CN114292505A - 一种包膜材料的制备方法及其包膜和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包膜材料的制备方法，包括以下步骤：(1)聚乳酸用油脂加热改性；(2)作物秸秆粉碎，加入碱和水消煮，去除多余的水分；(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的产物加热混匀即得包膜材料。本发明利用油脂改性聚乳酸，实现油脂利用效率100％，油脂改性后的聚乳酸与消煮过的秸秆粉末混合后，相比较于当前纤维素及生物基材包膜材料，肥料的缓慢释放性更好，可以保持前期低速、中期高速释放，贴合作物的需求规律，并覆盖作物整个生长期，提高肥料利用率11.6％，流失和挥发损失降低7.9％，相比较于其它高分子包膜材料，该混合的包膜材料易于在土壤中降解，在土壤中残留率下降17.3％。

Description

一种包膜材料的制备方法及其包膜和应用

技术领域

本发明涉及包膜肥料的包膜材料技术领域，具体涉及一种包膜材料的制备方法及其包膜和应用。

背景技术

包膜肥料，亦称包衣肥料，是指水溶性肥料颗粒表面包被一层半透性或难溶性膜，具有缓慢释放养分特性的一类肥料。用作包膜材料的种类很多，主要有硫黄、高分子聚合物、树脂、石蜡、沥青等。这些成膜物质包裹在水溶性颗粒肥料的表面，避免肥料与土壤和作物根系直接接触，水分进入薄膜内使养分溶解，渗透压升高，促使养分透过薄膜向土壤溶液扩散，或通过薄膜小孔向外缓慢释放，不断被作物吸收利用，减少可溶性养分的淋失、氨的挥发损失和磷的固定等，有利于提高肥料利用率。包膜肥料施入土壤后的释放速率除了受土壤温度、水分及土壤微生物活性等自然条件的影响，最重要的是取决于包膜材料的种类。

高分子聚合物材料是最常用的高分子聚合物包膜材料，高分子包膜材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚氨酯、醇酸树脂等等，目前的高分子包膜材料普遍存在土壤中降解不充分，土壤残留量大，肥料的缓慢释放性不好等等问题。

发明内容

针对上述的问题，本发明提出一种包膜材料的制备方法及其包膜和应用，该制备方法解决了现有技术中的包膜材料土壤残留量大，肥料的缓慢释放性不好等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案。

一种包膜材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚乳酸用油脂加热改性；

(2)作物秸秆粉碎，加入碱和水消煮，去除多余的水分；

(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的产物加热混匀即得包膜材料。

优选的：所述步骤(1)中聚乳酸与油脂的体积比：10:1；进一步的：所述步骤(1)中的加热温度为175-185℃。

优选的：所述步骤(2)中加入氢氧化钠。

优选的：所述步骤(3)中改性聚乳酸与消煮过的秸秆粉末的体积质量比为：5-15L:1-2kg；进一步的：加热温度为175℃。

优选的：所述步骤(1)中油脂中植物油：脂肪为20-30:70-80。

此处的油脂可以选自：CN2019108450038中回收得到的油脂。

本发明的另一个目的是保护上述方法制备得到包膜材料。

本发明的目的三是保护上述包膜材料制备得到的包膜肥料。

本发明的目的四是保护上述包膜肥料在作物栽培中的应用。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明可以利用当前多余的秸秆和芦苇杆等作物秸秆，废物资源化利用。

(2)本发明利用油脂改性聚乳酸，实现油脂利用效率100％，油脂改性后的聚乳酸与消煮过的秸秆粉末混合后，相比较于当前纤维素及生物基材包膜材料，肥料的缓慢释放性更好，可以保持前期低速、中期高速释放，贴合作物的需求规律，并覆盖作物整个生长期，提高肥料利用率11.6％，流失和挥发损失降低7.9％，相比较于其它高分子包膜材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚氨酯、醇酸树脂等等，该混合的包膜材料易于在土壤中降解，在土壤中残留率下降17.3％，是新型的可以减少残留的环保型包膜材料。并且相比较于上述两种包膜材料，在同等条件下，针对当前主要大田作物玉米、小麦、花生等等，本文包膜肥料平均分别提高作物产量5.2％和5.7％。

