一種可降解複合材料、植物營養缽及其製備方法與流程
2023-08-07 02:39:01
本發明涉及降解材料領域，具體而言，涉及一種可降解複合材料、植物營養缽及其製備方法。
背景技術：
：氧化型生物全降解技術是全球環保型材料發展的一個新熱點，是當今繼澱粉類生物降解塑料之後最為先進的技術之一，目前在國內還未被大多數人所了解使用。氧化降解塑料是指在降解過程中同時發生氧化降解和生物降解的一種可完全降解的環保型塑料。通過在高分子材料(PE、PP和PS)中加入降解添加劑，使塑料在光或/和熱作用下，發生氧化反應。在塑料製品被遺棄後，添加劑中有兩種物質起作用：一是預氧化劑(主要是一些無毒金屬離子)，二是生物降解促進物質(主要是一些天然植物纖維素)。預氧化劑控制塑料在未被遺棄時保持應有的壽命及功能，在遺棄後通過過氧化反應降低分子量，使得聚合物變脆，易於微生物分解。目前市面上的營養缽主要有兩種，一種是塑料營養缽，主要由化學材料或可降解塑料製成，另一種是新一代的輕基質無紡布育苗營養缽，主要由輕型育苗基質和無紡布容器材料組成。塑料營養缽存在以下幾點不足：1)汙染環境，不能降解或不完全降解；2)透氣性差；3)不溶於水；4)自身不能提供營養物質，需靠外界補償；5)使用澱粉製作降解塑料成本相對較高。有鑑於此，特提出本發明。技術實現要素：本發明的第一目的在於提供一種可降解複合材料，該可降解複合材料具有能夠完全降解、環保無汙染、透氣性好且成本低的優點。本發明的第二目的在於提供一種植物營養缽，該植物營養缽具有環保無汙染、排水透氣性好、節約資源、成本低及降解後可產生苗木所需營養物質的優點。本發明的第三目的在於提供一種植物營養缽的製備方法，該方法操作簡單、成本低及易實現規模化生產。為了實現本發明的上述目的，特採用以下技術方案：一種可降解複合材料，按重量份數計包括如下原料：降解塑料20-40份和秸稈粉55-80份。本發明提供的可降解複合材料，在降解塑料中添加秸稈粉，能夠增加降解塑料的透氣性和透水率，使製得的可降解複合材料既能保持塑料的特性，又兼有透水透氣的優點。因為本發明的可降解複合材料中選用的是降解塑料，其本身具有能夠被降解的功能，同時，添加的秸稈粉屬於天然有機材料，能夠在自然界中無汙染地降解，因此該可降解複合材料具有極強的環保特性。當用於植物生長領域中時，可加速微生物滋生，促進可降解複合材料在土中自然分解成水、二氧化碳和腐殖酸有機肥，從而促進植物的根系的生長。另外，本發明的可降解複合材料在自然通風情況下，可以保持塑料的特性，降解速度較緩慢，當埋入地下時，由於水分的增加，從而促進降解塑料中降解劑的活性，再加上秸稈粉分解產生的協同作用，使得該可降解複合材料能夠快速降解。降解塑料包括光降解型塑料、生物降解型塑料、氧化生物降解塑料、光-生物全面降解塑料、熱塑性澱粉樹脂降解塑料和二氧化碳基生物降解塑料。降解塑料優先採用氧化生物降解塑料，能夠同時產生氧化降解和生物降解。氧化生物降解塑料是指在降解過程中同時發生氧化降解和生物降解的一種可完全降解的環保型塑料。氧化生物降解塑料技術是通用在高分子材料(PE、PP和PS)中加入降解添加劑(氧化生物降解母粒)，使塑料在光/和熱作用下，發生氧化反應。與此同時，如存在微生物，則可發生生物降解，最終降解產物為水、二氧化碳和腐殖質。本發明中，按重量份數計，降解塑料典型但非限制性的含量例如為：20份、22份、24份、26份、28份、30份、32份、34份、36份、38份、或40份。秸稈粉，優先選用秸稈板砂光粉，可變廢為寶，另外秸稈板砂光粉的粒徑小，可減少製備過程中的粉磨時間。本發明中，按重量份數計，秸稈粉典型但非限制性的含量例如為：55份、57份、60份、62份、64份、66份、68份、70份、72份、74份、76份、78份或80份。優選地，按重量份數計還包括肥料3-7份。肥料是植物必須的營養物質，能夠改善土壤性質和提高土壤肥力，同時，肥料的加入，使植物營養缽自身具有養料，無需再額外補充養料。本發明中的肥料優選為複合肥，可針對不同植物選擇性加入不同的複合肥。