CN104194012A - 可降解包膜材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

可降解包膜材料的制备方法，它涉及一种包膜材料的制备方法。本发明是为了解决现有的包膜型缓释肥料的价格较高的技术问题。本方法如下：将玉米淀粉与增强剂混合，然后加入蒸馏水，加入防水剂和增塑剂，滴加氨水和硅酸乙酯，制得成膜液；在室温的条件下将成膜液流延在聚四氟乙烯玻璃板上，烘干，揭膜，即得。本发明所制备的淀粉基缓释化肥生物降解的包膜其用量为肥料总量的0.5％-1.0％，每吨肥料的成本增加72.1-144.2元，只比普通尿素提高2.87％-5.76％。本发明属于化肥包膜的制备领域。

Description

可降解包膜材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种包膜材料的制备方法。

背景技术

我国是一个农业大国，农业生产的稳定增长是我们国家可持续发展的必不可少的条件。现代农业是以低投入、高产出、高效率和可持续发展为特征。而与此密切相关的化肥工业和水资源利用更是现代农业生产和发展的重要物质基础。化肥约占农业生产成本的50％，而目前普通化肥的利用率只有30％-35％，而未利用的化肥会污染环境。包膜型缓释肥料可以减缓水溶性化肥的养分释放速率，延长肥效期，是一种新的施肥技术。但是与普通肥料相比，市场上开发的包膜型缓释肥料大都使用合成高分子材料包裹化肥颗粒，它们的价格要高出化肥价格的2-8倍不等，因此无法全面普及。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的包膜型缓释肥料的价格较高的技术问题，提供了一种可降解包膜材料的制备方法。

可降解包膜材料的制备方法如下：一、将玉米淀粉与增强剂混合，然后加入125mL蒸馏水，加入防水剂和增塑剂，然后在90℃～95℃水浴下搅拌30min混合均匀，滴加氨水和硅酸乙酯，混合搅拌25～30min，制得成膜液；

所述增塑剂的用量为玉米淀粉质量的73％～75％，防水剂的用量为玉米淀粉质量的18％～20％，氨水和硅酸乙酯的用量分别为玉米淀粉质量的0.1％～0.3％。

二、在室温的条件下将成膜液流延在聚四氟乙烯玻璃板上，于35～40℃烘干，揭膜，膜置于干燥器中保存，即得可降解包膜材料。

步骤一中所述的增强剂由聚乙烯醇与羧甲基纤维素钠按照9：l的质量比组成。

步骤一中所述的防水剂的制备方法如下：将50mL水加热至沸腾，加入氢氧化钾2.25g，待溶液温度降至70℃，加入硬脂酸2g，待溶液温度降至50℃加入三乙醇胺2.25g，搅拌均匀，放置lh，待溶液温度降至30℃时，加入0.5g柠檬酸，静置3h，待溶液温度降至室温，用氢氧化钾溶液调节pH值为中性，即得防水剂。

步骤一中所述增塑剂由甘油与聚乙二醇400按照2：l的质量比组成。

本发明所制备的淀粉基缓释化肥生物降解包膜材料成本低，是以淀粉作为原料，淀粉是一种多羟基的可再生高分子材料，它来源广泛，价格低廉，降解性能优良，能满足资源和环境的双重要求。同时经过复合改性，助剂加工的淀粉具有良好的成膜性，耐水性。淀粉基缓释化肥生物降解包膜材料既具合成聚合物在土壤中稳定性及控释性能好的优点，又具有天然聚合物对环境无毒无害甚至有益、在土壤中易降解的长处，开发淀粉基可生物降解的包膜材料具有良好的社会效益和经济效益。

本发明所制备的淀粉基缓释化肥生物降解的包膜其用量为肥料总量的0.5％-1.0％，每吨肥料的成本增加72.1-144.2元，按2014年尿素销售最低价2500元/吨，只比普通尿素提高2.87％-5.76％。而市场上销售的英国ICI公司生产的商品名为GOLD-N的包膜肥料其成本比普通尿素提高了30％左右。我国广东氮肥厂以动物胶为原料生产的涂膜尿素成本比普通尿素成本提高6.6％左右。

