生物質(zhì)液化產(chǎn)物制備包膜緩-控釋肥的研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的肥料相比，包膜緩/控釋肥可大幅提高肥料的利用率，但市場上流通的包膜肥料多為石油基聚合物材料，這些包膜材料很難降解，長期使用會在土壤中不斷積累，破壞生態(tài)環(huán)境。因此，尋找可降解的包膜材料，制備環(huán)境友好型肥料成為該領(lǐng)域的研究熱點。將作物秸稈、淀粉等用于制備容易被微生物降解的生物質(zhì)基聚氨酯材料，再用于肥料的包膜既具有生態(tài)環(huán)保，又能提高肥料的利用率。基于此，本論文將小麥秸稈、玉米秸稈、玉米淀粉進行液化，利用液化產(chǎn)物在尿素表面進行原位反應成

2、膜，制備了具有降解性能的緩/控釋肥。通過正交試驗研究各因素對尿素控釋效果的影響，進而研究了單一因素變化對液化產(chǎn)物或控釋肥料性能的影響，并且進行了土埋降解處理，研究膜材料的降解性能。
　　通過正交試驗考察了液化劑、硫酸、三氧化鎢、吐溫20用量配比對液化產(chǎn)物的影響，同時考察了液化產(chǎn)物、乙二胺和多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)用量配比對包膜尿素以及其控釋性能的影響。通過極差分析，得出制備包膜尿素的較佳配方，并以該配方為基準，對液化和

3、包膜的工藝配方進行探究，考察了液化原料、主液化劑種類對液化產(chǎn)物及液化率的影響；考察了液化產(chǎn)物所占比例、不同種類的蒙脫土等包膜配方對肥料控釋性能影響。通過極差分析、傅里葉紅外光譜儀（FTIR）、熱重分析儀（TG）、掃描電鏡（SEM）等手段，以肥料的釋放期為主要參數(shù)，可以得到以下結(jié)論：
　　1．正交試驗得出基準配方。1）液化部分：小麥秸稈37.5g(25份)、聚乙二醇400(PEG400):乙二醇(EG):丙三醇(GL)=130:0:

4、20（共150g，100份）、三氧化鎢(WO3):98％硫酸(H2SO4)=0.22(共4.5g，3份)、吐溫20為0.5g；2）包膜部分:尿素2.0kg(100份)、PAPI:組合多元醇(CP)=1.9（共139g，7份，組合多元醇為液化產(chǎn)物與聚醚多元醇按4:1質(zhì)量比混合而成）、100g組合多元醇中乙二胺用量為2.2g。該配方制備包膜尿素的膜層較薄且質(zhì)地均一，與尿素接觸緊密，表面光滑，釋放期達37天；
　　2．PAPI與組合多元

5、醇的質(zhì)量比是對包膜尿素控釋性能影響最大的因素，其次為液化劑的配比；WO3、乙二胺、吐溫20的加入有利于提高對尿素的控釋效果；
　　3．在基準配方中加入不同種類的蒙脫土制備復合包膜材料時，加入0.5%的1.31PS蒙脫土的包膜尿素控釋性能和膜層熱穩(wěn)定性最好，釋放期為49天，比空白的釋放期提高32%；
　　4．由液化原料的探討可以得出，隨著液化原料中玉米淀粉含量的增加，其液化率有所增加，液化產(chǎn)物的酸值后期增速快，羥值先增加后降低

6、，包膜尿素的釋放期與對應的液化產(chǎn)物的羥值變化相似；在秸稈:淀粉=3:1時，液化產(chǎn)物羥值、酸值、液化率分別是310mgKOH/g、17mgKOH/g、87%，肥料釋放期為43天。隨著液化原料總量的增加，液化率逐漸降低，羥值開始時下降較快后期變慢，酸值呈階梯型上升；包膜尿素的釋放期與羥值的變化趨勢相似，液化原料總含量為20%時釋放期最長為53天。
　　5．由液化劑的探討可以得出，隨著主液化劑分子量的增加液化產(chǎn)物的酸值增加，羥值減小，液

7、化率變化不大，主液化劑為PEG400制備的包膜尿素的釋放期最長為53天。通過TG和DTG分析可知，PEG400為主液化劑制備的包衣材料在軟鏈段分解最快，但三者最終失重率相差不大。
　　6．由組合多元醇中液化產(chǎn)物和聚醚多元醇含量的探討可以得出，隨著聚醚多元醇含量的增加，制備的包膜尿素的釋放期增長。通過TG和DTG分析可知，聚醚多元醇含量越多，膜材料的失重越快；通過SEM可知，加入聚醚多元醇的膜層比空白膜的質(zhì)地更均勻、薄而致密。