CN108264421A - 一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥及其制备方法，涉及肥料技术领域，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的耐冲击壳聚糖包膜层，所述耐冲击壳聚糖包膜层的重量占核芯肥重量的2‑6％；其中，所述核芯肥包括以下原料：尿素、碳铵、磷酸一铵、氯化钾、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、硼砂、硫酸锌、黄腐酸二胺铁、腐殖酸、硅肥、聚谷氨酸；所述耐冲击壳聚糖包膜层材料包括以下原料：壳聚糖、邻苯二甲酸酐、碳纳米管、高岭土、淀粉糊化液、聚乙烯醇、甘油、戊二醛、氯化钙。本发明制备的壳聚糖包膜缓释肥耐冲击性好，一次施肥即可满足油桃整个生长周期对养分的需求，能调节油桃对养分的均衡吸收，从而促进油桃健康生长，提高油桃的产量。

Description

一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，尤其涉及一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥及其制备方法。

背景技术

油桃是普通桃的变种，营养价值高，香、甜、脆一应俱全，其风味浓甜，十分适合中国人喜甜的饮食习惯；香味浓郁，清香可口；肉质细脆，爽口异常，甜而不腻。

在油桃栽培中除品种、水分等以外，施肥是影响产量、品质的重要因素。目前油桃用普通肥料中各成分的配比存在不合理情况，缺乏适合油桃的专用肥料品种，使得油桃的科学施肥水平不高。此外，还存在肥料利用率低的问题，连带对环境造成不良影响。缓释/控释肥料的研制开发已成为提高化肥利用率，节约资源，减少化肥的使用对环境的污染的最佳途径之一。然而，目前国内外各种缓释/控释肥料普遍存在大量使用有毒溶剂、涂层物生物降解性能差、涂层耐冲击性能差等缺点，在后续的运输、储存和施用过程，因肥料颗粒频繁的碰撞易造成包膜层的损伤，其养分释放速度将发生不可预见的退化，这大大的影响了缓释/腔释肥料的应用前景。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥及其制备方法，制得的壳聚糖包膜缓释肥耐冲击性好，肥效持久全面。

本发明提出的一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的耐冲击壳聚糖包膜层，所述耐冲击壳聚糖包膜层的重量占核芯肥重量的2-6％；其中，所述核芯肥包括以下重量份的原料：尿素50-60份、碳铵80-90份、磷酸一铵60-70份、氯化钾40-50份、磷酸二氢钾40-50份、钙镁磷肥70-80份、硼砂3-5份、硫酸锌3-5份、黄腐酸二胺铁4-7份、腐殖酸2-5份、硅肥1-3份、聚谷氨酸2-4份；所述耐冲击壳聚糖包膜层材料包括以下重量份的原料：壳聚糖7-15份、邻苯二甲酸酐1-3份、碳纳米管0.1-0.4份、高岭土0.5-1份、淀粉糊化液50-60份、聚乙烯醇2-5份、甘油0.05-0.1份、戊二醛0.05-0.2份、氯化钙0.2-0.5份。

优选地，所述糊化淀粉液的制备如下：向10-14份淀粉中加入50-60份水，搅拌下升温至70-80℃，糊化搅拌30-40min，即得。

优选地，所述耐冲击壳聚糖包膜层材料的制备方法如下：取壳聚糖总重量的50-60％加入到无水二甲基甲酰胺中，加热搅拌溶胀，向其中加入邻苯二甲酸酐，氮气保护下油浴加热反应，反应结束后冷却，将其注入到冰水中，析出沉淀，过滤，用乙醇洗至中性，过滤，真空干燥，得第一预制料；将第一预制料分散在乙酸溶液中，加热搅拌溶胀，然后加入碳纳米管，超声分散，搅拌反应，再将由高岭土加入到水中超声分散制得的高岭土悬浮液加入，升温反应，得第二预制料；将淀粉糊化液、聚乙烯醇、剩余壳聚糖、甘油加入到第二预制料中，加热搅拌，升温，向其中加入戊二醛和氯化钙，搅拌反应，即得。

