由以下重量份的原料组成：聚乙烯醇90份，干基玉米淀粉32份，氢氧化钠6份，乙醇溶液18份，一氯乙酸16份，85%的乙醇水溶液适量，冰醋酸适量，聚乙烯亚胺9份，碱性溶液78份，环氧氯丙烷10份，二醛淀粉3份，水适量。
具体步骤如下：
（1）碱化淀粉的制备：
准确称取干基玉米淀粉，与氢氧化钠在混合机中充分混合后转入干法反应釜中，在转速在80r/min，35℃条件下碱化反应35分钟，之后静置冷却至室温，得到碱化淀粉；
（2）羧甲基淀粉的制备：
将乙醇溶液和一氯乙酸充分混合均匀后，喷雾到步骤（1）碱化淀粉的表面，在70℃下进行醚化反应2小时，反应结束后冷却至室温，用85%的乙醇水溶液洗涤1小时，加入冰醋酸调pH至中性，抽滤，滤饼用85%的乙醇水溶液洗涤3次，在鼓风干燥箱中50℃条件下干燥，粉碎、过筛，即得到白色粉末状羧甲基淀粉；
（3）聚乙烯亚胺交联羧甲基淀粉复合物的制备：
在配有搅拌装置、回流冷凝管、贝克曼温度计的电子恒温水浴三口烧瓶中加入聚乙烯亚胺、步骤（2）羧甲基淀粉以及碱性溶液中调成粉浆，搅拌下升温至45℃，用分液漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷，并继续反应50分钟，反应完毕后加入冰醋酸调节溶液的pH值为6，静置一段时间，洗涤至中性，制得聚乙烯亚胺交联羧甲基淀粉复合物；
（4）将聚乙烯醇放入85℃水浴中保温35分钟使其溶解，加入步骤（3）物料于55℃水浴搅拌45分钟，再加入二醛淀粉及适量水搅拌2小时混合均匀，在温度为80℃下流延成膜，即得。
其中，所述的碱性溶液是由氢氧化钠和氯化钠溶于水中配制而成，三者的混合比例为5:1:18，其中氯化钠的作用是抑制淀粉颗粒的膨胀。

Claims (3)

1.一种使用湿强剂改性的高防水性能农用固体地膜，其特征在于，由以下重量份的原料组成：聚乙烯醇80-100份，干基玉米淀粉21-38份，氢氧化钠4-10份，乙醇溶液12-21份，一氯乙酸10-18份，85%的乙醇水溶液适量，冰醋酸适量，聚乙烯亚胺5-14份，碱性溶液56-83份，环氧氯丙烷7-13份，二醛淀粉2-5份，水适量。
2.根据权利要求书1所述的一种使用湿强剂改性的高防水性能农用固体地膜的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）碱化淀粉的制备：
准确称取干基玉米淀粉，与氢氧化钠在混合机中充分混合后转入干法反应釜中，在转速在60-120r/min，30-40℃条件下碱化反应25-40分钟，之后静置冷却至室温，得到碱化淀粉；
（2）羧甲基淀粉的制备：
将乙醇溶液和一氯乙酸充分混合均匀后，喷雾到步骤（1）碱化淀粉的表面，在60-80℃下进行醚化反应1-3小时，反应结束后冷却至室温，用85%的乙醇水溶液洗涤1小时，加入冰醋酸调pH至中性，抽滤，滤饼用85%的乙醇水溶液洗涤2-3次，在鼓风干燥箱中45-55℃条件下干燥，粉碎、过筛，即得到白色粉末状羧甲基淀粉；
（3）聚乙烯亚胺交联羧甲基淀粉复合物的制备：
在配有搅拌装置、回流冷凝管、贝克曼温度计的电子恒温水浴三口烧瓶中加入聚乙烯亚胺、步骤（2）羧甲基淀粉以及碱性溶液中调成粉浆，搅拌下升温至35-55℃，用分液漏斗缓慢滴加环氧氯丙烷，并继续反应30-60分钟，反应完毕后加入冰醋酸调节溶液的pH值为5-7，静置一段时间，洗涤至中性，制得聚乙烯亚胺交联羧甲基淀粉复合物；
（4）将聚乙烯醇放入80-90℃水浴中保温30-40分钟使其溶解，加入步骤（3）物料于45-65℃水浴搅拌40-50分钟，再加入二醛淀粉及适量水搅拌1-2小时混合均匀，在温度为60-90℃下流延成膜，即得。
3.根据权利要求书1、2所述的一种使用湿强剂改性的高防水性能农用固体地膜的制备方法，其特征在于，所述的碱性溶液是由氢氧化钠和氯化钠溶于水中配制而成，三者的混合比例为3-6:1:15-20，其中氯化钠的作用是抑制淀粉颗粒的膨胀。
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CN106220902A (zh) * 2016-07-28 2016-12-14 马鞍山市五谷禽业专业合作社 一种抗氧化成本低的可降解农用淀粉基复合地膜

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颜进华: "《造纸化学品》", 31 August 2015, 华南理工大学出版社 *

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