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