优选地，所述耐冲击壳聚糖包膜材料的制备方法如下：取壳聚糖总重量7-15份的50-60％加入到240-260份无水二甲基甲酰胺中，在40-50℃下搅拌40-60min，向其中加入1-3份邻苯二甲酸酐，氮气保护下在120-130℃下油浴加热反应8-11h，冷却至室温，将其注入冰水中，析出沉淀，过滤，用乙醇洗至中性，过滤，在60-70℃下真空干燥15-20h，得第一预制料；将第一预制料分散在540-560份的1％乙酸溶液中，在45-55℃下搅拌2-3h，然后加入0.1-0.4份碳纳米管，超声分散40-60min，然后搅拌反应1-2h，再将0.5-1份高岭土加入到5-10份水中超声分散制得的高岭土悬浮液缓慢加入，边加边搅拌，在60-70℃下反应15-20h，得第二预制料；将剩余壳聚糖、50-60份糊化淀粉液、2-5份聚乙烯醇、0.05-0.1份甘油加入到第二预制料中，在搅拌下升温至80-85℃，加入0.05-0.2份戊二醛和0.2-0.5份氯化钙，反应1-2h，即得。

优选地，加入碳纳米管后，超声分散，超声功率为300-400W。

本发明还提出了上述耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥的制备方法，步骤如下：将尿素、碳铵、磷酸一铵、氯化钾、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、硼砂、硫酸锌、黄腐酸二胺铁、腐殖酸、硅肥、聚谷氨酸混合均匀，经破碎机破碎后造粒，烘干，冷却，得核芯肥，将核芯肥预热，然后将耐冲击壳聚糖包膜层材料由高压喷头喷至核芯肥上，即得。

优选地，将核芯肥预热至70-80℃。

有益效果：本发明提出了一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥，包括核芯肥和耐冲击壳聚糖包膜层。核芯肥中尿素、碳铵、磷酸一铵、氯化钾、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、硼砂、硫酸锌等原料为油桃生长提供氮、磷、钾、微量元素等养分，且配比合理，黄腐酸二胺铁作为一种有效铁肥能够有效防止树木缺铁失绿，腐殖酸能与水中的金属离子离合，有利于营养元素向作物传送，并能改良土壤结构，有利于油桃的生长，硅肥的添加能够提高油桃对病虫害的抵抗力，还能活化土壤中的磷和促进根系对磷的吸收，调节油桃植物对氮磷钾等不同养分的平衡吸收，聚谷氨酸能够阻止硫酸根、磷酸根等与金属元素产生沉淀作用，能够使油桃植株更有效的吸收土壤中磷、钙、镁及微量元素；再在核芯肥上包覆一层耐冲击壳聚糖包膜层，能够有效控制养分的释放，减少养分的损失，且包膜层材料中含有的碳纳米管对材料起到增强增韧的作用，提高其耐冲击性，避免在运输、储存和施用过程，因肥料颗粒频繁的碰撞易造成包膜层的损伤，从而影响养分释放速度；制备的壳聚糖包膜缓释肥耐冲击性好，一次施肥即可满足油桃整个生长周期对养分的需求，养分供给充足，还能调节油桃对养分的均衡吸收，从而促进油桃健康生长，提高油桃的产量，且该包膜缓释肥对环境无污染毒害作用。

耐冲击壳聚糖包膜材料的制备过程中，首先将壳聚糖加入到二甲基甲酰胺中溶胀，然后采用邻苯二甲酸酐对壳聚糖进行接枝改性，邻苯二甲酸酐的五元环打开，与壳聚糖上的氨基、羟基进行反应，得到低取代的邻苯二甲酰化改性的壳聚糖，从而在壳聚糖分子链中引入疏水性的苯环结构，提高材料的疏水性，再采用碳纳米管对其进行改性，由于碳纳米管分子内碳原子形成高度离域的π电子体系，其易于与改性的壳聚糖上引入的苯环在π—π共轭作用下发生非共价结合，使得改性的壳聚糖缠绕在碳纳米管的表面，碳纳米管中很好的分散在壳聚糖上，避免了共价修饰在碳纳米管表面上引入新的基团对碳纳米管结构及性能的破坏，再加入高岭土表面含有大量的羟基，能够与壳聚糖形成氢键作用,可有效抑制壳聚糖在大量溶胀，提高其缓释性能；最后，将剩余未改性的壳聚糖和改性壳聚糖，以及糊化淀粉、聚乙烯醇、甘油混合，加入戊二醛和氯化钙进行交联，由于壳聚糖经领苯二甲酸酐改性后，消耗了部分氨基和羟基，并引入疏水苯环，使改性壳聚糖的疏水性增加，将其与未改性的壳聚糖按照一定比例混合，加入交联剂并控制反应时间，得到结构网络紧密的壳聚糖膜，疏水性提高，渗透速率下降，从而提高了壳聚糖膜的缓释性能，且引入的碳纳米管具有优异的弹性模量和拉伸强度，能够起到对包膜层材料的增强、增韧的作用，提高肥料的耐冲击性能。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

