CN108658673A - 一种用于缓释肥料的包膜材料及其制备方法 - Google Patents

一种用于缓释肥料的包膜材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于缓释肥料的包膜材料，以质量百分比计，包括如下原料：聚乙烯醇9‑13％，壳聚糖1.5‑2.2％，二氧化硅0.5‑0.8％，淀粉2‑4％，纤维素1‑3％，明胶3‑6％，余量为水。本发明还公开了该包膜材料的制备方法。本发明的优点在于，以聚乙烯醇为基材，采用壳聚糖及二氧化硅进行改性，并辅以淀粉、纤维素和明胶，使得膜材的紧密度降低，分子间作用力变弱，从而膜材的降解性能得以提高，由此获得缓释效果、降解性俱佳的缓释肥包膜材料。

Description

一种用于缓释肥料的包膜材料及其制备方法
技术领域
本发明属于肥料技术领域，具体涉及一种用于缓释肥料的包膜材料及其制备方法。
背景技术
我国作为农业大国和人口大国，需要用有限的耕地支撑庞大的人口对于粮食的需求。随着人口的不断增加，耕地面积却无法随之增加。因此，需要以有限的耕地来实现持续高效的发展，肥料科技的创新和发展对于农业产业发展具有重要的战略意义。
农业种植时，肥料在施用后直接进入土壤中，一次性提供大量的养分，然而作物对于肥料的利用是一个持续的过程，多于的肥料被浪费，利用率较低。对此，目前已研发出多种缓释肥料，其中包膜缓释肥发展迅速。包膜缓释肥的包膜材料主要有两种，一种为天然高分子材料，具有良好的成膜性和降解性，但缓释效果不佳，另一种为人工合成高分子聚合物，如聚乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯、聚丙烯酰胺等，该类膜材的缓释效果好，但在环境中难降解，残留于土壤中造成污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：人工合成高分子聚合物作为缓释肥包膜材料，不易降解，对环境造成污染。
本发明采用以下技术方案解决上述技术问题：
一种用于缓释肥料的包膜材料，以质量百分比计，包括如下原料：聚乙烯醇9-13％，壳聚糖1.5-2.2％，二氧化硅0.5-0.8％，淀粉2-4％，纤维素1-3％，明胶3-6％，余量为水。
优选地，本发明所述的一种用于缓释肥料的包膜材料，以质量百分比计，包括如下原料：聚乙烯醇11％，壳聚糖1.8％，二氧化硅0.6％，淀粉3％，纤维素2％，明胶4.6％，余量为水。
优选地，本发明所述的一种用于缓释肥料的包膜材料，通过以下方法制备而成：先将淀粉加入水中，水浴加热，并搅拌得到糊化淀粉，备用；向反应釜中加入水和聚乙烯醇，边搅拌边升温至90℃，再加入壳聚糖，边降温边搅拌，当温度降至80摄氏度后，保温反应150-210min，再加入二氧化硅，并升温至90℃，保温反应50-70min；反应结束后降温至60℃，再将糊化淀粉、纤维素及明胶加入反应釜内，搅拌至混合均匀。
优选地，本发明所述的一种用于缓释肥料的包膜材料，所述水浴加热的温度为50-60℃。
优选地，本发明所述的一种用于缓释肥料的包膜材料，向反应釜内加入聚乙烯醇后匀速升温至90℃，加入壳聚糖后匀速降温至80℃。
优选地，本发明所述的一种用于缓释肥料的包膜材料，所述匀速升温的速度为10℃/min；所述匀速降温的速度为2℃/min。
本发明还提供了上述的一种用于缓释肥料的包膜材料的制备方法，具体方法如下：先将淀粉加入水中，水浴加热，并搅拌得到糊化淀粉，备用；向反应釜中加入水和聚乙烯醇，边搅拌边升温至90℃，再加入壳聚糖，边降温边搅拌，当温度降至80摄氏度后，保温反应150-210min，再加入二氧化硅，并升温至90℃，保温反应50-70min；反应结束后降温至60℃，再将糊化淀粉、纤维素及明胶加入反应釜内，搅拌至混合均匀。
本发明技术有益效果：
本发明技术方案以聚乙烯醇为基材，采用壳聚糖及二氧化硅进行改性，并辅以淀粉、纤维素和明胶，使得膜材的紧密度降低，分子间作用力变弱，从而膜材的降解性能得以提高，由此获得缓释效果、降解性俱佳的缓释肥包膜材料。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合具体实施例对本发明技术方案做进一步的说明。
实施例一
本实施例提供了一种用于缓释肥料的包膜材料，以质量百分比计，包括聚乙烯醇11％、壳聚糖1.8％、二氧化硅0.6％、淀粉3％、纤维素2％、明胶4.6％，余量为水。
该包膜材料通过下述方法制备而成：先将淀粉加入水中，在50℃条件下水浴加热，并搅拌得到糊化淀粉，备用；向反应釜中加入水和聚乙烯醇，边搅拌边以10℃/min的速率升温至90℃，再加入壳聚糖，边搅拌边以2℃/min的速率降温至80℃，保温反应210min，再加入二氧化硅，并升温至90℃，保温反应70min；反应结束后降温至60℃，再将糊化淀粉、纤维素及明胶加入反应釜内，搅拌至混合均匀。
