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可降解生物基育苗钵、其制法、降解期调节方法及其应用

花匠小妙招
2024-11-08 19:17

可降解生物基育苗钵、其制法、降解期调节方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及农林生物质利用及可降解生物基材料及其制作方法，特别涉及一种可降解的生物基育苗钵及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 我国粮食产量已经连续三年超过万亿斤，花卉生产面积已达14. 75万公顷，盆栽植物8. 1亿盆，观赏苗木18亿株，对育苗秧盆有巨大需求。目前，种植秧苗大多采用塑料育苗秧盆，在秧苗生长到需要移栽时，须将其取出再栽到土壤中，这个过程造成盆栽植物根系的破坏，不利于盆栽植物的生长，且大量塑料栽培盆实际上并不可回收再利用。生物基材料是指利用可再生生物质，包括农作物、树木、其它植物及其残体和内含物为原料，通过生物、化学以及物理等手段制造的一类新型材料，具有环境友好、原料可再生以及可降解等特性，在诸多方面可部分替代塑料使用。如采用生物基材料制作的可降解育苗钵替代塑料栽培盆，不需要在种植时将苗取出，可直接将苗和钵种植到土壤中，省工省时，最终生物基材料制作的育苗钵降解成为肥料，提高土壤肥力，具有环境友好性。
[0003] 现有的可降解生物基育苗容器，如中国发明专利公告号CN101580641A所公开的 "一种可降解环保材料、容器及其制造方法"，其所用原料中包含：20%~30%三聚氰胺、 2%~6%聚丙烯热熔胶、5%~8%聚乙烯醇。该发明胶黏剂含量较高，导致容器成本较高且降解周期较长。
[0004] 另有中国发明专利公告号CN102504560A所公开的"一种可降解育苗容器及其制备方法和应用"，其先通过氧化剂对植物淀粉氧化后，再用改性剂对其改性，形成胶粘剂，在生物质粉状材料中加入胶黏剂和交联剂，经过搅拌、脱水和模塑成型后获得可降解育苗容器，该容器可与育苗期轴的幼苗同步移栽。该方法存在工艺复杂、胶黏剂和交联剂用量大、脱水能耗大等问题。
[0005] 中国发明专利公告号CN1922970A所公开的"用堆肥腐解秸杆制作植物盆钵的方法"，以破碎、堆肥腐解后的植物秸杆为主要原料，经过湿破碎、过筛，并添加粘接剂，混合均匀后，在温度70~120°C、模压力10~15MPa条件下模压成型；将植物盆钵用改性丙烯酸酯乳液表面进行浸泡，栽培植物半年以上不会因为钵体吸水膨胀而破裂。该方法加工周期较长，且采用湿法模压成型、需进行干燥处理后方能进行存储使用。
[0006] 中国发明专利公告号CN1125502A公开的"一种植物秸杆育苗容器的制造方法"，以粉碎粒度为〇. 4~0. 5mm、含水量< 15 %的植物秸杆为原料，在锥度1 :1. 8~1 :2. 4的模具中进行热压成型，温度170~210°C、压力10~15kg/cm2,所制得苗钵可以和苗同移大田。该方法成型工艺条件要求较高，且苗钵遇水迅速破裂，育苗期间难以保持完整。
[0007] 中国发明专利公告号CN1268283A公开一种"植物纤维育苗钵及其制造方法"，其中钵体为植物纤维：粘接剂：脱模剂=100 : (50~60) : (7. 5~8)。该方法采用湿法模压成型，后续存储要求进一步干燥，且粘接剂和脱模剂量用量大，提高了生产成本。
[0008] 中国发明专利公告号CN1478376A所公开的"秸杆贮水育苗钵及其生产方法"，采用植物秸杆为基本原料加微量粘接剂制成，它具有强度高，贮水性能好，植物根系穿透性好，自然分解无毒性，分解产物可增加土壤营养成份并有利于增加土壤团粒结构等优点。该方法以聚丙烯酰胺为粘结剂，使用时需加水稀释，产品脱模后续还需干燥至含水率低于 15%，工艺较为繁琐。
[0009] 总之，现有可降解育苗钵的生产方法均有所不足，或采用湿法压制需要脱水、能耗大，或需要加入大量胶黏剂增加了原料成本，或不添加胶黏剂直接压制定型效果不好，或前处理步骤复杂。且现有技术所制得的育苗钵，很难同时满足在作物育苗过程保持直立性利于后续移栽和在钵苗同移大田后迅速腐烂利于秧苗根系伸展发育。例如：单一淀粉基胶黏剂和秸杆粉成型制得的育苗钵，降解速率快，但在作物育苗过程容易破损，难以保持钵体直立性，不利于后续秧苗移栽作业；而单一密胺树脂或脲醛树脂等做胶黏剂和秸杆粉成型制得的育苗钵，降解速率较慢，在作物育苗过程可以保持钵体直立性，但钵苗同移大田后不利于秧苗根系伸展发育。因此，开发一种苗钵降解周期和秧苗生长周期符合度较好，符合农艺要求的可降解生物基育苗钵，并实现高效率、低成本、低能耗生产，成为可降解育苗钵推广应用的关键问题。