本发明提出的一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的耐冲击壳聚糖包膜层，所述耐冲击壳聚糖包膜层的重量占核芯肥重量的2％；其中，所述核芯肥包括以下重量份的原料：尿素50份、碳铵80份、磷酸一铵60份、氯化钾40份、磷酸二氢钾40份、钙镁磷肥70份、硼砂3份、硫酸锌3份、黄腐酸二胺铁4份、腐殖酸2份、硅肥1份、聚谷氨酸2份；所述耐冲击壳聚糖包膜层材料包括以下重量份的原料：壳聚糖7份、邻苯二甲酸酐1份、碳纳米管0.1份、高岭土0.5份、淀粉糊化液50份、聚乙烯醇2份、甘油0.05份、戊二醛0.05份、氯化钙0.2份。

本发明还提出了上述耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥的制备方法，步骤如下：将尿素、碳铵、磷酸一铵、氯化钾、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、硼砂、硫酸锌、黄腐酸二胺铁、腐殖酸、硅肥、聚谷氨酸混合均匀，经破碎机破碎后造粒，烘干，冷却，得核芯肥，将核芯肥预热，然后将耐冲击壳聚糖包膜层材料由高压喷头喷至核芯肥上，即得。

实施例2

本发明提出的一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的耐冲击壳聚糖包膜层，所述耐冲击壳聚糖包膜层的重量占核芯肥重量的3％；其中，所述核芯肥包括以下重量份的原料：尿素52份、碳铵83份、磷酸一铵61份、氯化钾44份、磷酸二氢钾42份、钙镁磷肥73份、硼砂3.5份、硫酸锌3.8份、黄腐酸二胺铁5份、腐殖酸2.8份、硅肥1.5份、聚谷氨酸2.5份；所述耐冲击壳聚糖包膜层材料包括以下重量份的原料：壳聚糖9份、邻苯二甲酸酐1.7份、碳纳米管0.2份、高岭土0.7份、淀粉糊化液52份、聚乙烯醇3份、甘油0.07份、戊二醛0.1份、氯化钙0.3份。

其中，耐冲击壳聚糖包膜材料的制备方法如下：取壳聚糖4.5份加入到240份无水二甲基甲酰胺中，在40℃下搅拌40min，向其中加入1.7份邻苯二甲酸酐，氮气保护下在120℃下油浴加热反应8h，冷却至室温，将其注入冰水中，析出沉淀，过滤，用乙醇洗至中性，过滤，在60℃下真空干燥15h，得第一预制料；将第一预制料分散在540份的1％乙酸溶液中，在45℃下搅拌2h，然后加入0.2份碳纳米管，超声分散40min，然后搅拌反应1h，再将0.7份高岭土加入到5份水中超声分散制得的高岭土悬浮液缓慢加入，边加边搅拌，在60℃下反应15h，得第二预制料；将剩余壳聚糖、52份糊化淀粉液、3份聚乙烯醇、0.07份甘油加入到第二预制料中，在搅拌下升温至80℃，加入0.1份戊二醛和0.3份氯化钙，反应1h，即得；其中，糊化淀粉液的制备是向10份淀粉中加入50份水，搅拌下升温至70℃，糊化搅拌30min得到的。

本发明还提出了上述耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥的制备方法，步骤如下：将尿素、碳铵、磷酸一铵、氯化钾、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、硼砂、硫酸锌、黄腐酸二胺铁、腐殖酸、硅肥、聚谷氨酸混合均匀，经破碎机破碎后造粒，烘干，冷却，得核芯肥，将核芯肥预热至70℃，然后将耐冲击壳聚糖包膜层材料由高压喷头喷至核芯肥上，即得。

