蒜茎叶基丙烯酸酯液体地膜的制备及抗虫性能研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.08.006

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (8): 33-39.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.08.006

蒜茎叶基丙烯酸酯液体地膜的制备及抗虫性能研究

李博, 马军, 李文卓()

南京林业大学理学院，南京 200018

收稿日期:2023-12-05 出版日期:2024-08-26 发布日期:2024-08-19
通讯作者: 李文卓（1972—），男，教授，从事功能材料研究，liwzlab0101@16.com
E-mail:liwzlab0101@16.com
作者简介:第一联系人：地址：北京市海淀区阜成路11号《中国塑料》杂志社广告部
邮编：100048

Study on preparation and insect resistance property of garlic stem and leaf based acrylate liquid mulch film

LI Bo, MA Jun, LI Wenzhuo()

College of Science，Nanjing Forestry University，Nanjing 200018，China

Received:2023-12-05 Online:2024-08-26 Published:2024-08-19
Contact: LI Wenzhuo E-mail:liwzlab0101@16.com

摘要/Abstract

摘要：

将蒜茎叶废弃物（GL）和丙烯酸酯单体通过乳液聚合的方法制备了具有抗虫功能的可喷涂的GL⁃丙烯酸酯液体地膜，GL在制备过程中被充分利用。研究了GL用量对于乳液黏度、可喷涂性、芯吸性（wicking）和成膜性的影响，并对GL⁃丙烯酸酯薄膜的力学性能、保水性和保温性进行评价。采用扫描电子显微镜（SEM）、红外光谱和热重分析技术对GL⁃丙烯酸酯薄膜的结构进行了表征，并且对GL⁃丙烯酸酯薄膜的生物降解性能和抗虫性能进行评价。实验结果表明，在GL与丙烯酸酯单体的质量比为0.5/10时，GL⁃丙烯酸酯乳液具有优异的成膜性和可喷涂性，GL⁃丙烯酸酯薄膜具有良好的力学性能，最小的土壤水分蒸发率（19.7 %）和最好的土壤保温能力，可以提高28 %小白菜种子发芽率，减少6 %的叶片受损面积，降低20 %的小菜蛾虫生存率。

关键词: 蒜茎叶废弃物, 丙烯酸酯单体, 可喷涂液体地膜, 抗虫

Abstract:

In this study， the sprayable garlic stem and leaf waste （GL）⁃acrylate liquid mulch film with anti⁃insect function was prepared by emulsion polymerization of GL and acrylic monomer， where GL was fully utilized. The effects of GL usage on emulsion viscosity， sprayability， wicking property and film formation were studied， and the mechanical properties， water retention and thermal insulation properties of GL⁃acrylate films were also evaluated. The structures of GL⁃acrylate films were characterized by scanning electron microscopy， infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis. The biodegradability and pests resistance of GL⁃acrylate film were evaluated. The experimental results indicated that when the mass ratio of GL to acrylate monomer was 0.5/10， GL⁃acrylate emulsion had good film⁃forming and sprayability， and the GL⁃acrylate film had good mechanical properties， the minimum soil water evaporation rate （19.7 %） and the best soil heat preservation ability， which could increase the germination rate of pakchoi seeds by 20 %. At the same time， it reduced the area of leaf damage by 12 % and the survival rate of plutella xylostella pests by 20 %.

Key words: garlic stem and leaf waste, acrylic monomer, sprayable liquid mulch film, pest resisitance

中图分类号:

TQ321

李博, 马军, 李文卓. 蒜茎叶基丙烯酸酯液体地膜的制备及抗虫性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 33-39.

LI Bo, MA Jun, LI Wenzhuo. Study on preparation and insect resistance property of garlic stem and leaf based acrylate liquid mulch film[J]. China Plastics, 2024, 38(8): 33-39.

