紙基可降解營養(yǎng)缽及制備方法技術(shù)

一種紙基可降解營養(yǎng)缽及其制備方法，按干質(zhì)量分?jǐn)?shù)由紙20～90%、黏合劑0～0.5%、農(nóng)作物秸稈為余量。制備時先將農(nóng)作物秸稈粉碎至60～100目；將紙浸泡于水中，紙占紙和水的總質(zhì)量的5%～8%；常溫下，攪拌10～15min，靜置制成紙漿；按比例加入秸稈粉和黏合劑，于常溫下混合攪拌5～8min；將原料漿吸入紙漿模塑成型機(jī)中壓制成型；脫模后，自然晾曬2～5天，或置于鼓風(fēng)烘箱中烘干即得紙基可降解營養(yǎng)缽成品。本發(fā)明專利技術(shù)的營養(yǎng)缽具有質(zhì)量輕、工藝簡單，滿足保溫、保墑、可降解等育苗需求，同時能夠解決廢棄物的環(huán)境污染問題，生產(chǎn)過程基本無污染，易于工業(yè)生產(chǎn)和大規(guī)模推廣應(yīng)用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于新型農(nóng)用可降解材料
，尤其是一種營業(yè)缽的制備方法，具體地說是一種以紙和秸稈纖維為主要制備材料的可降解營養(yǎng)缽及制備方法。
技術(shù)介紹
我國農(nóng)業(yè)大多使用傳統(tǒng)的塑料營養(yǎng)缽，雖然成本較低，但透氣透水性差，移栽脫膜損傷根系，影響作物生長，同時大量塑料廢棄物對土壤造成了嚴(yán)重影響，使用后不易回收利用，更不可自然降解，因此，很有必要開發(fā)出生物質(zhì)可降解營養(yǎng)缽，既起到育苗保溫、保墑、保肥作用，又具有優(yōu)良的生物降解性、融水性、透氣性等。利用生物基材料制備可降解營養(yǎng)缽，是解決廢棄塑料問題的新方法，將大大減少塑料營養(yǎng)缽造成的“白色污染”。目前，制備生物基可降解營養(yǎng)缽的材料主要有：秸稈纖維、紙、淀粉、泥炭等。中國專利申請201310157059.7公開了一種以秸稈為主要原料的營養(yǎng)缽，添加木屑、畜禽糞便和粘接劑制成，該營養(yǎng)缽制備需進(jìn)行發(fā)酵，制備周期長，工藝繁瑣；中國專利申請201120097081.3公開了一種紙質(zhì)營養(yǎng)缽，該營養(yǎng)缽由可降解薄膜和多層紙板構(gòu)成，缽體結(jié)構(gòu)和制備工藝復(fù)雜，不易大規(guī)模推廣應(yīng)用；中國專利申請201110450766.6公開了一種利用甘薯淀粉殘渣制備營養(yǎng)缽的方法，該營養(yǎng)缽單體質(zhì)量較重，原料含水量較高，需添加大量輔助原料，淀粉殘渣利用率低；中國專利申請98119022.7公開了一種系列壓縮泥炭育苗營養(yǎng)缽及制備方法，主要原料草本泥炭，添加成型劑、固化劑及微量元素等制成，制備的營養(yǎng)缽單體重量40~100g，該營養(yǎng)缽原料運(yùn)輸成本高，缽體質(zhì)量較重，使用不方便，添加化學(xué)成分偏多，雖能降解，但降解后殘留化學(xué)物質(zhì)較多，不利于土壤保護(hù)。因此，目前專利技術(shù)和使用的生物基可降解營養(yǎng)缽均存在很多問題亟需解決。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對現(xiàn)有的營養(yǎng)缽制備復(fù)雜、原料成本高，使用不便及降解周期長的問題，專利技術(shù)一種價格低、質(zhì)量輕、工藝簡單、易于推廣使用的紙基可降解營養(yǎng)缽及其制備方法，它能滿足保溫、保墑、可降解等育苗需求，同時能夠解決廢棄物的環(huán)境污染問題。本專利技術(shù)的技術(shù)方案之一是：一種紙基可降解營養(yǎng)缽，其特征在于以紙漿和農(nóng)作物秸稈混合物為主要生物基可降解原料，添加少量的黏合劑，制備得到紙基可降解營養(yǎng)缽，其中按干質(zhì)量分?jǐn)?shù)，原料組分配比為：紙20～90%黏合劑0～0.5%農(nóng)作物秸稈余量各組份之和為100%。按干質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，原料組分配比優(yōu)選為：紙50～70%黏合劑0.1～0.2%農(nóng)作物秸稈余量各組份之和為100%。