实施例3

本发明提出的一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的耐冲击壳聚糖包膜层，所述耐冲击壳聚糖包膜层的重量占核芯肥重量的4.5％；其中，所述核芯肥包括以下重量份的原料：尿素55份、碳铵85份、磷酸一铵65份、氯化钾45份、磷酸二氢钾45份、钙镁磷肥75份、硼砂4份、硫酸锌3.5份、黄腐酸二胺铁6份、腐殖酸3.5份、硅肥2份、聚谷氨酸3份；所述耐冲击壳聚糖包膜层材料包括以下重量份的原料：壳聚糖12份、邻苯二甲酸酐2.2份、碳纳米管0.3份、高岭土0.8份、淀粉糊化液55份、聚乙烯醇4份、甘油0.08份、戊二醛0.12份、氯化钙0.4份。

其中，耐冲击壳聚糖包膜材料的制备方法如下：取壳聚糖6.6份加入到250份无水二甲基甲酰胺中，在45℃下搅拌50min，向其中加入2.2份邻苯二甲酸酐，氮气保护下在125℃下油浴加热反应10h，冷却至室温，将其注入冰水中，析出沉淀，过滤，用乙醇洗至中性，过滤，在65℃下真空干燥18h，得第一预制料；将第一预制料分散在550份的1％乙酸溶液中，在50℃下搅拌2.5h，然后加入0.3份碳纳米管，超声分散50min，超声功率为300W，然后搅拌反应1.5h，再将0.8份高岭土加入到8份水中超声分散制得的高岭土悬浮液缓慢加入，边加边搅拌，在65℃下反应18h，得第二预制料；将剩余壳聚糖、55份糊化淀粉液、4份聚乙烯醇、0.08份甘油加入到第二预制料中，在搅拌下升温至80℃，加入0.12份戊二醛和0.4份氯化钙，反应1.5h，即得；其中，糊化淀粉液的制备是向12份淀粉中加入55份水，搅拌下升温至75℃，糊化搅拌35min得到的。

本发明还提出了上述耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥的制备方法，步骤如下：将尿素、碳铵、磷酸一铵、氯化钾、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、硼砂、硫酸锌、黄腐酸二胺铁、腐殖酸、硅肥、聚谷氨酸混合均匀，经破碎机破碎后造粒，烘干，冷却，得核芯肥，将核芯肥预热至75℃，然后将耐冲击壳聚糖包膜层材料由高压喷头喷至核芯肥上，即得。

实施例4

本发明提出的一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的耐冲击壳聚糖包膜层，所述耐冲击壳聚糖包膜层的重量占核芯肥重量的6％；其中，所述核芯肥包括以下重量份的原料：尿素60份、碳铵90份、磷酸一铵70份、氯化钾50份、磷酸二氢钾50份、钙镁磷肥80份、硼砂5份、硫酸锌5份、黄腐酸二胺铁7份、腐殖酸5份、硅肥3份、聚谷氨酸4份；所述耐冲击壳聚糖包膜层材料包括以下重量份的原料：壳聚糖15份、邻苯二甲酸酐3份、碳纳米管0.4份、高岭土1份、淀粉糊化液60份、聚乙烯醇5份、甘油0.1份、戊二醛0.2份、氯化钙0.5份。

其中，耐冲击壳聚糖包膜材料的制备方法如下：取壳聚糖9份加入到260份无水二甲基甲酰胺中，在50℃下搅拌60min，向其中加入3份邻苯二甲酸酐，氮气保护下在130℃下油浴加热反应11h，冷却至室温，将其注入冰水中，析出沉淀，过滤，用乙醇洗至中性，过滤，在70℃下真空干燥20h，得第一预制料；将第一预制料分散在560份的1％乙酸溶液中，在55℃下搅拌3h，然后加入0.4份碳纳米管，超声分散60min，超声功率为400W，然后搅拌反应2h，再将1份高岭土加入到10份水中超声分散制得的高岭土悬浮液缓慢加入，边加边搅拌，在70℃下反应20h，得第二预制料；将剩余壳聚糖、60份糊化淀粉液、5份聚乙烯醇、0.1份甘油加入到第二预制料中，在搅拌下升温至85℃，加入0.2份戊二醛和0.5份氯化钙，反应2h，即得。其中，糊化淀粉液的制备是向14份淀粉中加入60份水，搅拌下升温至80℃，糊化搅拌40min得到的。

