本發明屬于領域，特別涉及一種可降解高性能植物纖維綜合農用地膜及其制備方法。
背景技術：
隨著塑料工業的迅速發展，在農業方面，由于農用地膜的使用，有效的控制了土壤的溫度和濕度，減少了水分和營養物質的流失，促進了農作物的高產和穩定，從而增加了農業生產的效益。
農用塑料地膜在20世紀中葉開始應用。1955年日本首次應用于草莓生產，并進行推廣。60年代初，法國、意大利、美國等國家開始在蔬菜、水果、咖啡、煙草、棉花等作物生產上應用農用塑料地膜，均獲得良好效果。我國自1978年從日本引進塑料農用地膜覆蓋技術以來，地膜覆蓋技術在國內農業生產中得到了迅速推廣，極大地提高了我國農作物產量。
但與此同時，由于地膜的一次性使用，降解時間長達二三百年，用后易破碎在農田中并夾雜了大量的沙土，很難回收利用。每年都會有大量的殘膜留在土壤中。塑料地膜多為分子量數萬至數十萬的聚乙烯，它們在自然界中很難降解。這些地膜碎片可在土壤中形成陰隔層，使土壤中的水、氣、肥等流動受阻，造成土壤結構板結，嚴重危害生態環境，造成白色污染。因此，解決殘留地膜污染土壤問題，已經成為地膜覆蓋栽培技術的當務之急。
日本、美國、意大利、法國、德國、加拿大等發達國家，于上個世紀末相繼著手研究可降解地膜。主要類型包括：生物降解地膜、光降解地膜、光/生物降解地膜和利用植物纖維制成的可降解地膜。其中，生物降解地膜可分為化學合成分子基地膜、天然高分子基地膜兩大類，但只有所含的淀粉成分可降解，其中的塑料成分并不能降解。光降解地膜分為添加型光降解地膜和合成型光降解地膜兩大類，光降解地膜降解速度快、很難控制，且這種地膜只有在光下才能降解，因此它的使用很受限制。光/生物降解地膜能把地膜降解成小顆粒，短期內對作物生長不會有太明顯的負面影響，但隨著使用時間的延長，土壤中塑料顆粒逐漸增加，難以清除，可能帶來比使用塑料地膜更嚴重的污染，不利于農業的可持續發展。植物纖維基地膜是利用植物纖維，如針葉木、闊葉木、麻、葦等多種天然原料生產地膜，如日本研究開發的紙地膜、麻地膜。紙地膜可被土壤微生物完全降解，沒有污染，但所述紙地膜抗風雨能力差、易破損，遇雨后撕破強力大大降低，不易機械化鋪膜，同時價格較貴，目前在生產上使用量較少。20世紀末，日本研制出農用麻地膜，主要以紙漿和麻纖維為原料，韌性較紙地膜大大增強，提高了機械化鋪設的效率，但日本麻纖維缺乏，價格昂貴，難以大量推廣應用。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明提供了一種可降解高性能植物纖維綜合農用地膜及其制備方法。所述地膜采用植物纖維等天然原料生產，采用新工藝制成的地膜，不僅韌性較強，適合機械化鋪設，而且可在土壤中完全降解，屬于環保型產品。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
一種可降解高性能植物纖維綜合農用地膜，制備所述農用地膜的原料包括植物纖維、淀粉、纖維素、增強劑、防水劑和助濾劑，所述各原料的重量份數比為：
植物纖維 60~75
淀粉 5~15
纖維素 3~10
增強劑 0.5~5
防水劑 0.5~15
助濾劑 4~10。
進一步的，所述植物纖維為稻草植物纖維、棉桿植物纖維或木材殘料植物纖維。
進一步的，所述稻草植物纖維的提取方法包括以下步驟：
1）清洗、除塵：通過高壓泵噴洗、揉搓將原料稻草，去除包括塵土、沙石、泥土在內的雜質，并利用高磁鐵去除鐵雜質，得到清潔干凈的稻草原料；
2）膨化：向稻草原料中添加酸堿，利用酸堿綜合處理工藝處理稻草原料，將原料置于膨化機中，2.8-3.6個大氣壓下，旋轉28-30分鐘排出，靜置2-3小時自行反應，得到孰料待用；
3）搓絲：把待用的熟料，用雙螺桿搓絲分離，纖維送到前面，渣料排出，并把纖維料加溫到130℃，按2%-6%的比例添加雙氧水，使絲狀達到白度要求80度以上，得到搓絲合格的料；
4）反應倉：將搓絲合格的料慢慢降溫達到絲狀白度穩定后（80度以上），直接送入熱磨機，經過熱磨機處理，纖維達到扣解度36，白度達到80度以上，得到片狀纖維；