本發明中，按重量份數計肥料典型但非限制性的含量例如為：3份、4份、5份、6份或7份。優選地，所述降解塑料按重量份數計包括聚丙烯、聚乙烯或聚苯乙烯中的一種或至少兩種的組合17-33份和降解劑3-7份。本發明中，按重量份數計聚丙烯、聚乙烯或聚苯乙烯中的一種或至少兩種的組合典型但非限制性的含量例如為：17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份或33份。本發明中，按重量份數計降解劑典型但非限制性的含量例如為：3份、4份、5份、6份或7份。優選地，所述降解劑為氧化生物降解母粒。氧化生物降解母粒是採用光、生物降解劑為主要原料，添加一定量的光敏調節劑、分散劑、生物活性劑和載體樹脂等助劑，經混合、塑化和擠出等工藝加工而成。添加氧化生物降解母粒生產的購物袋、餐盒、垃圾袋和地膜等塑料製品，在保質期內保持塑料製品原有的性能，廢棄一段時間後發生降解，可顯著降低塑料廢棄物造成的環境汙染。優選地，按重量份數計包括如下原料：聚丙烯、聚乙烯或聚苯乙烯中的一種或至少兩種的組合17-33份、氧化生物降解母粒3-7份、秸稈粉55-80份和肥料3-7份。優選地，按重量份數計包括如下原料：聚丙烯、聚乙烯或聚苯乙烯中的一種或至少兩種的組合20-30份、氧化生物降解母粒4-6份、秸稈粉60-75份和肥料4-6份。通過進一步優化各原料的配比，使得製備的可降解複合材料的性能得到進一步提升。優選地，所述秸稈粉主要由稻殼、稻草、麥秸、玉米秸稈、棉花稈、木屑或竹屑中任意一種或至少兩種的組合得到的秸稈粉。一種植物營養缽，由上述可降解複合材料製備而成。本發明的植物營養缽在降解過程中可在土壤中自然分解成腐植酸有機肥，促進育苗根系發達，特別是用於林業造林育苗中時，自身降解後就能為苗木提供營養，環保無汙染。另外，添加的秸稈粉可使該植物營養缽具有排水透氣性好的優點；此外，秸稈粉可吸取土壤中的水分，對土壤中的水分有匯集作用，因此，該植物營養缽還具有一定的保水功能，不致使植物營養缽中的土壤變得太乾燥，從而為苗木提供所需水分提高苗木的存活率。而且，降解塑料與秸稈粉的合理搭配製作的植物營養缽比用純粹的秸稈粉製作的營養缽的使用壽命更長，比使用糧食澱粉製作的植物營養缽成本更低，更節約資源。在組分中添加肥料粉末，在製成植物營養缽後，植物營養缽自身可緩釋養分，促進育苗根系生長，提高苗木的成活率。上述植物營養缽的製備方法，包括以下步驟：將降解塑料、秸稈粉和任選地肥料混磨後成型，即得植物營養缽；優選地，將聚丙烯、聚乙烯或聚苯乙烯中的一種或至少兩種的組合、氧化生物降解母粒、秸稈粉和肥料混磨後成型，即得植物營養缽；優選地，將聚丙烯、聚乙烯或聚苯乙烯中的一種或至少兩種的組合、氧化生物降解母粒、肥料和主要由稻殼、稻草、麥秸、玉米秸稈、棉花稈、木屑或竹屑中任意一種或至少兩種的組合得到的秸稈粉混磨後成型，即得植物營養缽。該製備方法相對於採用澱粉基塑料的製備方法而言，簡單易行，成本降低，一般設備就可以生產，塑料的性能也得到了很好的維持。與已有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明提供的可降解複合材料，在降解塑料中添加秸稈粉，能夠增加降解塑料的透氣性和透水率，使製得的可降解複合材料既能保持塑料的特性，又兼有透水透氣的優點。因為本發明的可降解複合材料中選用的是降解塑料，其本身具有能夠被降解的功能，同時，添加的秸稈粉屬於天然有機材料，能夠在自然界中無汙染地降解，因此該可降解複合材料具有極強的環保特性。當用於植物生長領域中時，可加速微生物滋生，促進可降解複合材料在土中自然分解成水、二氧化碳和腐殖酸有機肥，從而促進植物的根系的生長。另外，本發明的可降解複合材料在自然通風情況下，可以保持塑料的特性，降解速度較緩慢，當埋入地下時，由於水分的增加，從而促進降解塑料中降解劑的活性，再加上秸稈粉分解產生的協同作用，使得該可降解複合材料能夠快速降解。