图/表 15

样品编号	GL/g	单体/g	GL/单体质量比	乳化剂/g	引发剂/g
1^#	0.3	10	0.3/10	1.5	0.4
2^#	0.5	10	0.5/10	1.5	0.4
3^#	1.0	10	1/10	1.5	0.4
4^#	1.5	10	1.5/10	1.5	0.4
5^#	2.0	10	2/10	1.5	0.4

表1 样品1#~5#的配方

Tab.1 Formual of sample 1#~5#

样品	GL/单体质量比	黏度/mPa·s	可喷涂性	Wicking深度/cm
1^#	3/100	260	√	1.5
2^#	5/100	293	√	0.8
3^#	10/100	346	√	0.6
4^#	15/100	678	√	0.3
5^#	20/100	1242	×	—

表2 样品1#~5#乳液的黏度、可喷涂性和wicking深度

Tab.2 Viscosity， sprayability and wicking depth of sample 1#~5# emulsion

图1 样品1#~5#乳液向土壤下方渗透的深度

Fig.1 Penetration depth of sample 1#~5# emulsions under soil

图2 样品1#~5#在土壤表面形成的膜

Fig.2 Membranes formed by sample 1#~5# on the soil surface

样品	GL/g	GL/单体质量比	拉伸强度/MPa	弹性模量/MPa	断裂伸长率/%
1^#	0.3	0.3/10	10.20±0.13	1.42±0.42	306.2±14.6
2^#	0.5	0.5/10	14.31±0.59	1.75±0.86	469.1±23.1
3^#	1.0	1/10	17.27±0.49	2.31±0.73	321.6±27.8
4^#	1.5	1.5/10	20.14±0.21	2.84±0.45	210.7±21.4
5^#	2.0	2/10	21.06±0.47	3.13±0.21	151.5±12.3

表3 样品1#~5#膜的力学性能

Tab.3 Mechanical properties of sample 1#~5# films

图3 裸土和覆盖样品1#~4#膜土壤的水分蒸发率

Fig.3 Water evaporation rate of the bare soil and the soil covered with sample 1#~4# films

图4 样品膜覆盖对不同深度土壤温度的影响

Fig.4 Effects of sample films on the temperature of soil at different depth

图5 GL⁃丙烯酸酯和丙烯酸酯的FTIR谱图

Fig.5 FTIR spectra of GL⁃acrylic and acrylic

图6 土壤颗粒和覆有样品2#的土壤表面的SEM照片

Fig.6 SEM images of the surface of bare soil particle and soil covered with sample 2# film

图7 样品2#膜的TG和DTG曲线

Fig.7 TG and DTG curves of the sample 2# film

图8 样品2#膜和PE⁃LD膜的降解率

Fig.8 Degradation rate of the sample 2# and PE⁃LD films

图9 不同GL⁃丙烯酸酯乳液使用量下小白菜发芽和生长情况

Fig.9 Germination and growth of the pakchoi under different GL⁃acrylate emulsion usage

处理方式	GL⁃丙烯酸酯乳液使用量/kg·m^-2	发芽率/%
GL⁃丙烯酸酯地膜1^#	0.58	87
GL⁃丙烯酸酯地膜2^#	0.80	72
裸土	0	59

表4 不同GL⁃丙烯酸酯乳液使用量下小白菜种子播种5 d后发芽率

Tab.4 Germination rate of the pakchoi seeds 5 days after sowing under different GL⁃acrylate emulsion usage

图10 样品2#和裸土对小白菜幼苗叶片损伤和小菜蛾幼虫存活率的影响

Fig.10 Effects of sample 2# and bare soil on the leaf damage of pakchoi seedlings and the survival rate of Plutella xylostella larvae

图11 小白菜幼苗和小菜蛾幼虫在样品2#和裸土覆盖的花盆中5 d后的照片

Fig.11 Photographs of pakchoi seedlings and Plutella xylostella larvae after 5 days in pots covered with sample 2# and bare soil， respectively

