一种具有光谱转化功能的PET育苗盘及其制备方法与流程

本发明涉及本发明涉及农业育苗，具体而言，涉及一种具有光谱转化功能的pet育苗盘及其制备方法。

背景技术：

1、苗盘作为现代农业集约化、工厂化育苗的核心载体，其性能直接影响幼苗的生长质量与成活率。传统的育苗盘多采用聚苯乙烯（ps）、聚丙烯（pp）等通用塑料通过注塑或吸塑工艺制成。然而，这类传统育苗盘存在功能单一、对太阳光能利用效率低下等问题，难以满足现代高效、绿色农业的发展需求。

2、近年来，为提升育苗盘的功能性，研究者尝试在基体材料中引入各种功能性填料。例如，有研究将电气石粉添加到塑料中，利用其自发极化产生的微电场和释放的负离子来促进种子萌发和根系发育；另有方案通过掺入活性炭粉以改善基质的透气性和吸附有害物质的能力；贝壳粉则因其富含碳酸钙，可作为一种缓释的钙源，为幼苗提供营养并调节根际微环境ph值。此外，为了响应环保号召，利用消费后的再生聚对苯二甲酸乙二醇酯（rpet）替代原生塑料制备育苗盘，已成为行业的重要发展方向。但从实际应用效果来看，现有技术仍存在几个明显的不足。

3、第一，功能比较单一。多数产品只有负离子释放或抗菌等某一种功能，未能将电场刺激、光谱调节、养分供应、温度调节等多种促生长机制结合起来，难以形成协同促进效果。

4、第二，电场分布不均匀。电气石粉在塑料中容易团聚，遇水后形成的微电场多是孤立的点状分布，很难在育苗盘内形成连续、均匀的微电流环境，因而对根系的整体刺激效果有限。

5、第三，光能利用效率偏低。植物光合作用主要依赖红光（600–680nm）和蓝光（400–480nm），而对太阳光谱中的紫外光（300–400nm）以及部分绿光（500–600nm）利用率很低。普通育苗盘不具备光谱转化能力，这部分光能白白浪费了。

6、第四，环境友好性差。传统产品大量使用原生塑料，废弃后回收处理困难，不符合循环经济的方向。同时，大量农业废弃物（如稻壳、秸秆）未被有效利用，造成资源浪费和环境污染。

7、第五，高填充量下力学性能下降明显。为了达到较好的功能效果，往往需要添加较多粉体，但粉体与塑料基体的相容性较差，容易使制品变脆，拉伸强度和断裂伸长率下降，影响育苗盘的使用寿命和加工合格率。

8、因此，如果能开发一种集光谱转化、微电场刺激、负离子释放、营养缓释、物理抗菌等功能于一体，同时兼顾环保性能和力学性能的育苗盘，将具有较好的实用价值和市场前景。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有光谱转化功能的再生pet育苗盘及其制备方法。该育苗盘旨在解决传统及现有改性育苗盘功能单一、光能利用效率低下、力学性能与环保性难以兼顾等问题。

2、具体而言，本发明致力于开发一种能够协同实现微电场刺激、负离子释放、营养缓释、物理抗菌及光谱智能转化等多重功能于一体的新型育苗盘，并以高比例的消费后再生pet为主要原料，在确保优异综合性能的同时，显著提升资源循环利用率和环境友好性。

3、为了实现上述发明目的，本技术采用如下技术方案：

4、一种具有光谱转化功能的再生pet育苗盘，所述育苗盘的制备原料包括以下重量份的组分：

5、pet树脂60～80份；

6、复合功能粉体10-35份；

7、相容剂2～5份；

8、扩链剂0.4～1份；

9、抗氧剂0.1～0.3份；

10、紫外吸收剂0.1～0.3份；

11、其中，所述的复合功能粉体由包括如下重量份的组分制备得到：

12、电气石粉5～15份，

13、石墨烯纳米片0.5～1.5份，

14、活性炭粉2～8份，

15、贝壳粉2～8份，

16、碳量子点0.1～0.6份，

17、内润滑剂0.5～1.5份；

18、硅烷偶联剂0.05～0.2份；

19、其中，所述电气石粉的中位粒径d50为0.5～1.5μm，所述碳量子点的粒径为5～10nm。

20、进一步的，所述pet育苗盘由以下重量份的原料制成：

21、pet树脂72份；电气石粉10份；石墨烯纳米片0.8份；活性炭粉4份；贝壳粉4份；碳量子点0.3份；相容剂3份；扩链剂0.6份；抗氧剂0.2份；内润滑剂0.5份；外润滑剂0.5份；紫外吸收剂0.1份；硅烷偶联剂0.1份。

22、进一步的，所述的碳量子点由农业废弃物生物质经水热法合成，粒径为5-10nm，在365nm紫外光激发下发射600-680nm波段的红色荧光。（具体制备放到说明书 技术实现要素： 部分和实施例）

