烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料及緩釋肥的製作方法
2023-06-21 21:08:01 2
專利名稱：烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料及緩釋肥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料的製備方法；本發明還涉及利用這種包膜材料製備得到的緩釋肥。
背景技術：
眾所周知，尿素是氣含量最聞、使用量最多的氣肥品種。但施入土壤後，其流失與轉換之驚人所帶來的資源巨大浪費，生態環境惡化，人類生存健康的危及，農作物質量和產量經濟的影響已受到各界的熱切關注。尿素施入土壤後，在脲酶作用下4-5天就可全部轉化為NH3和C02，NH3中的N —部分被土壤吸附，供植物生長前期利用，另有相當一部分NH3被土壤微生物作用成亞硝酸鹽、硝酸鹽及氮氧化物，造成了環境汙染。目前，發達國家在採取各種先進的增效技術後，尿素利用率已提到50% 60%,我國尿素的利用率只有30% 40%。提高尿素以及各種化肥的肥效和利用率，已成為世界各國普遍關注的重大課題。採用包膜技術製備緩釋尿素(Slow Release Urea,簡稱SRU)就是其中最有效的增效手段之一。尋求可行性包膜材料製備的緩釋肥主要考慮其兼有一般化肥的「速效」、有機肥的「保肥」以及持久特性，包膜材料無二次汙染，減少淋溶損失、製備工藝簡單，價格便宜，提高產品質量及增產的效果。美國是世界包膜肥的發源地，除了著名的S⑶，Osmocote尿素外，聚合物包膜肥料主要有甲苯和硫酸處理松香樹脂所得臘狀物質包膜，乙基纖維素，醇酸樹脂與不飽和油脂共聚物，聚脲一氨基甲酸酯、異氰酸脂等包膜材料。日本則開發可被生物或光降解的熱塑性樹脂包膜肥料。基礎專利是以聚烯烴(polyolefin)為主體的包膜肥料，如聚乙烯(PE)和乙酸乙烯脂(EVA)的共聚物和無機填充料滑石粉所組成的包膜劑。同時開發具有不同養分釋放模式的包膜肥等方面成為當今包膜肥的研究方向。澱粉材料來源廣泛、價格低廉、可降解、可再生性強。對澱粉材料的研究與開發已從單一的天然澱粉發展到各種各樣的澱粉衍生物，增強了實用性。如通過改性澱粉研究了一系列高分子吸水材料及具有不同粘接性材料已運用到藥片的崩解劑，農藥的緩釋劑、材料粘接劑、肥料保水劑等方面。雖然高吸水性、強粘接性的改性澱粉材料已運用到農業上，但將具有成膜性的改性澱粉材料包裹尿素，通過膜內外的滲透壓控制包膜尿素的緩釋效果研究較少。
發明內容
本發明的目的在於提供一種烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料，該包膜材料使用澱粉為基礎性組劑，烯丙基硫脲為接枝單體，合成澱粉-烯丙基硫脲共聚物，緩釋效果明顯；本發明的另一個目的是提供採用這種包膜材料得到的緩釋肥。本發明的目的是這樣實現的一種烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料的製備方法，包括以下步驟、
以澱粉為基礎性組劑，烯丙基硫脲為接枝單體，在鹼性條件下，通過引發劑Fe2+/H2O2的引發，改變澱粉材料的成膜性，合成具有不同接枝率的澱粉-烯丙基硫脲共聚物，即為烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料。烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料的接枝率為28 82%，優選55%。一種含有烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料的緩釋肥，所述的緩釋肥中以質量份計尿素100，包膜材料O. 4 12. O,開孔劑O. 4 6. O,阻透劑O. 4 8. O,表面活性劑
0.05 O. 5。
進一步，所述的緩釋肥中以質量份計尿素100，包膜材料I. 5 4. O,開孔劑
1.5 3. 2，阻透劑I. 5 4. 0，表面活性劑O. I O. 2。緩釋肥中的開孔劑為三氧化二鐵、三氧化二鋁、硫酸錳、硫酸鋅、硫酸銅、鑰酸鈉、碳酸鈣中的一種或多種。緩釋肥中的阻透劑為甘蔗皮、橘皮、柚子皮、花生殼、麩皮、糠料粉末中的一種或多種。緩釋肥中的表面活性劑為所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或十六烷基三甲基溴化銨中的一種或多種。緩釋肥的製備方法(I)將尿素、阻透劑倒入帶有攪拌器的容器內，開動機器攪拌並加熱，直到包衣機內溫度達到55 65°C ;(2)噴入包膜材料，滴加表面活性劑，然後噴入開孔劑，保持包衣機內溫度為55 65°C，使開孔劑均勻得包裹在肥料表面，控制時間在10 20min ；(3)如此重複步驟(2)多次，可得到不同包膜量的改性澱粉材料包膜緩釋肥(4)冷卻固化，製得改性澱粉材料包膜緩釋肥料。該改性澱粉材料包膜緩釋肥料，其形狀可以是片狀、顆粒狀或圓柱狀。本發明提供的烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料及緩釋肥，具有以下有益效果I.本發明的改性澱粉包膜尿素緩釋肥具有無毒、無害、無殘留和促進養分最大利用率的特點。2.本發明的改性澱粉包膜尿素緩釋肥可調控土壤中氮素的轉化，減緩肥料流失、保水抗旱等多種功效。3.本發明的改性澱粉包膜尿素緩釋肥的製備方法性能優越、生產設備投資小、生產成本低、原料可再生性強。4，本發明將丟棄的甘蔗皮、橘皮、柚子皮、花生殼、麩皮、糠料變廢為寶，既解決了生活垃圾，將其充分利用，同時該類阻透劑可自行降解。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖I烯丙基硫脲改性澱粉不同接枝率、不同包膜量的包膜緩釋肥的土柱淋溶曲線。圖2是所採用的淋溶土柱管示意圖。