参考文献 22

1	DAR S U， WU Z， ZHANG L， et al. On the quest for novel bio⁃degradable plastics for agricultural field mulching［J］. Front Bioeng Biotechnol， 2022， 10：922⁃974.
2	LIU Y， JIANG S， YAN W， et al. Crystallization morphology regulation on enhancing heat resistance of polylactic acid［J］. Ploymers， 2020， 12（7）：1563.
3	CHEN L， DAI R， SHAN Z， et al. Fabrication and characterization of one high⁃hygroscopicity liquid starch⁃based mulching materials for facilitating the growth of plant［J］. Carbohydrhate Polymer， 2020， 230：115582.
4	SARTORE L， BIGNOTTI F， PANDINI S， et al. Green composites and blends from leather industry waste［J］. Polymer Composites， 2016， 12（36）：3 416⁃3 422.
5	BRAUNACK M V， ZAJA A， TAM K， et al. A sprayable biodegradable polymer membrane （SBPM） technology： effect of band width and application rate on water conservation and seedling emergence［J］. Agricultrual Water Management， 2020， 230：105900.
6	吕玉靖，吕二文，高秀丽. 金乡县大蒜秸秆青贮及综合利用现状［J］. 中国农业信息，2016， 2：136⁃137.
7	詹怀宇. 纤维化学与物理［M］. 北京：科学出版社，2005.
8	孔雪旺，韩战强，周敏，等. 大蒜秸秆在肉羊育肥中的应用试验［J］. 畜牧科学，2013， 6：76⁃77.
9	徐金强，刘庆涛，刘素慧，等. 大蒜秸秆还田对温室番茄连作土壤理化性质及其根系的影响［J］. 北方园艺，2016， 1：152⁃156.
	XU J Q， LIU Q T， LIU S H，et al. Effect of garlic straw on physical and chemical characteristics of continuous cropping soil and root activity of tomato in solar greenhouse［J］. Northern Horticulture，2016， 1：152⁃156.
10	Gong B， Bloszies S， Li X， et al. Efficacy of garlic straw application against root⁃knot nematodes on tomato［J］. Sci Hortic， 2013， 161： 49⁃57.
11	ADHIKARI R， MINGTARJA H， FREISCHMIDT G， et al. Effect of viscosity modifiers on soil wicking and physico mechanical properties of a polyurethane based sprayable biodegradable polymer membrane［J］. Agricultural Water Management， 2019， 222：346⁃353.
12	RAZZAK M A， SEAL D R， STANSLY P A， et al. A predatory mite， Amblyseius swirskii， and plastic mulch for managing melon thrips， Thrips palmi， in vegetable crops［J］. Crop protection， 2019， 126：104916.
13	MORTENSEN A N， ELLIS J D. A honey bee（Apis mellifera） colony′s brood survival rate predicts its in vitro⁃reared brood survival rate［J］. Apidologie， 2018， 49（5）：573⁃580.
14	HUANG Y， LU J， XIAO C. Thermal and mechanical properties of cationic guar gum/poly（acrylic acid） hydrogel membranes ［J］. Polym Degrad Stabil， 2007， 92（6）：1 072⁃1 081.
15	HAZROL M D， SAPUAN S M， ZAINUDIN E S， et al. Effect of kenaf fibre as reinforcing fillers in corn starch⁃based biocomposite film［J］. Polymers， 2022， 14（8）：1590.
16	柯杰，鲁沁，于恒，等. 废弃PET制备水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯涂料的研究［J］. 涂料工业，2021， 51（7）：48–53.
	KE J， LU Q， YU H，et al. Preparation of waterborne uv⁃curable polyurethane acrylate coatings by using waste PET［J］. Paint & Coatings Industry，2021， 51（7）：48⁃53.
17	EREN T N， LALEVÉE J， AVCI D. Water soluble polymeric photoinitiator for dual⁃curing of acrylates and methacrylates［J］. Journal of Photochemistry and Photobiology A， Chemistry， 2020， 389：112288.
18	RANJITHKUMAR B， SAFIULLAH S M， BABU K， et al. Synthesis and characterization of methacrylate⁃based antibacterial copolymers for anticorrosive application［J］. Polymer⁃plastics Technology and Engineering， 2018， 57（7）：657⁃668.
19	BHAVSAR R， SHREEPATHI S. Evolving empirical rheological limits to predict flow⁃levelling and sag resistance of waterborne architectural paints［J］. Progress in Organic Coatings， 2016， 101：15⁃23.
20	TRAVALINI A P， LAMSAL B， MAGALHÃES W L E， et al. Cassava starch films reinforced with lignocellulose nanofibers from cassava bagasse［J］. International Journal of Biological Macromolecules， 2019， 139：1 151⁃1 161.
21	CAI W， LIU Q， SHEN D， et al. Py⁃GC/MS analysis on product distribution of two⁃staged biomass pyrolysis［J］. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis， 2019， 138：62⁃69.
22	OPREA S. Effect of structure on the thermal stability of curable polyester urethane urea acrylates［J］. Polymer Degradation and Stability， 2002， 75（1）：9⁃15.