5）揉搓分離：把片狀纖維揉搓成分散狀，并把包括塵埃在內的雜質排出，得到纖維初產品；
6）壓濾：將纖維初產品送至壓濾機，首次壓濾將所含水分擠壓到含水60%-70%，二次壓濾后含水40%~50%，三次壓濾后含水量達到14%-20%，即得到所述的植物纖維。
進一步的，步驟2）中所述的酸堿綜合處理工藝中所使用的酸堿分別為雙氧水和燒堿，兩者的添加量均為稻草原料的4%~10%。
進一步的，所述淀粉為造紙用淀粉。
進一步的，所述防水劑為油、膠以及松香的混合物。
進一步的，所述助濾劑為硅藻土助濾劑。
所述的可降解高性能植物纖維綜合農用地膜的制備方法，利用三噴三壓制膜工藝，具體包括以下步驟：
將植物纖維疏解后，加入淀粉混合攪拌均勻后，經篩選機篩選后入一號池料作為底料；纖維素和增強劑混合攪拌均勻后入二號料池作為中料；助濾劑、防水劑混合攪拌后入三號料池作為面料；三個池有三個噴料泵，按照克重調整計量泵噴料數量，三種原材老按底料、中料和面料的順序依次將三種料噴到長網上，經擠壓機、烘干機、傳送機、復卷機、分切機，即得到所述的可降解高性能植物纖維綜合農用地膜。
本發明相比現有技術的有益效果為：
1、本發明所述的可降解高性能植物纖維綜合農用地膜，是一種質地介于紙張和布料之間的薄膜，它比塑料薄膜成本低30%，給農民降低種地成本；
2、本發明所述的可降解高性能植物纖維綜合農用地膜，可以通過控制原料中淀粉和防水劑用量，控制所述農用地膜的降解時間；
3、本發明所述的可降解高性能植物纖維綜合農用地膜，所用原材料是稻草、秸稈，年年皆有，廢料變寶；
4、本發明所述的可降解高性能植物纖維綜合農用地膜，保溫性能好，冷熱溫差平衡性能強；
5、本發明所述的可降解高性能植物纖維綜合農用地膜，是一種新型的可降解農用地膜，約3-8個月可風化降解，而且風化后給土壤增加氮磷鉀肥料，用可降解的高性能纖維農用地膜可生產出優質糧油蔬菜瓜果，是節能減排低碳環保、利國利民創新項目；
6、本發明所述的可降解高性能植物纖維綜合農用地膜，是淀粉與超強度纖維混合而成，采用噴射技術，產品由防水層、增強層和覆蓋層三層組成，降解性、強度和防水性更好。
具體實施方式
實施例1
一種可降解高性能植物纖維綜合農用地膜，制備所述農用地膜的原料包括植物纖維、造紙用淀粉、纖維素、增強劑、防水劑和助濾劑，所述各原料的重量份數比為：
植物纖維 60~75
造紙用淀粉 5~15
纖維素 3~10
增強劑 0.5~5
防水劑 0.5~15
助濾劑 4~10。
進一步的，所述植物纖維為稻草植物纖維、棉桿植物纖維或木材殘料植物纖維；所述防水劑為油、膠以及松香的混合物；所述助濾劑為硅藻土助濾劑。
進一步的，所述油、膠以及松香的混合比例為1~5:1~2;1~5，且所述的油為包括植物油、動物油、礦物油等在內任何形式的油類物質。
進一步的，所述稻草植物纖維的提取方法包括以下步驟：
1）清洗、除塵：通過高壓泵噴洗、揉搓將原料稻草，去除包括塵土、沙石、泥土在內的雜質，并利用高磁鐵去除鐵雜質，得到清潔干凈的稻草原料；
2）膨化：稻草添加4%的含量，99%片堿，每噸加雙氧水含量26%加15%，滲透劑0.2%，將上述原料置于膨化機中，2.8-3.6個大氣壓下，旋轉28-30分鐘排出，靜置2-3小時自行反應，得到孰料待用；
3）搓絲：把待用的熟料，用雙螺桿搓絲分離，纖維送到前面，渣料排出，并把纖維料加溫到130℃，按2%-6%的比例添加雙氧水，使絲狀達到白度要求，得到搓絲合格的料；
4）反應、熱磨：將搓絲合格的料慢慢降溫達到絲狀白度穩定后，直接送入熱磨機，經過熱磨機處理，纖維達到扣解度36，白度達到80度以上，得到片狀纖維；
5）揉搓分離：把片狀纖維揉搓成分散狀，并把包括塵埃在內的雜質排出，得到稻草纖維初產品；
6）壓濾：將稻草纖維初產品送至壓濾機，首次壓濾將所含水分擠壓到含水60%-70%，二次壓濾后含水40%~50%，三次壓濾后含水量達到14%-20%，即得到所述的稻草植物纖維。