所述的紙為回收的紙板或書報；所述的黏合劑為淀粉、明膠和硅酸鈉中的一種或多種；所述的農(nóng)作物秸稈為玉米秸稈、小麥秸稈或水稻秸稈中的一種或多種。所述農(nóng)作物秸稈為玉米秸稈和水稻秸稈中的一種或多種。本專利技術(shù)的技術(shù)方案之二是：一種紙基可降解營養(yǎng)缽的制備方法，其特征在于它包括以下步驟：1）將農(nóng)作物秸稈粉碎至60～100目備用；2）制備紙漿：將紙浸泡于自來水中，紙占紙和水的總質(zhì)量的5%～8%，攪拌10～15min，轉(zhuǎn)速40～60r/min，然后靜置60～80min制成紙漿；3）按比例加入農(nóng)作物秸稈粉和黏合劑，于常溫下混合攪拌5～8min，轉(zhuǎn)速40～60r/min，充分混合均勻得到原料漿；4）將原料漿吸入紙漿模塑成型機(jī)中壓制成型；5）將缽體從成型機(jī)中脫模，自然晾曬2～5天，或置于鼓風(fēng)烘箱中，于20～45℃烘干150～180min，即得紙基可降解營養(yǎng)缽成品。農(nóng)作物秸稈粉碎的粒徑優(yōu)選為70～80目。紙占紙和水的總質(zhì)量優(yōu)選為6.2～7.1%。制備用模具由不銹鋼材料制備而成，模具形狀為圓錐臺形和方錐臺形。本專利技術(shù)的紙基可降解營養(yǎng)缽的制備方法制備的紙基可降解營養(yǎng)缽在農(nóng)業(yè)育苗中的應(yīng)用。本專利技術(shù)的有益效果：1）本專利技術(shù)與專利申請201310157059.7以秸稈、木屑、畜禽糞便和粘接劑發(fā)酵制備相比，加工時間縮短30%；與中國專利申請201110450766.6甘薯淀粉殘渣制比，成本節(jié)約20%；與中國專利申請98119022.7壓縮泥炭育苗營養(yǎng)缽，降解周期減少15%。2）本專利技術(shù)紙基營養(yǎng)缽在最初的10min內(nèi)吸水率高達(dá)340%，吸水迅速，之后變化緩慢，最終吸水率為470%（如圖1所示）。秸稈基營養(yǎng)缽的吸水率明顯小于紙基營養(yǎng)缽，最終吸水率為48%，而淀粉基營養(yǎng)缽（淀粉干質(zhì)量大于50%）吸水率始終很小，最終吸水率僅為16%。本專利技術(shù)紙基營養(yǎng)缽降解率始終以2倍的速度增長，第8周降解率高達(dá)85%，降解效果明顯。秸稈基營養(yǎng)缽一直保持穩(wěn)定遞增的降解率，第8周降解率達(dá)78%。淀粉基營養(yǎng)缽降解率則呈先線性增長后水平變化再線性增長的趨勢，第8周降解率達(dá)47%（如圖2所示）。本專利技術(shù)紙基營養(yǎng)缽降解效果最好，這可能是由于造紙過程中，天然纖維素被切斷和分絲，大部分木質(zhì)素的去除增加了紙的可降解性。同時造紙過程中的機(jī)械和物理處理增加了纖維表面積，從而使細(xì)菌更容易接近纖維素，酶的水解作用更加明顯，表現(xiàn)為降解效果好。3）本專利技術(shù)以紙漿為主要制備原料，首次與農(nóng)作物秸稈混合，不僅有效緩解廢棄物資源利用問題，而且兩者共混起到相輔相成的作用：秸稈可以增強(qiáng)紙的韌性，紙可以增加秸稈塑性，制備的營養(yǎng)缽質(zhì)輕價廉，環(huán)保無污染。4）本專利技術(shù)的主要原料為植物性纖維，含有豐富的礦物質(zhì)和維生素，有助于育苗。同時，原料和添加的微量黏合劑均環(huán)保可降解，制備紙基可降解營養(yǎng)缽保水保肥性、透氣性和力學(xué)性能均優(yōu)異。5）本專利技術(shù)制備營養(yǎng)缽的工藝簡單，技術(shù)使用，生產(chǎn)過程基本無污染，易于工業(yè)生產(chǎn)和大規(guī)模推廣應(yīng)用。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的紙基可降解營養(yǎng)缽與其他生物基營養(yǎng)缽的吸水率曲線。圖2為本專利技術(shù)的紙基可降解營養(yǎng)缽與其他生物基營養(yǎng)缽降解率曲線。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說明。