本发明还提出了上述耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥的制备方法，步骤如下：将尿素、碳铵、磷酸一铵、氯化钾、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、硼砂、硫酸锌、黄腐酸二胺铁、腐殖酸、硅肥、聚谷氨酸混合均匀，经破碎机破碎后造粒，烘干，冷却，得核芯肥，将核芯肥预热至80℃，然后将耐冲击壳聚糖包膜层材料由高压喷头喷至核芯肥上，即得。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥，其特征在于，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的耐冲击壳聚糖包膜层，所述耐冲击壳聚糖包膜层的重量占核芯肥重量的2-6％；其中，所述核芯肥包括以下重量份的原料：尿素50-60份、碳铵80-90份、磷酸一铵60-70份、氯化钾40-50份、磷酸二氢钾40-50份、钙镁磷肥70-80份、硼砂3-5份、硫酸锌3-5份、黄腐酸二胺铁4-7份、腐殖酸2-5份、硅肥1-3份、聚谷氨酸2-4份；所述耐冲击壳聚糖包膜层材料包括以下重量份的原料：壳聚糖7-15份、邻苯二甲酸酐1-3份、碳纳米管0.1-0.4份、高岭土0.5-1份、淀粉糊化液50-60份、聚乙烯醇2-5份、甘油0.05-0.1份、戊二醛0.05-0.2份、氯化钙0.2-0.5份。

2.根据权利要求1所述的耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥，其特征在于，所述糊化淀粉液的制备如下：向10-14份淀粉中加入50-60份水，搅拌下升温至70-80℃，糊化搅拌30-40min，即得。

3.根据权利要求1或2所述的耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥，其特征在于，所述耐冲击壳聚糖包膜层材料的制备方法如下：取壳聚糖总重量的50-60％加入到无水二甲基甲酰胺中，加热搅拌溶胀，向其中加入邻苯二甲酸酐，氮气保护下油浴加热反应，反应结束后冷却，将其注入到冰水中，析出沉淀，过滤，用乙醇洗至中性，过滤，真空干燥，得第一预制料；将第一预制料分散在乙酸溶液中，加热搅拌溶胀，然后加入碳纳米管，超声分散，搅拌反应，再将由高岭土加入到水中超声分散制得的高岭土悬浮液加入，升温反应，得第二预制料；将淀粉糊化液、聚乙烯醇、剩余壳聚糖、甘油加入到第二预制料中，加热搅拌，升温，向其中加入戊二醛和氯化钙，搅拌反应，即得。

4.根据权利要求1-3任一所述的耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥，其特征在于，所述耐冲击壳聚糖包膜材料的制备方法如下：取壳聚糖总重量7-15份的50-60％加入到240-260份无水二甲基甲酰胺中，在40-50℃下搅拌40-60min，向其中加入1-3份邻苯二甲酸酐，氮气保护下在120-130℃下油浴加热反应8-11h，冷却至室温，将其注入冰水中，析出沉淀，过滤，用乙醇洗至中性，过滤，在60-70℃下真空干燥15-20h，得第一预制料；将第一预制料分散在540-560份的1％乙酸溶液中，在45-55℃下搅拌2-3h，然后加入0.1-0.4份碳纳米管，超声分散40-60min，然后搅拌反应1-2h，再将0.5-1份高岭土加入到5-10份水中超声分散制得的高岭土悬浮液缓慢加入，边加边搅拌，在60-70℃下反应15-20h，得第二预制料；将剩余壳聚糖、50-60份糊化淀粉液、2-5份聚乙烯醇、0.05-0.1份甘油加入到第二预制料中，在搅拌下升温至80-85℃，加入0.05-0.2份戊二醛和0.2-0.5份氯化钙，反应1-2h，即得。

5.根据权利要求1-4任一所述的耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥，其特征在于，加入碳纳米管后，超声分散，超声功率为300-400W。

6.一种基于权利要求1-5任一所述的耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥的制备方法，其特征在于，步骤如下：将尿素、碳铵、磷酸一铵、氯化钾、磷酸二氢钾、钙镁磷肥、硼砂、硫酸锌、黄腐酸二胺铁、腐殖酸、硅肥、聚谷氨酸混合均匀，经破碎机破碎后造粒，烘干，冷却，得核芯肥，将核芯肥预热，然后将耐冲击壳聚糖包膜层材料由高压喷头喷至核芯肥上，即得。

7.根据权利要求6所述的耐冲击的油桃用壳聚糖包膜缓释肥的制备方法，其特征在于，将核芯肥预热至70-80℃。