23、具体制备包括以下步骤：

24、（1）将农业废弃物生物质清洗、干燥后粉碎过筛；

25、（2）将粉碎后的生物质加入去离子水中，超声分散，转入反应釜中进行水热反应；

26、（3）反应结束后自然冷却，离心取上清液，经滤膜过滤；

27、（4）将滤液透析，再经旋转蒸发浓缩，冷冻干燥，得到碳量子点粉末。

28、所述水热反应的温度为180～220℃，时间为10～14小时；所述离心的转速为8000～12000rpm，时间为10～20分钟；所述滤膜的孔径为0.22μm；所述透析的时间为20～28小时。

29、进一步的，所述的复合功能粉体的由下述制备方法制备：

30、（1）将电气石粉、石墨烯纳米片、碳量子点混合，加入硅烷偶联剂总量的50%-70%，在800-1000rpm转速下混合10~15分钟；

31、（2）加入活性炭粉，再加入硅烷偶联剂总量的15%-25%，在600-800rpm转速下混合5-10分钟;

32、（3）加入贝壳粉，再加入剩余硅烷偶联剂，在600-800rpm转速下混合5-10分钟；

33、（4）加入润滑剂，在400-600rpm转速下混合3-5分钟，得到复合功能粉体。

34、进一步的，所述相容剂为pet接枝马来酸酐；所述扩链剂为adr-4468型扩链剂；所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168以质量比1:1组成的混合物；所述内润滑剂为硬脂酸锌；所述紫外吸收剂为uv-326；所述硅烷偶联剂为kh-550。

35、进一步的，所述的pet树脂为再生pet树脂，所述再生pet树脂为消费后矿泉水瓶破碎料，其特性粘度为0.72～0.80dl/g，水分含量≤0.02%。

36、进一步的，所述电气石粉为经硅烷偶联剂表面处理的铁电气石粉，其负离子释放量≥3000个/cm³。

37、进一步的，所述石墨烯纳米片的层数≤10层，片径为5～20μm。

38、进一步的，所述活性炭粉为木质活性炭，其中位粒径d90≤5μm，比表面积≥800m²/g。

39、进一步的，所述贝壳粉为高温煅烧级贝壳粉，其中位粒径d50≤3μm，水分含量≤0.5%。

40、一种具有光谱转化功能的再生pet育苗盘的制备方法，包括以下步骤：

41、步骤一：将pet树脂与相容剂、扩链剂、抗氧剂、紫外吸收剂干燥后混合，与复合功能粉体经双螺杆挤出机熔融共混、造粒，得到功能母粒；

42、步骤二：将步骤一制得的功能母粒干燥后，经单螺杆片材挤出机挤出、三辊压光机冷却定型，得到pet功能片材；

43、步骤三：将步骤二制得的pet功能片材经吸塑成型，得到所述育苗盘。

44、进一步的，所述双螺杆挤出机的加工温度为240～280℃，螺杆转速为35～40rpm，真空排气段真空度≥0.06mpa。

45、进一步的，所述单螺杆片材挤出机的加工温度为240～270℃，三辊压光机的温度为40～65℃。

46、进一步的，所述吸塑成型采用上下双面红外加热，片材表面温度控制在195～210℃，真空度≥0.08mpa，模具温度为50～70℃。

47、本技术所提供的具有光谱转化功能的再生pet育苗盘，通过精心设计的材料配方和独特的制备工艺，取得了如下显著的技术效果：

48、1.高效的光谱转化能力：通过引入由农业废弃物生物质合成的特定碳量子点，成功将太阳光中植物光合作用利用率较低的绿光（500-600nm）及有害的紫外光（<400nm）高效转化为植物生长所需的红光（600-680nm），显著提升了育苗盘内部及周边的光能利用效率，为幼苗光合作用提供了更优质的光源。

49、2.多重功能的协同增效：复合功能粉体中的电气石粉可产生微电场并持续释放负离子，促进种子萌发和根系活力；活性炭粉改善基质透气性并吸附有害物质；贝壳粉作为缓释钙源，为幼苗提供营养并稳定根际ph；石墨烯纳米片不仅增强了材料的力学强度，其优异的导热性还赋予了育苗盘良好的光热保温性能。各组分协同作用，共同营造了有利于幼苗健壮生长的微环境。

50、3.优异的综合性能：采用分步表面改性工艺对复合功能粉体进行处理，有效改善了多种无机填料与再生pet基体之间的界面相容性，解决了填料团聚问题，从而在高填充量下仍能保证育苗盘具有优良的力学强度、尺寸稳定性和加工性能。

51、4.突出的环境友好性：以消费后的矿泉水瓶等为来源的再生pet树脂作为主要基材，实现了废弃塑料的高值化循环利用；同时，光谱转化剂碳量子点也来源于农业废弃物，整个产品从原料到功能均体现了绿色、可持续的设计理念。