實(shí)施例一將水稻秸稈粉碎至60目，備用；將紙10kg和水190kg混合，紙漿濃度5%，常溫下，攪拌10min，轉(zhuǎn)速40/min，然后靜置60min；加入水稻秸稈粉1.1g，不添加黏合劑，于常溫下攪拌5min，轉(zhuǎn)速40/min；將原料漿吸入紙漿模塑成型機(jī)中壓制成型；脫模自然晾曬2天，即得紙基可降解營養(yǎng)缽。經(jīng)測試，所述的紙基可降解營養(yǎng)缽拉伸強(qiáng)度2.856MPa，斷裂伸長率4.176%，吸水率280%，126天降解率達(dá)100%。實(shí)施例二將玉米秸稈粉碎至70目，備用；將紙8kg和水135kg混合，紙漿濃度5.6%，常溫下，攪拌10min，轉(zhuǎn)速50r/min，然后靜置65min；加入玉米秸稈粉2.1kg，淀粉0.01kg，于常溫下攪拌6min，轉(zhuǎn)速50r/min；將原料漿吸入紙漿模塑成型機(jī)中壓制成型；脫模置于鼓風(fēng)烘箱中，于20℃烘干180min，即得紙基可降解營養(yǎng)缽。經(jīng)測試，所述的紙基可降解營養(yǎng)缽拉伸強(qiáng)度5.863MPa，斷裂伸長率3.225%，吸水率285%，119天降解率達(dá)100%。實(shí)施例三將玉米秸稈粉碎至80目，備用；將紙12kg和水181kg混合，紙漿濃度6.2%，常溫下，攪拌12min，轉(zhuǎn)速50r/min，然后靜置70min；加入玉米秸稈粉5.2kg，明膠0.03kg，于常溫下攪拌6min，轉(zhuǎn)速50r/min；將原料漿吸入紙漿模塑成型機(jī)中壓制成型；脫模置于鼓風(fēng)烘箱中，于30℃烘干160min，即得紙基可降解營養(yǎng)缽。經(jīng)測試，所述的紙基可降解營養(yǎng)缽拉伸強(qiáng)度7.303MPa，斷裂伸長率5.083%，吸水率310%，98天降解率達(dá)100%。實(shí)施例四將水稻本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種紙基可降解營養(yǎng)缽，其特征在于以紙漿和農(nóng)作物秸稈混合物為主要生物基可降解原料，添加少量的黏合劑，制備得到紙基可降解營養(yǎng)缽，其中按干質(zhì)量分?jǐn)?shù)，原料組分配比為：紙????????????????20～90%黏合劑????????????0～0.5%農(nóng)作物秸稈????????余量。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種紙基可降解營養(yǎng)缽，其特征在于以紙漿和農(nóng)作物秸稈混合物為主要生物基可降解原料，添加少量的黏合劑，制備得到紙基可降解營養(yǎng)缽，其中按干質(zhì)量分?jǐn)?shù)，原料組分配比為：紙20～90%黏合劑0～0.5%農(nóng)作物秸稈余量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紙基可降解營養(yǎng)缽，其特征在于：按干質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，原料組分配比為：紙50～70%黏合劑0.1～0.2%農(nóng)作物秸稈余量。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的紙基可降解營養(yǎng)缽，其特征在于，所述的紙為回收的紙板或書報；所述的黏合劑為淀粉、明膠和硅酸鈉中的一種或多種；所述的農(nóng)作物秸稈為玉米秸稈、小麥秸稈或水稻秸稈中的一種或多種。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紙基可降解營養(yǎng)缽，其特征在于：所述農(nóng)作物秸稈為玉米秸稈和水稻秸稈中的一種或多種。5.一種權(quán)利要求1所述的紙基可降解營養(yǎng)缽的制備方法，其特征在于它包括以下步驟：1）將農(nóng)作物秸稈粉碎至60～100目備用；2）制備紙漿：將紙浸泡于自來水中，紙占紙...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔣希芝，趙永富，徐磊，王合葉，
申請(專利權(quán))人：江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32