一种滴头防根侵降解型母料及其制备方法

摘要

本发明提供一种滴头防根侵降解型母料，该母料是由包括高密度聚乙烯、聚乳酸‑铜纳米微胶囊和氧化聚乙烯蜡制备得到的，本发明还公开了聚乳酸‑铜纳米微胶囊以及该母料的制备方法，聚乳酸在降解过程中能够提供二价铜离子生成的酸性环境，克服了受土壤环境制约下的植物酸不足或没有的情况下铜祛根技术无法实现的难题，使用此种母料制备成的滴头具有很好的防根侵效果。

权利要求

1.一种滴头防根侵降解型母料，其特征在于：所述母料是由包括聚乳酸-铜纳米微胶囊制备得到的。

2.根据权利要求1所述的母料，其特征在于：所述母料是由包括高密度聚乙烯、聚乳酸-铜纳米微胶囊和氧化聚乙烯蜡制备得到的。

3.根据权利要求2所述的母料，其特征在于：各组分的质量分数为高密度聚乙烯78.9％～88.9％，聚乳酸-铜纳米微胶囊11％～21％，氧化聚乙烯蜡0.1％。

4.权利要求1-3任一项所述一种滴头防根侵降解型母料的制备方法，其中聚乳酸-铜纳米微胶囊的制备方法，包括如下步骤：(1)制备聚乳酸和铜源的有机溶液A；

(2)制备聚乙烯醇的水溶液B；

(3)将溶液A加入溶液B中，超声乳化得乳液C；

(4)将乳液C加热，去除有机溶剂，将乳液采用膜过滤，得到胶体溶液D；

(5)将胶体溶液D进行离心分离，获得的固体进行真空干燥，得到所述的聚乳酸-铜纳米微胶囊。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述铜源为纳米铜粉或者纳米氧化铜。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述聚乳酸的重均分子量为80000～

100000。

7.根据权利要求4-6任一所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，聚乳酸的重量浓度为2％～6％，铜源的重量浓度为1％～3％。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，聚乙烯醇的重量浓度为

1％～8％。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，溶液A与溶液B的重量比为

1：3。

10.滴头防根侵降解型母料的制备方法，其特征在于：将高密度聚乙烯，权利要求1-9任一项所述的聚乳酸-铜纳米微胶囊，氧化聚乙烯蜡混合均匀；将混合料依次经加温塑化、挤出、定型、冷却、切粒、风干工艺后，制成母料。

说明书

一种滴头防根侵降解型母料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于领域滴灌技术领域，尤其是涉及一种滴头防根侵降解型母料及其制备方法。

背景技术

[0002] 地埋式滴灌是近年来国内开始大力推广应用的先进节水灌溉技术，在田间试验和使用过程中发现存在负压吸泥、作物根系入侵灌水器、容易堵塞等严重问题；而且，造成堵塞的主要原因都大致相同：一是与地上滴灌灌水器一样，地埋式滴灌同样存在内部水中微小固体颗粒、细小毛状物及化学微粒等物质，附着在流道壁及死角处形成栓柱核，发育成泥团造成流道堵塞。二是地埋式灌水器埋设于地下，出水口被土壤包围，当灌溉管道停水时刻，瞬间毛管中产生的负压能够将土壤中自由微小颗粒吸入灌水器的微孔，发生负压吸泥现象而堵塞滴头。三是由于地埋式灌水器埋设于作物的根部，植物根的向水性生长，会使作物的毛根进入地下灌水器的滴水孔，造成堵塞。

[0003] 研究表明，重金属铜不仅是作物生长不可或缺的元素，又可与植物分泌的有机酸相互作用产生二价铜离子，当铜离子积累浓度达到或介于一定范围区间时，就会对作物尤其是根部生长产生胁迫性抑制作用。但是植物分泌有机酸是在营养胁迫下发生的，有机酸的种类和数量与其所处的土壤条件也有着密切的关系，如在缺磷胁迫下，植物可通过增加低分子量有机酸的分泌，促进自身对土壤中难溶性含磷化合物的利用，改善其体内磷营养状况，促进生长发育，进而提高作物产量和改善农产品品质。因此通过在滴头中镶嵌铜片或是在滴头原料中加入铜粉，利用植物分泌的有机酸与铜作用形成二价铜离子，从而胁迫性抑制根系入侵是受到土壤条件限制的，也就是限制了其应用，甚至没有发挥其应有作用。

