粒状缓释化肥用淀粉基生物降解包膜的研究

摘要

化肥利用率低是制约我国农业增产、导致环境污染的主要原因之一，许多缓释肥料因其缓释材料或缓效制作工艺复杂、成本较高而难于推广应用。为大幅度降低包膜缓释化肥的生产成本，扩大其应用范围，研制和筛选新型、高效、廉价、环保的包膜缓释材料已成为目前研究的主要方向。本文以廉价可再生生物质淀粉为主要原料，通过添加防水剂、增强剂、增塑剂和交联剂等加工助剂流延制备淀粉基生物降解缓释包膜，分别采用水中和土柱溶出率试验探讨了包膜的缓释性能。其主要实验结果如下：
　　 1．淀粉基生物降解包膜的制备、工艺优化及性能表征
　　 （1）以淀粉基生物降解包膜的抗拉强度和吸水率为考察指标对包膜配方进行优化试验，结果表明，增强剂（PCA）和增塑剂（GPA）对包膜的抗拉强度影响显著；防水剂（WPA）、PCA和GPA对包膜的吸水率影响极显著，最优配方为：以淀粉用量为100份计，WPA用量为20份；PCA用量为80份；GPA用量为9份；戊二醛用量为6份。此条件下包膜的抗拉强度达到21.16MPa，吸水率为12.18％。
　　 （2）以包膜抗拉强度为指标，对淀粉基生物降解包膜几个关键制备工艺进行优化，试验结果表明，对包膜抗拉强度的影响：交联温度>搅拌速度>搅拌时间，根据响应曲面对淀粉基生物降解包膜抗拉强度的影响因素分析，确定最佳制膜工艺为交联温度90℃，搅拌时间1.9h，搅拌速度611r/min，此条件下包膜的抗拉强度可达21.35MPa。
　　 （3）利用红外光谱、扫描电镜对淀粉基生物降解包膜结构进行表征，结果表明，体系各组分在交联剂戊二醛的作用下相互作用形成了凝胶网络结构，各组分间没有明显的相分离，随着干燥温度的上升流延膜中的结晶结构增加。对淀粉基生物降解包膜的显微观察表明，包膜具有良好的生物降解性能，不会对环境造成危害。
　　 2．淀粉基生物降解包膜的缓释性能
　　 （1）淀粉基生物降解包膜肥料失重率测定试验显示，包膜肥料在去离子水中水解速度缓慢，35天内失重率不到60％，SPNPK在去离子水中的溶解速度在前一周内相对较快，失重率在第7天达到40％以上，后期养分释放趋于缓慢。表明了淀粉基生物降解包膜透水性能较差，缓释效果良好。
　　 （2）水中和土柱溶出率试验表明，包膜肥料的养分释放率前期较缓慢，然后较快，最后又趋于平缓，养分释放曲线总体近似“S”形。N、P、K素的养分溶出率在24h内均不大于15％；且28天内养分释放量小于75％。且肥料养分溶出率随包膜厚度增大而降低，包膜缓释透过性能良好。满足生长期较长农作物生长的需要。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1研究目的和意义

2我国化肥生产与应用存在的主要问题

3缓／控释肥料国内外研究现状

3.1缓／控释肥料的概念、分类及研究概况

3.2包膜肥料膜质材料的分类及研究现状

4研究切入-淀粉基生物降解塑料的意义及研究现状

4.1淀粉基生物降解塑料的研究意义

4.2制备淀粉塑料存在的问题

5缓／控释肥料的养分释放性能的评价方法

5.1养分释放速率法

5.2土壤溶出速率法

5.3扩散、渗透率法

5.4电导率法

5.5淋溶评价法

5.6生物学评价法

6存在的问题及未来发展的方向

7本课题研究的主要内容

第二章淀粉基生物降解缓释包膜的制备及性能

1引言

2实验材料与仪器

2.1实验材料

2.2实验仪器

2.3实验方法

2.4结果与分析

第三章淀粉基生物降解包膜的缓释特性研究

1引言

2实验材料与仪器

2.1实验材料

2.2实验仪器

2.3实验方法

2.4结果与分析

结论

参考文献

硕士期间发表论文

致谢