所述的可降解高性能植物纖維綜合農用地膜的制備方法，包括以下步驟：
將植物纖維疏解后，加入淀粉混合攪拌均勻后，經篩選機篩選后入一號池料作為底料；纖維素和增強劑混合攪拌均勻后入二號料池作為中料；助濾劑、防水劑混合攪拌后入三號料池作為面料；三個池有三個噴料泵，按照克重調整計量泵噴料數量，三種原材老按底料、中料和面料的順序依次將三種料噴到長網上，經擠壓機、烘干機、傳送機、復卷機、分切機，即得到所述的可降解高性能植物纖維綜合農用地膜。
所述面料起到防水、透明化和保溫的作用。
實施例2
本是實施例是實施例1基礎上的優選方案，所述各原料的重量份數比為：
稻草植物纖維 70
造紙用淀粉 10
纖維素 5
增強劑 5
防水劑 5
硅藻土助濾劑 5。
所述稻草植物纖維的提取方法包括以下步驟：
1）清洗、除塵：通過高壓泵噴洗、揉搓將原料稻草，去除包括塵土、沙石、泥土在內的雜質，并利用高磁鐵去除鐵雜質，得到清潔干凈的稻草原料；
2）膨化：稻草添加4%的含量，99%片堿，每噸加雙氧水含量26%加15%，滲透劑0.2%，將上述原料置于膨化機中，2.8-3.6個大氣壓下，旋轉28-30分鐘排出，靜置2-3小時自行反應，得到孰料待用；
3）搓絲：把待用的熟料，用雙螺桿搓絲分離，纖維送到前面，渣料排出，并把纖維料加溫到130℃，按2%-6%的比例添加雙氧水，使絲狀達到白度要求，得到搓絲合格的料；
4）反應、熱磨：將搓絲合格的料慢慢降溫達到絲狀白度穩定后，直接送入101型熱磨機，從一號送到二號到三號熱磨，經三個熱磨機處理，纖維達到扣解度36，白度達到80度以上，得到片狀纖維；
5）揉搓分離：把片狀纖維揉搓成分散狀，并把包括塵埃在內的雜質排出，得到稻草纖維初產品；
6）壓濾：將稻草纖維初產品送至壓濾機，首次壓濾將所含水分擠壓到含水60%-70%，二次壓濾后含水40%~50%，三次壓濾后含水量達到14%-20%，上定量秤打包待用，即得到所述的稻草植物纖維。
所述可降解高性能植物纖維綜合農用地膜的制備方法，請參見實施例1。
制備得到的農用地膜不經風吹雨淋暴曬可庫存一年時間，覆蓋到地面經風吹雨淋冷熱暴曬最多8個月風化。
本發明制備得到的農用地膜，于2014年開始免費提供給農戶使用，分別用在玉米地、草莓和土豆等農作物種植上，將當地農民使用2年，普遍反映良好，保溫性能良好，優于降解效果非常明顯，鋪設3個月后，開始強度逐漸下降，秋收后不用清理，第二年可以直接耕種，不會對第二年耕種產生任何影響，3-8個月風化降解后變成含氮磷鉀的肥料，農產品產量比使用塑料地膜有所提高，農產品的口感和產量均優于普通農業塑料地膜。
具體的，所述農用地膜具有增溫保墑效應，玉米生育前期本發明所述的農用地膜的增溫保墑效果同普通塑料地膜接近，苗期5cm土層日均增溫1.7℃，140cm土層貯水增加量較露地高33.0mm，玉米根系層（0-40cm）土壤含水量提高6.1%，增溫保墑效應顯著，中后期隨著農用地膜的降解其效應逐漸下降。
所述農用地膜覆蓋能促進農作物生長發育，增加產量。利用農用地膜覆蓋，加快了玉米各器官的生長發育進程，其株高和葉面積指數在測定期間始終高于露地處理，玉米提前10天成熟；覆蓋農用地膜提高了玉米的凈光合速率和蒸騰速率，有利于增產，所述農用地膜覆蓋玉米產量達到13038.7kg·hm2，增產效應顯著，同時水分利用效率提高13.8%。
所述農用地膜具有很好的降解性，覆蓋110天后，目測觀察地表部分無殘留存膜；土埋9周后，強度和重量損失分別達到100%和51.1%，電鏡掃描結果也顯示地膜表面形態和結構也發生了明顯變化；所述農用地膜經加熱老化后雖然其物理性能變化甚微，但總體上呈降低趨勢，表面該農用地膜具有可降解性。
另外，本發明制備得到的農用地膜，經過吉林省產品質量監督檢驗院檢測，其直角撕裂強度橫向達到12.4 kN/m，縱向14 kN/m；拉伸強度橫向4.5MP/a，縱向5.7MP/a；斷裂標稱應變橫向9%，縱向5%，性能明顯優于塑料地膜和其它可降解農用地膜。