[发明专利]基于玉米秸秆的纸复合保水性改性纤维素晶胶地膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于玉米秸秆的纸复合保水性改性纤维素晶胶地膜的制备方法，晾干的玉米秸秆皮穰分离，并分别剪切成片状和杆状；皮部原料进行碱法蒸煮，清洗、筛浆和撕浆之后得到玉米秸秆皮浆料；玉米秸秆皮浆料添加湿强剂后在抄片机上成型，得到纸页；然后进行阳离子淀粉和聚乙烯醇的涂布，烘干得到涂布增强的纸基地膜；穰部原料用冰醋酸和亚氯酸钠脱木素，用氢氧化钾脱半纤维素，得纤维素原料；玉米秸秆穰纤维素用N,N‑二甲基乙酰胺和氯化锂进行溶解，用酒石酸改性，添加丙三醇作为增塑剂，在蒸馏水中再生，得到纤维素晶胶；利用纤维素溶解液体作为粘合剂将纸基地膜和纤维素晶胶进行复合，该复合纸基地膜具有保水功能，环境友好性和可降解性。

技术领域

本发明涉及一种基于玉米秸秆的纸复合保水性改性纤维素晶胶地膜的制备方法，属于天然高分子改性材料技术领域。

背景技术

农业在我国经济产业中占据了重要地位，但因我国幅员辽阔，南北耕种土地差异巨大，干旱和半干旱地区约占全国总面积的52.5%。在我国，有80%以上的耕地都存在低洼、干旱以及盐碱等情况，水土流失、土壤沙化、土壤盐渍化以及土壤污染等现象严重。农用地膜具有提高收成，避免杂草生长，同时能保持温度和湿度，防止侵蚀土壤结构，并改善水管理，提高在贫瘠土壤的耕种效率等优点，现已成为全世界农业种植，经济作物栽培中不可缺少的手段。农用地膜为世界农业生产的发展，育苗育种，农作物栽培，粮食增产等做出突出贡献。

目前塑料还是许多国家使用最广泛的地膜材料，如聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）塑料膜和乙烯-乙酸乙烯酯（EVA）等。但塑料属于石油化工产品，资源有限不可再生，同时其分子结构相当稳定，难以分解。在使用中地膜容易破碎，不好回收，塑料地膜的碎片残存在土壤里，严重破坏土壤结构，造成土壤板结，使通透性能差，地力下降，影响作物生长发育和产量；为克服塑料地膜的缺点，生物可降解地膜的研发已经成为重要且迫切任务之一。

生物可降解地膜中纸地膜是以植物纤维及各种造纸原料作为主要原料采用常规造纸工艺，经过配料加工和特殊处理制备得到的。纸基地膜在具有塑料地膜的作用的基础上，同时具备透气性、透水性、农作物侧根穿透性和可降解等各种性能。因此，研究开发纸基地膜，对促进我国农作物产量的进一步提高，保护环境，做到农业可持续发展有极为重要的意义。

玉米秸秆是我国主要农作物之一，种植范围广，产量高，每年有大量的玉米秸秆产生。从现有情况看，我国农业废弃物秸秆的利用仍处于起步阶段，大部分的农业秸秆没有得到充分的利用。在广大农村，大量的秸秆最终被焚烧或留在农田的现象普遍存在。玉米秸秆独特结构也导致其高效益应用的困难。秸秆主要有皮和穰两部分，皮主要由表皮细胞、纤维细胞和薄壁导管组成，是玉米秆中机械强度最好的部分，可以在制浆造纸行业中应用；而穰部由薄壁细胞、维管束和少量纤维组成，纤维尺寸小，结构松散，机械强度极低，给制浆工艺的制定带来诸多困难，降低玉米全秆的造纸性能。因此，将玉米秸秆两个部分分开利用，才是提高综合利用效果和经济价值行之有效的方法。

纤维素是自然界中储量最大、分布最广的天然高分子材料，具有无毒、无污染、易于改性等优点，同时有优异的生物相容性。近年来，随着新型高效纤维素非衍生化溶剂的开发，纤维素材料的研究与应用成为化学和材料科学的前沿领域，纤维素基气凝胶材料就是其中的一个热点。纤维素气凝胶是一种相当具有吸引力的材料，因为它们的特性与无机气凝胶相似，并且具有生物聚合物纤维素的其他优点和特性；通过冷干这种干燥方式得到的气凝胶又称为晶胶。由于纤维素特性，在普通溶液中不容易被溶解，只能被两种溶剂溶解，包括非衍生和衍生化溶剂；再生纤维素材料的重新利用分散过程需要大量化学试剂，因此，采用简单和有效的纤维素化学溶剂是一个热门话题。N, N-二甲基乙酰胺/氯化锂（DMAc/LiCl）是纤维素的直接溶剂体系，广泛应用于纤维素分析、成型、化学改性中。纤维素溶液可以在DMAc/LiCl体系中保持高化学稳定性，并且溶解的纤维素可以在水浴中容易再生。