CN104403062B - 一种种子被覆剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种种子被覆剂的制备方法，包括以下步骤：(1)玉米秸秆预处理；(2)丙烯酸盐溶液制备；(3)种子被覆剂制备：将引发剂过硫酸钾和交联剂N，N’‑亚甲基双丙烯酰胺加入水溶解后，与步骤(2)中待用的丙烯酸盐溶液混和，搅拌均匀，然后加入浓度0.198mol/L N，N，N’，N’‑四甲基乙二胺水溶液，搅拌均匀；等体系气泡消失后，加入步骤(1)中待用的预处理玉米秸秆，搅拌均匀，即成。本发明制备方法不需加热，在常温条件下即可进行，并且原料廉价易得，生产成本低，工艺简单，操作方便，适于大规模工业化生产。实验证明，本发明之种子被覆剂吸水量最高可达材料(包括种子)质量的40倍。

Description

一种种子被覆剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种种子被覆剂的制备方法，具体涉及一种以玉米秸秆和聚合物为基质的种子被覆剂的制备方法。

背景技术

在世界各国中，我国是水资源最缺乏的国家之一，干旱缺水是制约我国农业持续发展的重要因素，实施高效节水农业是我国可持续发展的必由之路。保水剂是一种新型功能高分子节能材料，含有大量结构特异的强吸水基团，可吸收自身质量的数倍甚至上千倍的纯水。保水剂无毒无害，可反复释水、吸水，因此农业上人们把它比喻为“微型水库”，同时它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效，达到节水增产的目的，为农业抗旱节水提供一种新途径和新方法，应用前景十分广阔。近年来随着环境的变化，土壤干旱会对农作物种子出苗生长造成很大困难。因此，在提高传统水利工程效率，改善耕作栽培技术的同时，利用抗旱保水剂来增加农作物种子抗旱能力，使得在同等干旱水分条件下，使用了抗旱保水剂的农作物种子能够显著减少产量损失已成为新的研究方向。

目前，保水剂按制造原料可分为3个系列：(1)淀粉系，主要成分是淀粉接枝丙烯酸盐交联共聚物。聚丙烯酸盐中，如果聚合物单体是钠型，长期使用会造成土壤中钠离子含量的递增，使土壤板结，对植物不利。(2)纤维素系，主要成分是羟甲基纤维素交联体，这类吸水率较低，由于技术问题的原因，也很难实现工业化生产。(3)合成聚合物类。这类保水剂吸水能力高，但成本较高。在此基础上，研究者在不断研究改进保水剂，以提高材料性能。例如，现有技术CN201210528797.3公开了一种农用复合保水剂的制备方法，该发明采用天然有机高分子淀粉和农作物秸秆为原料，具备了淀粉类及纤维素类保水剂的优点，但是在制备的过程中需要将面粉与预处理过的秸秆粉料升温至80～95℃，糊化30～60min，然后降温至60～70℃，反应步骤繁琐，也不可常温生产，同时由于使用面粉作为原料，需要消耗大量粮食作物，在一定程度上对粮食安全造成影响，使得生产成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有高保水性能的种子被覆剂的制备方法，该制备方法不需加热，在常温条件下即可进行，并且具有原料廉价易得，生产成本低的特点。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种种子被覆剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)玉米秸秆预处理：将玉米秸秆除尘后粉碎，然后过150～250目筛后，待用；

(2)丙烯酸盐溶液制备：将碳酸钾和功能添加剂用水润湿，搅拌使成为奶油状；然后移入冰水浴，加入丙烯酸，搅拌均匀，制备得到中和度为40～100％的丙烯酸盐溶液，待用；

(3)种子被覆剂制备：将引发剂过硫酸钾和交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺加入一定量水溶解后，冰水浴中与步骤(2)中待用的丙烯酸盐溶液混和，搅拌均匀，然后加入浓度0.198mol/L的N，N，N’，N’-四甲基乙二胺水溶液，搅拌均匀；等体系气泡消失后，加入步骤(1)中待用的预处理玉米秸秆，搅拌均匀，即成。

其中，所述玉米秸秆用量为丙烯酸和玉米秸秆质量和的25.6～65.9％；所述碳酸钾的用量为使丙烯酸中和度达到40～100％，视不同种子对酸碱度和含水量要求而定；所述功能添加剂的用量为包括玉米秸秆、丙烯酸、种子、引发剂和交联剂材料质量总和的0.002～0.02％；所述过硫酸钾的用量为丙烯酸质量的0.5～2.5％；所述N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的用量为丙烯酸质量的0.05～1.55％；所述N，N，N’，N’-四甲基乙二胺的用量为引发剂物质的量的30％～50％；所述用水总量为使丙烯酸的浓度达到0.43～0.50g/mL。

进一步，步骤(1)中，将玉米秸秆除尘后粉碎，然后过200目筛后，待用。

进一步，所述功能添加剂为水杨酸。

本发明采用玉米秸秆等为基质，与丙烯酸盐类等接枝共聚，制备得到可生物降解型的种子被覆剂，不会对环境造成危害，具有绿色环保的特点；而且原料低廉易得，可大大降低生产成本，使固体废弃物有效利用，由于原料玉米秸秆等具有独特的多孔性结构，保水效果好。本发明制备的种子被覆剂富含有钾、钙、锌、铁、镁、硒等营养元素，可为植物的生长提供微量元素。本发明加入功能添加剂水杨酸使种子被覆剂具备抗寒和抑菌功能。本发明制备方法不需加热，在常温条件下即可进行，并且原料廉价易得，生产成本低，工艺简单，操作方便，适于大规模工业化生产。