本發明的植物營養缽在降解過程中可在土壤中自然分解成腐植酸有機肥，促進育苗根系發達，特別是用於林業造林育苗中，自身降解後就能為苗木提供營養，環保無汙染。另外，添加的秸稈粉可使該植物營養缽具有排水透氣性好的優點；此外，秸稈粉可吸取土壤中的水分，對土壤中的水分有匯集作用，因此，該植物營養缽還具有一定的保水功能，不致使植物營養缽中的土壤變得太乾燥，從而為苗木提供所需水分提高苗木的存活率。而且，降解塑料與秸稈粉的合理搭配製作的植物營養缽比用純粹的秸稈粉製作的營養缽的使用壽命更長，比使用糧食澱粉製作的植物營養缽成本更低，更節約資源。具體實施方式下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用於說明本發明，而不應視為限制本發明的範圍。實施例中未註明具體條件者，按照常規條件或製造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。下面將結合實施例1-24和對比例1-10對發明的可降解複合材料及植物營養缽的組分及降解特性做進一步詳細的說明。實施例1可降解複合材料的組分如下：聚丙烯33份、河北卡潤祺環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒3份、秸稈粉55份。實施例2可降解複合材料的組分如下：聚乙烯25份、河北卡潤祺環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒5份、秸稈粉65份。實施例3可降解複合材料的組分如下：聚苯乙烯17份、河北卡潤祺環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒3份、秸稈粉80份。實施例4可降解複合材料的組分如下：聚丙烯17份、河北卡潤祺環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒3份、秸稈粉55份和肥料3份。實施例5可降解複合材料的組分如下：聚乙烯20份、福州福塑科技有限公司生產的氧化生物降解母粒4份、秸稈粉60份和肥料4份。實施例6可降解複合材料的組分如下：聚苯乙烯25份、東莞市偉泰色母廠生產的氧化生物降解母粒5份、秸稈粉65份和肥料5份。實施例7可降解複合材料的組分如下：聚苯乙烯17份、河北卡潤祺環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒6份、秸稈粉75份和肥料6份。實施例8可降解複合材料的組分如下：聚苯乙烯30份、河北卡潤祺環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒7份、秸稈粉80份和肥料7份。實施例9可降解複合材料的組分如下：聚丙烯和聚乙烯的組合28份、山東天壯環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒4份、秸稈粉65份和肥料5份。實施例10可降解複合材料的組分如下：聚丙烯和聚苯乙烯的組合17份、河北奧柯柏環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒5份、秸稈粉70份和肥料5份。實施例11可降解複合材料的組分如下：聚乙烯和聚苯乙烯的組合25份、河北卡潤祺環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒5份、秸稈粉68份和肥料5份。實施例12可降解複合材料的組分如下：聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯三者的組合28份、河北卡潤祺環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒5份、秸稈粉70份和肥料5份。