【发明内容】

[0010] 本发明的目的在于提供一种可降解生物基育苗钵、其制法、降解期调节方法及其应用，使可降解生物基育苗钵简便可行，经济有效。
[0011]为实现上述目的，本发明提供一种可降解生物基育苗钵，该可降解生物基育苗钵的原料包括：质量百分比为40%~89%的結杆粉、质量百分比为5%~50%的麦麸及质量百分比为2%~15%的胶黏剂，所述可降解生物基育苗为将原料混合均匀后经干法热压成型制成。
[0012] 其中，所述的秸杆粉为玉米杆粉、麦杆粉、棉杆粉、稻杆粉、蔗渣粉、玉米芯粉、木粉、竹粉、稻壳粉、废纸浆粉、草粉、生物质炼制废渣粉中之一或其组合。
[0013] 其中，所述的麦麸在原料中所占质量百分比优选为20%~45%。
[0014] 其中，以淀粉、麸皮、玉米粉、大米粉、小麦粉中之一或其组合替代麦麸。
[0015] 其中，所述的胶黏剂为密胺树脂、聚乙烯醇树脂、聚乳酸树脂、聚羟基脂肪酸酯树月旨、聚乙烯乙酸酯树脂中之一或其组合。
[0016] 其中，所述的胶黏剂在原料中所占质量百分比优选为5%~10%。
[0017] 其中，所述的可降解生物基育苗钵中还包括脱模剂、塑化剂、补强剂中之一或其组合。
[0018] 其中，所述的脱模剂为硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸锌中之一或其组合，在原料中所占质量百分比为0.2%~2%;所述的塑化剂为硬脂酸钠、乙撑双硬脂酰胺、邻苯二甲酸酯中之一或其组合，在原料中所占质量百分比为0.2%~2%;所述补强剂为海藻酸钠、羧甲基纤维素钠中之一或其组合，在原料中所占质量百分比为〇. 2%~2%。
[0019] 其中，所述的可降解生物基育苗钵中还包括耐热性的化肥（肥料）、农药中之一或其组合，在原料中所占质量百分比为〇. 01 %~2%。
[0020] 其中，所述耐热性的化肥或农药为磷酸二氢铵、氯化钾、尿素中之一或其组合。
[0021] 其中，所述的可降解生物基育苗钵中还包括耐热性防腐剂，用以延长育苗期苗钵的降解周期，保持苗钵在育苗期的直立性，便于后续秧苗移栽。
[0022] 其中，所述防腐剂为山梨酸、尼泊金甲酯、苯甲酸中之一或其组合，所述防腐剂在原料中所占质量比例为〇. 〇1 %~〇. 5%。
[0023] 其中，所述的可降解生物基育苗钵在内表面或内外表面涂有防水层，以延长降解周期。
[0024] 其中，所述防水层为丙烯酸树脂防水层。
[0025] 为实现上述目的，本发明还公开一种上述可降解生物基育苗钵的制法（制备方法），包括以下步骤：
[0026] 对原料进行预处理，将其含水率调节至8%~15%并按配比混合均匀；
[0027] 设定上模具温度150~230°C，下模具温度比上模具温度低10~30°C，压制压强每次25~300MPa，保压时间每次1. 5s~20s，成型压制次数1~4次，对原料进行干法热压成型；
[0028] 对压制好的原料进行冷却、除边、包装。
[0029] 其中，所述的可降解生物基育苗钵的制法，于预处理中还包括将物料破碎至< 20 目的步骤，优选为40目~60目；物料的含水率为10%~12%。
[0030] 其中，所述的干法热压成型，指将预处理好的物料放置在成型模具腔体内，在一定温度、压力条件下，一次或多次反复模压成型。
[0031] 其中，上模具温度优选为165~200°C，压制压强优选为每次80~200MPa ;保压时间优选为每次3s~9s ;模压成型次数优选为2次。
[0032] 为实现上述育苗钵在育苗周期内育苗钵在20~45天内保持一定强度、随育苗移栽大田后在14~30天内迅速崩解腐烂的目的，本发明还公开一种上述可降解生物基育苗钵的降解期调节方法，具体为将可降解生物基育苗钵原料配比中麦麸含量调节至20%~ 45