[0004] 聚乳酸是一种具有优良的生物相容性和可生物降解性的合成高分子材料，在降解过程会生成带有羧基的化合物，因此能够提供生成二价铜离子的酸性环境。

发明内容

[0005] 本发明的第一个目的是提供一种滴头防根侵降解型母料，所述母料是由包括聚乳酸-铜纳米微胶囊制备得到的。

[0006] 作为本发明优选的方案，所述母料是由包括高密度聚乙烯，聚乳酸-铜纳米微胶囊，氧化聚乙烯蜡制备得到的。

[0007] 作为本发明更加优选的方案，母料各组分的质量分数为高密度聚乙烯78.9％～88.9％，聚乳酸-铜纳米微胶囊11％～21％，氧化聚乙烯蜡0.1％。

[0008] 其中，聚乳酸-铜纳米微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

[0009] (1)制备聚乳酸和铜源的有机溶液A；

[0010] (2)制备聚乙烯醇的水溶液B；

[0011] (3)将溶液A加入溶液B中，超声乳化得乳液C；

[0012] (4)将乳液C加热，去除有机溶剂，将乳液采用膜过滤，得到胶体溶液D；

[0013] (5)将胶体溶液D进行离心分离，获得的固体进行真空干燥，得到所述的聚乳酸-铜纳米微胶囊。

[0014] 优选的，所述铜源为纳米铜粉或者纳米氧化铜。

[0015] 优选的，所述聚乳酸的重均分子量为80000～100000。

[0016] 优选的，步骤(1)中，聚乳酸的重量浓度为2％～6％，铜源的重量浓度为1％～3％。

[0017] 优选的，步骤(2)中，聚乙烯醇的重量浓度为1％～8％。

[0018] 优选的，步骤(3)中，溶液A与溶液B的重量比为1：3。

[0019] 作为本发明优选的技术方案，聚乳酸-铜纳米微胶囊的制备方法，包括如下步骤：

[0020] (1)制备聚乳酸和铜源的二氯甲烷溶液，溶液中聚乳酸的重量浓度为2％～6％，铜源的重量浓度为1％～3％；

[0021] (2)制备聚乙烯醇的水溶液，聚乙烯醇的重量浓度为1％～8％；

[0022] (3)将步骤(1)的溶液加入步骤(2)的溶液中，超声乳化2～3h，获得乳液，步骤(1)的溶液与步骤(2)的溶液的重量比为1：3；

[0023] (4)将步骤(3)的乳液加热至40～50℃，搅拌2～3h，挥去二氯甲烷，将得到的乳液采用150nm的微孔滤膜过滤，得到胶体溶液；

[0024] (5)将步骤(4)的胶体溶液在15000～25000r/min下离心分离1～2h，获得的固体在80℃真空干燥2～3h，得到所述的聚乳酸-铜纳米微胶囊。

[0025] 本发明还提供了滴头防根侵降解型母料的制备方法，其特征在于：将高密度聚乙烯，聚乳酸-铜纳米微胶囊，氧化聚乙烯蜡混合均匀；将混合料依次经加温塑化、挤出、定型、冷却、切粒、风干工艺后，制成母料。

[0026] 本发明具有的优点和积极效果是：聚乳酸在降解过程中能够提供二价铜离子生成的酸性环境，克服了受土壤环境制约下的植物酸不足或没有的情况下铜祛根技术无法实现的难题；聚乳酸-铜纳米微胶囊降低了铜的用量，粒径小能够在滴头中分散均匀；防根侵降解型母料解决了镶嵌型铜片滴头的繁琐性工艺；克服了铜粉滴头存在的熔融物料流动性降低影响注塑而影响产率的情况。

具体实施方式

[0027] 实施例1

[0028] (1)将聚乳酸和纳米铜粉(粒径30-50nm)加入二氯甲烷中，室温搅拌3h，使聚乳酸完全溶解，纳米铜粉分散均匀，得聚乳酸-纳米铜粉溶液，其中，聚乳酸的重量浓度为2％，纳米铜粉的重量浓度为1％，聚乳酸的重均分子量为80000；