對比例1市購可降解塑料1對比例2市購可降解塑料2對比例3可降解複合材料的組分如下：聚丙烯40份、河北卡潤祺環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒2份、秸稈粉30份和肥料3份。對比例4可降解複合材料的組分如下：聚乙烯10份、河北卡潤祺環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒2份、秸稈粉80份和肥料1份。對比例5可降解複合材料的組分如下：聚丙烯、聚乙烯和聚苯乙烯三者的組合40份、河北卡潤祺環保科技有限公司生產的氧化生物降解母粒1份、秸稈粉40份和肥料2份。測試實施例1-12和對比例1-5製備的可降解複合材料的塑性保持時間及完全降解時間。測試結果如表1所示。其中，塑性保持時間為降解複合材料失去塑料的韌性、硬度及彈性所需時間；完全降解時間為降解複合材料完全降解為無害物質的時間。測試標準參照以下標準。美國ASTM已公布試驗標準如下：生物降解塑料有關評價試驗標準，ASTMD5209-92，ASTMD5210-92，ASTMD5247-92，ASTMD5271-92，ASTMD5338-92。光降解塑料有關評價試驗標準，ASTMD5071-91，ASTMD5208-91，ASTMD3826-92。環境安全有關評價試驗標準，ASTMD5152-91。我國已公布的有關試驗標準如下：GB18006.1-1999「一次性可降解餐飲具通用技術條件」，GB/T18006.2-1999「一次性可降解餐飲具降解性能試驗方法」，HJBZ12-2000「包裝製品環境標誌產品技術要求」，HBC1-2001「一次性餐飲具環境標誌產品技術要求」，QB/T2461-1999「包裝用降解聚乙烯薄膜」。表1降解複合材料塑性保持時間和完全降解時間表樣品塑性保持時間/天埋地後完全降解時間/天實施例1110180實施例290156實施例375128實施例498149實施例5100148實施例6100150實施例792145實施例897145實施例990140實施例1092143實施例1194152實施例1295148對比例1180400對比例2200450對比例3120285對比例430100對比例5150240從表1可以看出，實施例1-12具有相對較好的塑性保持時間和較快的降解速度。尤其相對於對比例1-2所提供的市購產品來說，其降解速度更加，完全降解所需時間更短。實施例13-24是分別利用實施例1-12所提供的降解複合材料製備得到的植物營養缽，對比例6-10是分別利用對比例1-5所提供的材料製備得到的植物營養缽，其各項性能指標如表2所示。其中，各營養植物缽的製備方法如下：分別將實施例1-12及對比例1-5所用原料混磨後成型，即得實施例13-24和對比例6-10的植物營養缽。表2實施例13-24和對比例6-10的植物營養缽的各項性能指標樣品塑性保持時間/天埋地後完全降解時間/天半年植物成活率實施例1311018085％實施例149015688％實施例157512890％實施例169814992％實施例1710014894％實施例1810015093％實施例199214591％實施例209714590％實施例219014092％實施例229214394％實施例239415295％實施例249514895％對比例618040070％對比例720045072％對比例812028580％對比例93010082％對比例1015024079％由表2可以看出，用本發明提供的各原料的配比關係，製備出的植物營養缽，育苗時可保持植物營養缽的塑性特徵，不會很快降解，當埋入地下時，能夠很快地完全降解為無害產物，有利於植物的生長。而市購產品則需要用多出一倍甚至更長的時間來降解，對於植物的生長不利。儘管已用具體實施例來說明和描述了本發明，然而應意識到，在不背離本發明的精神和範圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權利要求中包括屬於本發明範圍內的所有這些變化和修改。當前第1頁1 2 3