实验证明，本发明之种子被覆剂吸水量可达材料(包括种子)质量的8～40倍。

具体实施方式

实施例1

称取一定量K₂CO₃和功能添加剂水杨酸，或其他功能添加剂，视不同要求而定。用量约为材料总质量的0.002～0.02％，加少量水润湿，搅拌使成为奶油状，移入冰水浴，加入适量丙烯酸中和，K₂CO₃用量为使丙烯酸中和度达到40～100％，视不同种子对酸碱度和含水量要求而定；称取K₂S₂O₈和N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，其中，K₂S₂O₈的量为丙烯酸质量的0.5～2.5％，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为丙烯酸质量的0.05～1.55％。加入一定量水溶解，冰水浴的冷却下与丙烯酸混和，其中，用水量约为总水量的1/2，实验用水总量为使丙烯酸的浓度达到0.43～0.50g/mL。搅拌均匀加入溶液浓度0.198mol/L的N，N，N’，N’-四甲基乙二胺水溶液，其中，N，N，N’，N’-四甲基乙二胺水溶液用量为所用K₂S₂O₈物质的量的50％。等体系气泡消失后，加入过200目筛的玉米秸秆粉，其中，玉米秸秆用量为丙烯酸和玉米秸秆质量和的25.6～65.9％。搅拌均匀后按种料比为1∶1.3均匀涂覆在种子外部，室温放置12小时。该实施例得到种子被覆剂吸水量可达材料(包括种子)质量的8～40倍。吸水性测试实验如下。

取30颗被覆剂包覆的种子，分为三份，每份10颗，分别称重(记为M₀)后，移入1000mL烧杯，加入包覆种子质量500倍的自来水，每隔10分钟小心取出，取湿滤纸擦干种子表面多余水分，小心刺破种被，放出腔内水后称重直至种子质量不再增加为止(记为M₁)，按下式计算种子被覆剂的吸水倍数，取三份实验数据的平均值为被覆剂吸水倍数值：

$Q=\frac{(M_1-M_0)}{M_0}$

实施例2

称取一定量K₂CO₃和功能添加剂水杨酸。其中，K₂CO₃用量为使所取丙烯酸中和度达到100％，水杨酸用量约为材料总质量的0.02％。加少量水润湿，搅拌使成为奶油状，移入冰水浴，加入适量丙烯酸使中和；称取K₂S₂O₈和N，N’-亚甲基双丙烯酰胺，其中，K₂S₂O₈的量为丙烯酸质量的1.5％，N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的量分别设定为丙烯酸质量的0.05、0.3和1.55％。加入一定量水溶解后冰水浴冷却下与上述丙烯酸混和，其中，用水量约为总水量的1/2，实验用水总量为使所用丙烯酸的浓度达到0.43g/mL。搅拌均匀加入溶液浓度0.198mol/L的N，N，N’，N’-四甲基乙二胺水溶液，其中，N，N，N’，N’-四甲基乙二胺水溶液用量为所用K₂S₂O₈物质的量的50％。等体系气泡消失后，加入过200目筛的玉米秸秆粉，其中，玉米秸秆用量为丙烯酸和玉米秸秆质量和的60.7％。搅拌均匀后按种料比为1∶1.3均匀涂覆在敦煌种业吉祥一号玉米种子外部，34℃烘箱反应30分钟。按所加交联剂用量不同，实施例2得到的种子被覆剂吸水量分别可达材料(包括种子)质量的34.5、21.4和8.4倍。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进和变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种种子被覆剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)玉米秸秆预处理：将玉米秸秆除尘后粉碎，然后过150～250目筛后，待用；

(2)丙烯酸盐溶液制备：将碳酸钾和功能添加剂用水润湿，搅拌使成为奶油状；然后移入冰水浴，加入丙烯酸，搅拌均匀，制备得到中和度为40～100％的丙烯酸盐溶液，待用；

(3)种子被覆剂制备：将引发剂过硫酸钾和交联剂N，N’-亚甲基双丙烯酰胺加入一定量水溶解后，冰水浴中与步骤(2)中待用的丙烯酸盐溶液混和，搅拌均匀，然后加入浓度0.198mol/L的N，N，N’，N’-四甲基乙二胺水溶液，搅拌均匀；等体系气泡消失后，加入步骤(1)中待用的预处理玉米秸秆，搅拌均匀，即成；

其中，所述玉米秸秆用量为丙烯酸和玉米秸秆质量和的25.6～65.9％；所述碳酸钾的用量为使丙烯酸中和度达到40～100％，视不同种子对酸碱度和含水量要求而定；功能添加剂的用量为包括玉米秸秆、丙烯酸、种子、引发剂和交联剂材料质量总和的0.002～0.02％；所述过硫酸钾的用量为丙烯酸质量的0.5～2.5％；所述N，N’-亚甲基双丙烯酰胺的用量为丙烯酸质量的0.05～1.55％；所述N，N，N’，N’-四甲基乙二胺的用量为引发剂物质的量的30％～50％；所述用水总量为使丙烯酸的浓度达到0.43～0.50g/mL。

2.根据权利要求1所述的种子被覆剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将玉米秸秆除尘后粉碎，然后过200目筛后，待用。

3.根据权利要求1或2所述的种子被覆剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述功能添加剂为水杨酸。