将尿素颗粒置于转鼓式涂布包膜机内，将本实施例制备的包膜材料喷涂到尿素颗粒表面形成缓释肥。将该缓释肥埋置于土体内，每5天检测土壤内的全氮量及膜材的降解情况。
实施例二
本实施例提供了一种用于缓释肥料的包膜材料，以质量百分比计，包括聚乙烯醇13％、壳聚糖1.5％、二氧化硅0.8％、淀粉2％、纤维素3％、明胶6％，余量为水。
该包膜材料通过下述方法制备而成：先将淀粉加入水中，在60℃条件下水浴加热，并搅拌得到糊化淀粉，备用；向反应釜中加入水和聚乙烯醇，边搅拌边以10℃/min的速率升温至90℃，再加入壳聚糖，边搅拌边以2℃/min的速率降温至80℃，保温反应150min，再加入二氧化硅，并升温至90℃，保温反应50min；反应结束后降温至60℃，再将糊化淀粉、纤维素及明胶加入反应釜内，搅拌至混合均匀。
将尿素颗粒置于转鼓式涂布包膜机内，将本实施例制备的包膜材料喷涂到尿素颗粒表面形成缓释肥。将该缓释肥埋置于土体内，每5天检测土壤内的全氮量及膜材的降解情况。
实施例三
本实施例提供了一种用于缓释肥料的包膜材料，以质量百分比计，包括聚乙烯醇9％、壳聚糖2.2％、二氧化硅0.5％、淀粉4％、纤维素1％、明胶3.5％，余量为水。
该包膜材料通过下述方法制备而成：先将淀粉加入水中，在60℃条件下水浴加热，并搅拌得到糊化淀粉，备用；向反应釜中加入水和聚乙烯醇，边搅拌边以10℃/min的速率升温至90℃，再加入壳聚糖，边搅拌边以2℃/min的速率降温至80℃，保温反应180min，再加入二氧化硅，并升温至90℃，保温反应60min；反应结束后降温至60℃，再将糊化淀粉、纤维素及明胶加入反应釜内，搅拌至混合均匀即可。
将尿素颗粒置于转鼓式涂布包膜机内，将本实施例制备的包膜材料喷涂到尿素颗粒表面形成缓释肥。将该缓释肥埋置于土体内，每5天检测土壤内的全氮量及膜材的降解情况。
对比例
将尿素颗粒置于转鼓式涂布包膜机内，以纯聚乙烯醇作为包膜材料喷涂到尿素颗粒表面形成缓释肥。将该缓释肥埋置于土体内，每5天检测土壤内的氮肥含量及膜材的降解情况。
通过观察发现，实施例一至实施例三中缓释肥的缓释效果与对比例相近，但膜材的降解情况明显较对比例好。在第120天时，实施例一膜材的降解率达到29.8％，实施例二膜材的降解率达到31％，实施例三膜材的降解率达到30.3％，而对比例中摩擦的降解率仅为9.78％。
本发明技术方案在上面结合具体实施例对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于缓释肥料的包膜材料，其特征在于，以质量百分比计，包括如下原料：聚乙烯醇9-13％，壳聚糖1.5-2.2％，二氧化硅0.5-0.8％，淀粉2-4％，纤维素1-3％，明胶3-6％，余量为水。
2.根据权利要求1所述的一种用于缓释肥料的包膜材料，其特征在于，以质量百分比计，包括如下原料：聚乙烯醇11％，壳聚糖1.8％，二氧化硅0.6％，淀粉3％，纤维素2％，明胶4.6％，余量为水。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于缓释肥料的包膜材料，其特征在于，通过以下方法制备而成：先将淀粉加入水中，水浴加热，并搅拌得到糊化淀粉，备用；向反应釜中加入水和聚乙烯醇，边搅拌边升温至90℃，再加入壳聚糖，边降温边搅拌，当温度降至80摄氏度后，保温反应150-210min，再加入二氧化硅，并升温至90℃，保温反应50-70min；反应结束后降温至60℃，再将糊化淀粉、纤维素及明胶加入反应釜内，搅拌至混合均匀。
4.根据权利要求3所述的一种用于缓释肥料的包膜材料，其特征在于，所述水浴加热的温度为50-60℃。
5.根据权利要求3所述的一种用于缓释肥料的包膜材料，其特征在于，向反应釜内加入水和聚乙烯醇后匀速升温至90℃，加入壳聚糖后匀速降温至80℃。
6.根据权利要求5所述的一种用于缓释肥料的包膜材料，其特征在于，所述匀速升温的速度为10℃/min；所述匀速降温的速度为2℃/min。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种用于缓释肥料的包膜材料的制备方法，其特征在于，具体方法如下：先将淀粉加入水中，水浴加热，并搅拌得到糊化淀粉，备用；向反应釜中加入水和聚乙烯醇，边搅拌边升温至90℃，再加入壳聚糖，边降温边搅拌，当温度降至80摄氏度后，保温反应150-210min，再加入二氧化硅，并升温至90℃，保温反应50-70min；反应结束后降温至60℃，再将糊化淀粉、纤维素及明胶加入反应釜内，搅拌至混合均匀。
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