CN102795933B - 一种缓释可降解包膜材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缓释可降解包膜材料及其制备方法，其组成成分及重量份数为：羚甲基纤维素1-10份、淀粉5-15份、复合催化剂0.5-2份、亚硫酸钠0.1-0.5份、硼砂10-30份、聚丙酰胺1-10份、过氧化氢0.1-1份、氢氧化钠0.1-0.5份、酸（20%PPM）0.1-0.5份、去离子水52-58份，并经过氧化、交联、糊化、嫁接即成本品。本发明包膜材料的制备过程中使用淀粉为主原料，使得包膜材料具有了可降解的性能，确保了在使用该包膜缓释肥料的同时，不会给土壤及环境带来污染，实现了环境友好。

Description

一种缓释可降解包膜材料及其制备方法

技术领域

本发明属于化肥领域，涉及化肥的包膜，尤其是一种缓释可降解包膜材料及其制备方法。

背景技术

肥料是农业生产最重要的生产资料之一，是农业持续发展的物质基础。近年来，由于肥料的流失和低效利用，已经造成了严重的资源浪费和巨大的经济损失，更重要的是对人体、大气、土壤和粮食造成了严重的污染。因此，如何提高肥料的利用率，把肥料的应用与农作物的产量、质量以及环境保护有机地结合起来，已经成为肥料研究领域中特别关注的焦点。

目前，以脲醛类为代表的化学合成类缓释肥料是目前技术最成熟、应用最广泛的缓释肥料；添加脲酶抑制剂或硝化抑制剂类稳态肥料虽能提高肥料利用率，但不能阻止肥料的淋失；硫包衣尿素的硫磺用量较大，其内部的养分不易溢出，且包裹层易氧化破碎，长期使用会造成土壤的酸化；无机矿物盐类包膜缓控释肥料的封闭性较差，养分容易快速溶出，且膜层容易脱落；有机高分子类包膜的缓释性能非常好，但其生产中使用的溶剂，以及包膜材料本身不可降解，这给其生产和应用带来环境污染。

我国是农业大国，化肥用量很大。在我国农业分散经营的条件下要推广应用缓控释肥料，特别是大面积包膜包衣类缓控释肥料，就必须研发出能够应用于大田作物、缓控释效果好、同时价格低廉的品种。因此，开发性能优良、成本低廉和对环境友好的包膜材料已经成为必要。

通过检索，发现与本发明申请相关的如下专利公开文献：

1、一种用于生产包膜肥料的膜材料及其制备工艺（CN101200393A）,此包膜材料以淀粉为主原料，采用一系列化学工艺，使淀粉改性，从而达到包膜肥料所需的膜材料性能，得到以此材料为主配制生产包膜肥料的膜材料。本发明利用可完全生物降解的淀粉衍生物为膜材料研制包膜控释肥料，本发明制取膜材料的原料和膜材料的工艺简单易行，设备投资少，生产可以是小规模的实验室进行，也可以是大规模的工厂化生产。

2、可降解型聚合物包膜控释肥料及其制备方法与专用包膜材料（CN101323545A），该包膜材料包括：异氰酸酯、多元醇、可降解功能单体、助成膜剂和扩链剂。本发明所提供包膜控释肥料，有核芯和核膜组成，其中，所述核芯是颗粒肥料，所述核膜由所述的包膜材料制成，所述核膜质量是核芯质量的2%-10%。本包膜材料具有良好的成膜和抗水性能，并且可以在自然界中自行降解。通过改变包膜材料的配比可对材料硬度和弹性进行调整，以制备不同释放期的控释肥。

3、可降解复合包膜材料及制备方法和在缓释肥料中的应用（CN102167647），该复合包膜材料由淀粉、纤维素、聚乙烯醇、交联剂、复配改性剂和粉体填料组成，其制备方法为：首先将淀粉、纤维素和聚乙烯醇加水搅拌均匀，加入交联剂并逐步升温糊化，然后将复配改性剂和粉体填料加入其中搅拌均匀。将该水基乳液状的复合包膜材料均匀的喷涂到肥料颗粒表面，经加热和干燥得到一种包模型的缓释肥料。本发明所提供的复合包膜材料，不仅成本低廉，制备方法简单，易于工业化生产，而且在土壤中可以讲解，其生产和应用具有环境友好性。

通过对比，上述专利公开文献与本专利申请有本质的不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环保、无毒的缓释可降解包膜材料及其制备方法。