本发明制备的可降解包膜材料其用量为肥料总量的0.5％-1.0％，本发明所制备的可降解包膜，缓释肥料缓释周期达到65-70天，肥料24小时初期施放率不大于24％，且28天内养分释放量小于75％，其用量为肥料总量的0.5％-1.0％。

附图说明

图1是实验一中不同温度下包膜化肥水中养分释放速率对比图，图中◆表示35℃包膜化肥水中养分释放速率曲线，■表示30℃包膜化肥水中养分释放速率曲线，▲表示25℃包膜化肥水中养分释放速率曲线。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式可降解包膜材料的制备方法如下：一、将玉米淀粉与增强剂混合，然后加入125mL蒸馏水，加入防水剂和增塑剂，然后在90℃～95℃水浴下搅拌30min混合均匀，滴加氨水和硅酸乙酯，混合搅拌25～30min，制得成膜液；

所述增塑剂的用量为玉米淀粉质量的73％～75％，防水剂的用量为玉米淀粉质量的18％～20％，氨水和硅酸乙酯的用量分别为玉米淀粉质量的0.1％～0.3％。

二、在室温的条件下将成膜液流延在聚四氟乙烯玻璃板上，于35～40℃烘干，揭膜，膜置于干燥器中保存，即得可降解包膜材料。

本实施方式步骤一中所用的玉米淀粉经过改性，改性方法如下：

取5g玉米淀粉于100mL三角瓶中，加入50mLpH值4.0的磷酸氢二钠--柠檬酸缓冲液，制成玉米淀粉乳，置磁力搅拌器28℃预热并搅拌10min，加入质量浓度2为％的淀粉糖化酶15μL，酶解，酶解结束后立即加入4％(M/V)氢氧化钠溶液3mL终止反应，淀粉乳经离心沉淀(3000rpm，15min)、干燥(45℃，常压)、粉碎、过200目筛，即得改性玉米淀粉。

本实施方式制备的可降解包膜材料其用量为肥料总量的0.5％-1.0％，所制备的可降解包膜，缓释肥料缓释周期达到65-70天，肥料24小时初期施放率不大于24％，且28天内养分释放量小于75％，其用量为肥料总量的0.5％-1.0％。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述的增强剂由聚乙烯醇与羧甲基纤维素钠按照9：l的质量比组成。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是步骤一中所述的防水剂的制备方法如下：将50mL水加热至沸腾，加入氢氧化钾2.25g，待溶液温度降至70℃，加入硬脂酸2g，待溶液温度降至50℃加入三乙醇胺2.25g，搅拌均匀，放置lh，待溶液温度降至30℃时，加入0.5g柠檬酸，静置3h，待溶液温度降至室温，用氢氧化钾溶液调节pH值为中性，即得防水剂。其它与具体实施方式一或二之一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一中所述增塑剂由甘油与聚乙二醇400按照2：l的质量比组成。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中在在90℃～95℃水浴下搅拌30min混合均匀。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤一中所述增塑剂的用量为玉米淀粉质量的73％，防水剂的用量为玉米淀粉质量的18％，氨水和硅酸乙酯的用量分别为玉米淀粉质量的0.1％。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤一中所述增塑剂的用量为玉米淀粉质量的75％，防水剂的用量为玉米淀粉质量的20％，氨水和硅酸乙酯的用量分别为玉米淀粉质量的0.3％。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤一中所述增塑剂的用量为玉米淀粉质量的74％，防水剂的用量为玉米淀粉质量的19％，氨水和硅酸乙酯的用量分别为玉米淀粉质量的0.2％。其它与具体实施方式一至七之一相同。

采用下述实验验证本发明效果：

实验一：

本实施方式可降解包膜材料的制备方法如下：

一、将玉米淀粉与增强剂混合，然后加入125mL蒸馏水，加入防水剂和增塑剂，然后在95℃水浴下搅拌30min混合均匀，滴加氨水和硅酸乙酯，混合搅拌25min，制得成膜液；