[0029] (2)将1g聚乙烯醇与99g水混合，保持水温20℃，使其润胀1.5h，再加热至85℃，并持续3h，使其充分溶解，直至溶液中无细小颗粒，获得聚乙烯醇水溶液；

[0030] (3)将10g的聚乳酸-铜粉溶液加入30g聚乙烯醇溶液中，超声乳化2h，获得乳液。将该乳液加热至40℃，搅拌3h，挥去二氯甲烷，将得到的乳液采用150nm的微孔滤膜过滤，即得胶体溶液。

[0031] (4)将该胶体溶液在离心机中，以15000r/min离心1.5h后，获得的固体，在80℃下真空干燥3h，最终得到本发明的聚乳酸-铜粉纳米胶囊。

[0032] (5)将质量分数为88.9％的高密度聚乙烯，11％的聚乳酸-铜粉纳米胶囊，0.1％的氧化聚乙烯蜡混合均匀；将混合料依次经加温塑化、挤出、定型、冷却、切粒、风干工艺后，制成母料。

[0033] 实施例2

[0034] (1)将聚乳酸和纳米铜粉(粒径30-50nm)加入二氯甲烷中，室温搅拌3h，使聚乳酸完全溶解，纳米铜粉分散均匀，得聚乳酸-纳米铜粉溶液，其中，聚乳酸的重量浓度为2％，纳米铜粉的重量浓度为1％，聚乳酸的重均分子量为80000；

[0035] (2)将1g聚乙烯醇与99g水混合，保持水温20℃，使其润胀1.5h，再加热至85℃，并持续3h，使其充分溶解，直至溶液中无细小颗粒，获得聚乙烯醇水溶液；

[0036] (3)将10g的聚乳酸-铜粉溶液加入30g聚乙烯醇溶液中，超声乳化2h，获得乳液。将该乳液加热至40℃，搅拌3h，挥去二氯甲烷，将得到的乳液采用150nm的微孔滤膜过滤，即得胶体溶液。

[0037] (4)将该胶体溶液在离心机中，以15000r/min离心1.5h后，获得的固体，在80℃下真空干燥3h，最终得到本发明的聚乳酸-铜粉纳米胶囊。

[0038] (5)将质量分数为78.9％的高密度聚乙烯，21％的聚乳酸-铜粉纳米胶囊，0.1％的氧化聚乙烯蜡混合均匀；将混合料依次经加温塑化、挤出、定型、冷却、切粒、风干工艺后，制成母料。

[0039] 实施例3

[0040] (1)将聚乳酸和纳米氧化铜(粒径40nm)加入二氯甲烷中，室温搅拌3h，使聚乳酸完全溶解，纳米氧化铜分散均匀，得聚乳酸-纳米氧化铜溶液，其中，聚乳酸的重量浓度为3％，纳米氧化铜的重量浓度为1.3％，聚乳酸的重均分子量为100000；

[0041] (2)将1g聚乙烯醇与99g水混合，保持水温20℃，使其润胀1.5h，再加热至85℃，并持续3h，使其充分溶解，直至溶液中无细小颗粒，获得聚乙烯醇水溶液；

[0042] (3)将10g的聚乳酸-氧化铜溶液加入30g聚乙烯醇溶液中，超声乳化2h，获得乳液。将该乳液加热至40℃，搅拌3h，挥去二氯甲烷，将得到的乳液采用150nm的微孔滤膜过滤，即得胶体溶液。

[0043] (4)将该胶体溶液在离心机中，以15000r/min离心1.5h后，获得的固体，在80℃下真空干燥3h，最终得到本发明的聚乳酸-氧化铜纳米胶囊。

[0044] (5)将质量分数为88.9％的高密度聚乙烯，11％的聚乳酸-氧化铜纳米胶囊，0.1％的氧化聚乙烯蜡混合均匀；将混合料依次经加温塑化、挤出、定型、冷却、切粒、风干工艺后，制成母料。

[0045] 将本发明的母料通过注塑成型工艺用于滴头上，并依据国家“863”计划——现代农业节水技术与产品项目地下滴灌系统和产品研究课题的设计书要求，对滴头的抗根系入侵性能进行检测，检测结果如下表。

[0046] 表1：将本发明用于滴头上的抗根系入侵性能检测结果

[0047]

[0048] 以上对本发明的3个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。