具體實施例方式一、烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料的製備以澱粉為基礎性組劑，烯丙基硫脲為接枝單體，在鹼性條件下，通過引發劑Fe2+/H2O2的引發，改變澱粉材料的成膜性，合成具有不同接枝率的澱粉-烯丙基硫脲共聚物，即為烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料。具體步驟如下將澱粉加水攪拌配置成45%的乳濁液，加入少量過氧化氫，常溫下氧化並糊化，半小時後緩慢加入40%的烯丙基硫脲水溶液15 30mL，並開始升溫至55 60°C，同時滴加10%氫氧化鈉10mL，半小時後逐滴加入O. I I %的引發劑Fe2+/H202，攪拌2 3小時，用稀鹽酸調pH至6. 5 7，合成具有不同接枝率的澱粉-烯丙基硫脲共聚物。合成時控制接枝率為28-82 %，優選55 %。所述原料中尿素含量> 98% ;澱粉為工業級，分子量162000 980000、聚合度
S
1000 6000 ;烯丙基硫脲，分子量為116，化學純，含量彡99. 5% ;結構式,
權利要求
1.一種烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟 以澱粉為基礎性組劑，烯丙基硫脲為接枝單體，在鹼性條件下，通過引發劑Fe2YH2O2的引發，改變澱粉材料的成膜性，合成具有不同接枝率的澱粉-烯丙基硫脲共聚物，即為烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料。
2.根據權利要求I所述的烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料的製備方法，其特徵在於烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料的接枝率為28 82%。
3.根據權利要求I所述的烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料的製備方法，其特徵在於烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料的接枝率為55%。
4.一種含有利用權利要求I所述的包膜材料的緩釋肥，其特徵在於所述的緩釋肥中以質量份計尿素100，包膜材料O. Π2. O,開孔劑O. 4^6. O,阻透劑O. 4^8. O,表面活性劑O.05 O. 5。
5.根據權利要求4所述的緩釋肥，其特徵在於所述的緩釋肥中以質量份計尿素100，包膜材料I. 5^4. 0，開孔劑I. 5^3. 2，阻透劑I. 5^4. 0，表面活性劑O. Γθ. 2。
6.根據權利要求4或5所述的緩釋肥，其特徵在於所述的開孔劑為三氧化二鐵、三氧化二鋁、硫酸錳、硫酸鋅、硫酸銅、鑰酸鈉、碳酸鈣中的一種或多種。
7.根據權利要求4或5所述的緩釋肥，其特徵在於所述的阻透劑為甘蔗皮、橘皮、柚子皮、花生殼、麩皮、糠料粉末中的一種或多種。
8.根據權利要求4或5所述的緩釋肥，其特徵在於所述的表面活性劑為所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或十六烷基三甲基溴化銨中的一種或多種。
9.權利要求4或5所述的緩釋肥的製備方法，其特徵在於 (1)將尿素、阻透劑倒入帶有攪拌器的容器內，開動機器攪拌並加熱，直到包衣機內溫度達到55 65°C ； (2)噴入包膜材料，滴加表面活性劑，然後噴入開孔劑，保持包衣機內溫度為55飛5°C，使開孔劑均勻得包裹在肥料表面，控制時間在l(T20min ； (3)如此重複步驟(2)多次，可得到不同包膜量的改性澱粉材料包膜緩釋肥； (4)冷卻固化，製得改性澱粉材料包膜緩釋肥料。
10.根據權利要求9所述的緩釋肥的製備方法，其特徵在於得到的緩釋肥料其形狀是片狀、顆粒狀或圓柱狀。
全文摘要
本發明涉及一種烯丙基硫脲改性澱粉共聚物包膜材料及緩釋肥，方法包括改性澱粉共聚物為主體的包膜材料的製備、包膜緩釋肥料的製備。解決了製備包膜材料的優化條件、緩釋肥料的製備工藝和參數、及評價該包膜緩釋肥緩釋效果的問題。該包膜緩釋肥料製備工藝簡單，價格便宜，包膜材料既可作包膜劑也可作粘接劑，緩釋效果明顯，同時包膜材料可完全降解，無生態環境風險，可最大限度利用化肥及減少化肥對農業生態環境的汙染。
文檔編號C05G3/08GK102627515SQ20121010870
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月14日 優先權日2012年4月14日
發明者劉立明, 張戰利, 蔣悅, 黃應平 申請人:三峽大學