所述增塑剂的用量为玉米淀粉质量的73％，防水剂的用量为玉米淀粉质量的18％～20％，氨水和硅酸乙酯的用量分别为玉米淀粉质量的0.1％。

二、在室温的条件下将成膜液流延在聚四氟乙烯玻璃板上，于35℃烘干，揭膜，膜置于干燥器中保存，即得可降解包膜材料。

将本实验制备的可降解包膜材料进行包膜化肥的水中养分释放速率试验，试验方法如下：

1.1水中浸泡培养试验：

采用水中浸泡培养法，称5g采用本实验方法制备可降解包膜材料的包膜化肥置于三角瓶中，加75mL去离子水，分别在25℃、30℃和35℃振荡培养70天，待完全溶解后过滤。收集滤液，然后测定稀释液的电导率，每个样品重复三次。

1.2包膜化肥养分溶出率的计算方法：

养分溶出率：是指浸泡液中某离子总量与相同质量包膜化肥粉碎后溶解在与浸泡液等体积的无离子水中所测定的该离子总量的百分比值。即：

养分溶出率＝浸泡液中某种离子浓度/总离子浓度×100％

相对电导率：是指浸泡液电导率与相同质量包膜化肥粉碎后溶解在与浸泡液等体积的去离子水中所测定电导率的百分比值。即：

相对电导率＝某时间浸泡液的电导率/总电导率×100％

1.3结果分析

经试验发现养分释放速率随温度的升高而增快，在20℃水中养分释放速率最慢，在35℃水中养分释放速率最快，24h时养分释放速率为22％～24％，浸泡一个月后释放速率达到73％左右。该包膜化肥养分释放速率在前期较慢，后期养分几乎能全部释放，最后趋于平缓，可以满足农作物较长生长周期的需要。

Claims (8)

1.可降解包膜材料的制备方法，其特征在于制备方法如下：

一、将玉米淀粉与增强剂混合，然后加入125mL蒸馏水，加入防水剂和增塑剂，然后在90℃～95℃水浴下搅拌30min混合均匀，滴加氨水和硅酸乙酯，混合搅拌25～30min，制得成膜液；

所述增塑剂的用量为玉米淀粉质量的73％～75％，防水剂的用量为玉米淀粉质量的18％～20％，氨水和硅酸乙酯的用量分别为玉米淀粉质量的0.1％～0.3％；

二、在室温的条件下将成膜液流延在聚四氟乙烯玻璃板上，于35～40℃烘干，揭膜，膜置于干燥器中保存，即得可降解包膜材料。

2.根据权利要求1所述可降解包膜材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的增强剂由聚乙烯醇与羧甲基纤维素钠按照9：l的质量比组成。

3.根据权利要求1所述可降解包膜材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的防水剂的制备方法如下：将50mL水加热至沸腾，加入氢氧化钾2.25g，待溶液温度降至70℃，加入硬脂酸2g，待溶液温度降至50℃加入三乙醇胺2.25g，搅拌均匀，放置lh，待溶液温度降至30℃时，加入0.5g柠檬酸，静置3h，待溶液温度降至室温，用氢氧化钾溶液调节pH值为中性，即得防水剂。

4.根据权利要求1所述可降解包膜材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述增塑剂由甘油与聚乙二醇400按照2：l的质量比组成。

5.根据权利要求1、2、3或4所述可降解包膜材料的制备方法，其特征在于步骤一中在在90℃～95℃水浴下搅拌30min混合均匀。

6.根据权利要求1、2、3或4所述可降解包膜材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述增塑剂的用量为玉米淀粉质量的73％，防水剂的用量为玉米淀粉质量的18％，氨水和硅酸乙酯的用量分别为玉米淀粉质量的0.1％。

7.根据权利要求1、2、3或4所述可降解包膜材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述增塑剂的用量为玉米淀粉质量的75％，防水剂的用量为玉米淀粉质量的20％，氨水和硅酸乙酯的用量分别为玉米淀粉质量的0.3％。

8.根据权利要求1、2、3或4所述可降解包膜材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述增塑剂的用量为玉米淀粉质量的74％，防水剂的用量为玉米淀粉质量的19％，氨水和硅酸乙酯的用量分别为玉米淀粉质量的0.2％。