[1]	董光, 侯仰喆, 袁洪跃, 刘宪虎, 潘亚敏. 多孔聚乳酸材料的制备及结构性能优化进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 132-140.
[2]	王兴国, 吕明福, 黄逸伦, 郭鹏, 高达利, 张师军. 聚乙醇酸高温降解性能研究及其调控方法[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 13-19.
[3]	唐波, 相利学, 代旭明, 王二轲, 姜涛, 王瑛, 吴新锋. 金刚石导热复合材料的研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 125-131.
[4]	郑天宜, 张犇, 郭敏, 王颖. 用于骨组织再生的电活性高分子材料研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(8): 113-117.
[5]	胡永祥, 谢纪岭, 李伟铭, 张璐, 汤香港, 吕亿同, 申红望, 鞠冠男. 马来酸酐接枝改性GTR对聚乳酸性能的影响[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 20-24.
[6]	凡淑婷, 张芷瑜, 郭睿, 毕文雅, 张利君. 壳聚糖/玉米淀粉交联膜的制备及性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 37-42.
[7]	王珅, 刘宣伯, 张艳芳, 贾雪飞, 祝桂香, 张龙贵. 生物可降解无纺布材料研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(7): 86-92.
[8]	孙吉书, 彭俊博, 张民, 郭艳芳. 废油/树脂/己二酸二辛酯复合再生剂制备及温拌剂对沥青拌合老化保护效果评价[J]. 中国塑料, 2024, 38(5): 100-106.
[9]	郝文博, 唐诗, 苏婷婷, 王战勇. 不同直链含量酯化淀粉的合成与性能[J]. 中国塑料, 2024, 38(5): 19-23.
[10]	李明昆, 林荣涛, 张永, 刘珮茹, 刘开. 汽车ASA材料超声波雷达衰减性能的研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(5): 78-81.
[11]	程恩, 叶冬蕾, 程德宝, 田华峰, 赵晓颖, 项爱民. 明胶基静电纺丝纳米纤维及其应用[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 103-108.
[12]	孟凡悦, 文悦, 李琛, 高珊. 生物基塑料包装需氧生物降解研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 109-115.
[13]	孛海娃, 赵中国, 王筹萱, 薛嵘. 高导电、低逾渗PLA/CNTs导电复合材料的结构设计及性能研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 13-18.
[14]	沈丹彤, 薛雨亭, 李荣杰, 徐芳, 翁云宣. 聚乳酸基水性聚氨酯的制备及其在合成革中的应用研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 19-25.
[15]	柴松华, 杜红秀, 吴凯, 黄锐, 周驰词. 玄武岩纤维增强聚合物筋混凝土循环拉拔试验及预测模型[J]. 中国塑料, 2024, 38(4): 47-53.

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