(3)本发明在国内外首次提出用油脂改性聚乳酸，并且取到较好的效果，制作的包膜肥料相较于常规肥料，实现增产稳产。

附图说明

图1为本发明制备的包膜材料制备成包膜时的红外光谱图；

图2为本发明制备的包膜材料制备成包膜时的核磁共振图，其中2-1到2-4是C谱图，2-5到2-7是H谱图；

图3为本发明制备的包膜材料制备成包膜时的扫描电镜；

图4为本发明制备的包膜材料制备成包膜时的XRD；

图5为本发明制备的包膜材料制备成包膜时的热重差热。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例1

一种包膜材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚乳酸用油脂改性(优选的：聚乳酸与油脂的体积比：10:1，温度175-185℃)；(2)将秸秆粉碎过筛(优选的：秸秆为玉米作物秸秆：芦苇配比为2：1；过100目筛)，加入氢氧化钠和水100℃消煮14-16小时，80℃烘干去除多余水分，剩余5％-7％的水分；(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的产物混匀即得包膜材料，添加改性后的聚乳酸和消煮过的秸秆粉末，按照每10L改性聚乳酸加入1.5kg消煮过的秸秆粉末，缓慢升温到175℃，充分混匀。

此处的油脂可以选自：CN2019108450038中回收得到的油脂。

实施例2

本实施例的与实施例1中的相同的技术特征不在赘述，不同部分如下：所述步骤(3)中改性聚乳酸与消煮过的秸秆粉末的体积质量比为：5-15L:1-2kg；进一步的：加热温度为175℃。

实施例3

本实施例的与实施例1中的相同的技术特征不在赘述，不同部分如下：所述步骤(1)中油脂中植物油：脂肪为20-30:70-80。

实施例4

为了验证样品薄膜的形成，测定了样品的红外光谱。如图1红外光谱所示，在500-4000的波数范围内，有多处透射比出现峰值，其中在波数为1724.91cm-1时吸收峰约为10.1-10.3。C＝C(v，1559cm-1),C＝O(v,1724cm-1)，C-H(v,1411cm-1),

-CH3(v，2862cm-1),-CH2-(v,2937cm-1),N-H(v,3435cm-1),-(CH2)n(731cm-1)。如图所示范围内，1724cm-1处，吸收峰最弱。

为了更好的确定，在此基础上又应用核磁对此进行检验测定如图2和图3所示。由图3三个不同放大倍数下的图像可以推测样品薄膜的微观结构(如交联度)。样品较之前原料结构的明显变化，它们之间有明显的差异。通过红外光谱发现新样品已经存在吸收峰CH2-(2937cm-1),-CH3(2862cm-1)，碳氢键(731cm-1)，C＝C(1559cm-1)，表明制备成功。

并且由样品的XRD图，见图4，2T＝21.449是I为4505衍射强度最强，由图4可见，该样品结晶性好。

由图5可见，在该温度范围内，百分比出现一次较大幅度的下降，最后分解至11％左右，分解比较充分，DSC在该温度范围内随温度的升高而变大。

最后，需要说明的是，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种包膜材料的制备方法，其特征是：包括以下步骤：

(1)聚乳酸用油脂加热改性；

(2)作物秸秆粉碎，加入碱和水消煮，去除多余的水分；

(3)将步骤(1)和步骤(2)得到的产物加热混匀即得包膜材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中聚乳酸与油脂的体积比：10:1。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中的加热温度为175-185℃。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述步骤(2)中加入氢氧化钠。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述步骤(3)中改性聚乳酸与消煮过的秸秆粉末的体积质量比为：5-15L:1-2kg。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征是：加热温度为175℃。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中油脂中植物油：脂肪为20-30:70-80。

8.权利要求1-7任意所述的制备方法制备得到包膜材料。

9.权利要求8所述的包膜材料制备得到的包膜肥料。

10.权利要求9所述的包膜肥料在作物栽培中的应用。

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