本发明实现目的的技术方案是：

一种缓释可降解包膜材料，其原料构成及重量份数分别为：

羚甲基纤维素    1-10份

淀粉            5-15份

复合催化剂      0.5-2份

亚硫酸钠        0.1-0.5份

硼砂            10-30份

聚丙烯酰胺      1-10份

过氧化氢        0.1-1份

氢氧化钠        0.1-0.5份

20%PPM的酸      0.1-0.5份

明胶            1-5份

去离子水        52-58份。

而且，其组成成分及重量百分比分别为：

羚甲基纤维素5%

淀粉10%

复合催化剂1%

亚硫酸钠0.3%

硼砂20%

聚丙烯酰胺6%

过氧化氢0.5%

氢氧化钠0.3%

20%PPM的酸0.3%

明胶3%

去离子水53.6%。

而且，所述复合催化剂为硫酸钾与硫酸铜的混合物，其重量比为20:1。

而且，所述酸为盐酸。

一种缓释可降解包膜材料的制备方法，步骤是：

⑴将去离子水加入至淀粉中，搅拌均匀后，再加入过氧化氢，反应40分钟后，再加入复合催化剂，放置30min，再升温至65℃氧化反应1.5h；

所述复合催化剂为硫酸钾与硫酸铜的混合物，其重量比为20:1；

⑵向步骤⑴中的反应液中加入亚硫酸钠，再加入硼砂和羟甲基纤维素，搅拌均匀，加热至80℃，交联反应40分钟；

⑶糊化：向步骤⑵中的反应液中加入氢氧化钠，加热至90℃糊化反应30分钟；

⑷嫁接：向步骤⑶中的反应液中加入聚丙烯酰胺，90℃条件下反应10小时；

⑸向步骤⑷的反应液中加入20%PPM的盐酸，调节溶液的pH调节至7-7.5，即得肥料用包膜材料。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明所制备的包膜材料使用淀粉为主原料，使得包膜材料具有了可降解的性能，确保在使用该包膜缓释肥料的同时，不会给土壤及环境带来污染，实现了环境友好。

2、本发明所制备的包膜材料适用各种肥料颗粒表面包膜，大大提高了其使用范围，方便了使用，节约了企业成本。

3、本发明所制备的包膜材料的工艺流程可采用喷涂的方法，使均匀混合的膜材料最大程度直接到达肥料的表面，固化成膜，从而大大改善了膜材料的肥料颗粒上分布的均一性，提高了缓释膜的综合性能。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种缓释可降解包膜材料，其原料组成成分及重量百分比分别为：

羚甲基纤维素5%

淀粉10%

复合催化剂1%

亚硫酸钠0.3%

硼砂20%

聚丙烯酰胺6%

过氧化氢0.5%

氢氧化钠0.3%

20%PPM的盐酸0.3%

去离子水56.6%。

其中，复合催化剂为硫酸钾与硫酸铜的混合物，其重量比为20:1。

本发明制备方法的步骤是：

⑴将去离子水加入至淀粉中，搅拌均匀后，再加入过氧化氢，反应40分钟后，再加入复合催化剂，放置30min，再升温至65℃氧化反应1.5h；

⑵向步骤⑴中的反应液中加入亚硫酸钠，再加入硼砂和羟甲基纤维素，搅拌均匀，加热至80℃，交联反应40分钟；

⑶糊化：向步骤⑵中的反应液中加入氢氧化钠，加热至90℃糊化反应30分钟；

⑷嫁接：向步骤⑶中的反应液中加入聚丙烯酰胺，90℃条件下反应10小时；

制表名称	指标要求
		外观	无色粘稠液体，乳白色粘稠液体

⑸向步骤⑷的反应液中加入20%PPM的盐酸，调节溶液的pH调节至7-7.5，即得肥料用包膜材料。

表1为可降解包膜材料的各项性能参数。

密度g/㎝3	1.1-1.15     1.15-1.35
		PH值	7.0-7.5
溶解性	溶于水

Claims (5)

1.一种缓释可降解包膜材料，其特征在于：其原料构成及重量份数分别为：

2.根据权利要求1所述的缓释可降解包膜材料，其特征在于：其组成成分及重量百分比分别为：

3.根据权利要求1或2所述的缓释可降解包膜材料，其特征在于：所述复合催化剂为硫酸钾与硫酸铜的混合物，其重量比为20:1。

4.根据权利要求1或2所述的缓释可降解包膜材料，其特征在于：所述酸为盐酸。

5.一种如权利要求1所述的缓释可降解包膜材料的制备方法，其特征在于：步骤是：

⑴ 将去离子水加入至淀粉中， 搅拌均匀后，再加入过氧化氢，反应40分钟后，再加入复合催化剂，放置 30min，再升温至65℃氧化反应 1.5h；

所述复合催化剂为硫酸钾与硫酸铜的混合物，其重量比为20:1；

⑵ 向步骤⑴中的反应液中加入亚硫酸钠，再加入硼砂和羟甲基纤维素，搅拌均匀，加热至80℃，交联反应40分钟；

⑶糊化：向步骤⑵中的反应液中加入氢氧化钠，加热至90℃糊化反应30分钟；

⑷嫁接：向步骤⑶中的反应液中加入聚丙烯酰胺，90℃条件下反应10小时；

⑸向步骤⑷的反应液中加入20PPM的盐酸，调节溶液的pH调节至7-7.5，即得肥料用包膜材料。