[发明专利]一种可降解材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及农业废弃物循环利用领域，具体涉及一种新型可降解材料及其应用。

背景技术

秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物(通常为粗粮)在收获籽实后的剩余部分。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等，是一种具有多用途的可再生的生物资源，其产量极为丰富，是一种具备很大发展潜力的资源。

但是现有技术中秸秆的利用一般是作为饲料使用，其可利用率低，且必须搭配其他精饲料才能达到饲喂的标准，因此使用成本较高推广较为困难；除此之外最为广泛的应用是利用其中的秸秆纤维造纸，但是其纤维性质较之木质纤维可利用度差，且处理过程中需要大量化学药剂，造成的污染更大成本更高，现在已经被大多数企业所放弃；除此之外还将其直接应用于肥料制备，食用菌培养基和生物燃料，但是其消耗量均很低利用率均不高，更多的秸秆直接在农田中焚烧，这给环境带来的不利影响可想而知，焚烧秸秆也是我国北方雾霾的主要成因之一，因此如何对秸秆进行更好的综合利用，成为现有技术亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明针对现有秸秆处理存在的上述问题，提供了一种新型可降解材料及其应用，该可降解材料采用棉花秸秆、小麦秸秆、紫苏秸秆和油菜秸秆等废弃秸秆作为原料，辅以专用助剂制备而成，实现了废弃秸秆的综合利用，利用这种可降解材料可以制备一次性干鲜果品包装盒，产品耐水性好，制作工艺简单，生产成本低，可降解，安全无毒，也可用于制备3D装饰墙板，其装饰材料弯曲强度、弯曲弹性模量、冲击韧性、拉伸强度及拉伸模量、内结合强度较高，综合力学性能较好，具有一定的防湿性能，且具有环境友好性、甲醛零释放等优点，可作为室内等干燥环境下的非承重装饰材料。

本发明最主要的改进在于利用多种秸秆复配而成，其中的棉花秸秆和小麦秸秆已经被广泛的利用，但是将其与紫苏秸秆和油菜秸秆配合使用制备可降解材料在本领域还是第一次出现，其主要原理是利用紫苏秸秆和油菜秸秆中的纤维与棉花秸秆和小麦秸秆中的普通纤维互补，由于紫苏秸秆和油菜秸秆中的纤维韧性和防水性能较好，可以补强棉花秸秆和小麦秸秆纤维的不足，同时利用棉花秸秆和小麦秸秆纤维的强度获得多用途的材料，且上述纤维均可以被环境快速降解，不会造成环境污染，实现了秸秆的综合利用。

基于上述原因，本发明提供的具体技术方案是：

一种可降解材料，其原料组成按重量份计为：

棉花秸秆50-100份、小麦秸秆50-100份、紫苏秸秆50-100份、油菜秸秆50-100份、助剂1-7份；

其中所述的助剂选自聚乙烯醇水溶液或羟丙基甲基纤维素水溶液或淀粉水溶液或其混合物；所述的各种秸秆水分含量低于10wt％。

进一步的发明人将其原料组成优化为按重量份计为：

棉花秸秆60-90份、小麦秸秆60-90份、紫苏秸秆60-90份、油菜秸秆60-90份、助剂3-5份。

再进一步将其原料组成优化为按重量份计为：

棉花秸秆75份、小麦秸秆75份、紫苏秸秆75份、油菜秸秆75份、助剂4份。

之所以控制上述纤维的用量，是为了在保证所获得的可降解材料自身强度的前提下，充分发挥紫苏秸秆和油菜秸秆纤维的韧性和防水性能，同时上述两种秸秆纤维自身带有紫苏或油菜的香味，使用时可以提高使用者的舒适度；而所选用的助剂为聚乙烯醇水溶液或羟丙基甲基纤维素水溶液或淀粉水溶液，且其质量分数为10-25％，之所以选择上述助剂，是由于上述助剂有着很好的粘结性能，可以将上述的各种纤维有机的结合在一起，提高材料的整体强度，同时采用的是其水溶液的剂型，对于环境没有任何的影响，较之采用有机溶剂溶解的助剂有着很大的进步，而上述的聚乙烯醇水溶液或羟丙基甲基纤维素水溶液或淀粉水溶液在废弃后其中的聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素和淀粉可以在短时间内完成自身降解，从而实现整个材料的快速降解，且上述物质和纤维一起降解后产物可以改变土壤的成分组成，提供更多的营养物质，提高土地的肥效，有利于作物的成长。

除此之外，本发明还提供了上述可降解材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)按配方量选取棉花秸秆、小麦秸秆、紫苏秸秆、油菜秸秆粉碎至其长度为1～30mm，之后用2wt％的NaOH溶液或100℃热水处理，处理时间为2-5h，每1kg混合秸秆需要15-25L 2wt％NaOH溶液或100℃热水，处理完成后过滤所得的秸秆粉末烘干至衡重；

(2)向上述获得的秸秆粉末中加入助剂，混合均匀即得。