一种缓释肥及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种缓释肥及其制备方法。该缓释肥包含包膜材料，所述包膜材料为由淀粉、聚乙烯醇和膨润土经交联反应得到的产物；所述淀粉、聚乙烯醇的质量比为1～2：1，所述膨润土的质量占所述淀粉和聚乙烯醇总质量4.5％以下。本发明专利技术由该包膜材料包覆形成的缓释肥，特别在盐碱胁迫的条件下，具有较为优异的养分释放性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及肥料的
，特别是指一种缓释肥及其制备方法。
技术介绍
目前普遍认为缓/控释肥料是结合现代植物营养与施肥理论和控制释放高新技术，并考虑作物营养需求规律，采取某种调控机制技术延缓或控制肥料在土壤中的释放期与释放量，使其养分释放模式与作物养分吸收相协调或同步的新型肥料。按肥料的缓/控释原理可以划分为生物化学型、物理包膜型和化学型缓/控释肥料。按养分释放控制方式可以划分为扩散型、侵蚀型、膨胀型和渗透型缓/控释肥料。现有技术中，缓释肥的养分释放性能不够理想。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术一方面提供一种养分释放性能较好的缓释肥。一种缓释肥，包含包膜材料，所述包膜材料为由淀粉、聚乙烯醇和膨润土经交联反应得到的产物；所述淀粉、聚乙烯醇的质量比为1～2：1，具体地，淀粉、聚乙烯醇的质量比可以为1：1、1.05：1、1.1：1、1.2：1、1.5：1、1.7：1、1.8：1、1.9：1、1.95：1或2：1等，优选为1.5：1；所述膨润土的质量占所述淀粉和聚乙烯醇总质量4.5％以下，具体地膨润土的质量占所述淀粉和聚乙烯醇总质量的0.1％、0.15％、0.2％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.2％、4.3％、4.4％或4.5％等。上述淀粉为易被生物降解的一种天然有机高分子聚合物。本专利技术中淀粉可为直链淀粉和支链淀粉的混合物。而直链淀粉是线性α-D(1-4)-葡聚糖；支链淀粉是以α-D(1-4)-葡聚糖为主链、以α-D(1-6)为侧接链。由于支链淀粉在溶液中相互作用的趋势较弱，形成的膜性能较差，而直链淀粉在溶液中由于氢键而使得相互作用的趋势较高，成膜性较好。因此，淀粉中直链淀粉含量越高，成膜性及膜的性质越好。至于淀粉的具体种类，可以为植物淀粉，比如玉米淀粉。玉米淀粉中直链淀粉的含量能较好地符合上述的范围(即40～50wt％)。值得说明的是，其它只要直链淀粉含量落入上述范围内的均可以较好地实施本方案。上述聚乙烯醇白色片状固体，无毒、易生物降解，是一种成膜性好和粘结力高的水溶性高分子材料，并且与其他类型的聚合物材料相比，聚乙烯醇在土壤中具有理化性质稳定和可生物降解等特性。聚乙烯醇分子和淀粉分子中均含有游离的羟基，结合起来可制备性能良好和环保的材料。至于聚乙烯醇的分子量，于本专利技术中不作特别限定。上述，膨润土是一种是以蒙脱石为主要成分的白色粉末状的粘土矿物。上述膨润土的质量占所述淀粉和聚乙烯醇总质量4.5％以下，该范围的膨润土会赋予包膜材料的一些方面的性能。具体体现在以下几个方面。第一，会赋予包膜材料较好的保水性和吸水性，其理由是：在若不超过4.5％的情况下，聚乙烯醇和淀粉都含有大量的-OH，而且膨润土表面也具有多羟基结构。羟基作为亲水性基团，易与水分子结合，使得包膜具有一定的吸水性和保水性。膨润土中蒙脱石内的可交换性水合阳离子和极性硅烷醇基团Si-O表面的存在也使得蒙脱石表面具有亲水性，进一步提高包膜的吸水性和保水性。当膨润土含量超过4.5％时，使得包膜的交联度和聚合物的交联密度得到提高，形成水分子难以渗透的复合网络的同时还缩短了网络中吸水链的长度。第二，会赋予包膜材料较好对土壤pH缓冲性，具体体现在：包膜对不同pH值(4、5、6、7、8、9、10)的溶液均有一定的缓冲作用。含有膨润土的包膜具有使溶液不同pH值都接近于中性，而且包膜中膨润土的含量不同，其对溶液pH的缓冲作用也不同。当膨润土含量为1.5％时，包膜使溶液pH值由4和10的变为7.20和7.61；当膨润土含量为3.0％时，包膜使溶液pH值由4和10变为7.26和7.92；当膨润土含量为4.5％时，包膜使溶液pH值由4和10变为7.31和8.14。其原因为：包膜中膨润土晶层间的阳离子可以与溶液中的H+发生离子交换反应，促进溶液中的H+离子进入膨润土的晶格中，从而减少溶液中H+的数量，降低溶液的酸度。第三，会赋予包膜材料在盐溶液中较好的种子发芽率，具体为：含有膨润土的包膜的绿豆种子发芽率高于不含膨润土的包膜的发芽率。产生上述现象的原因是：一方面溶液中的Na+能够与包膜中膨润土内的阳离子发生离子交换作用，而Cl-能够扩散在膨润土的孔隙间；另一方面淀粉-聚乙烯醇膜具有一定的吸水作用，由于包膜内外的盐离子存在浓度梯度，使得包膜吸水的同时也吸收部分盐离子，从而降低溶液中的全盐量的扩散效应。第四，会赋予包膜材料在碱溶液中较好的种子发芽率，具体为：含有膨润土的包膜的绿豆种子发芽率高于不含膨润土的包膜的发芽率。产生上述现象的原因是：碱胁迫除了盐胁迫所具有扩散效应和离子交换作用外，还具有较高的pH影响。而含有膨润土的包膜对溶液的pH具有一定的缓冲作用，能够降低溶液的pH值。第五，会赋予包膜材料较好的酶降解特性，体现在生物降解引起的包膜的重量损失率超过包膜中淀粉含量。分析该原因为：在α-淀粉酶催化水解淀粉的过程中，与淀粉交联的聚乙烯醇和膨润土也从包膜中脱落下来，增加包膜的重量损失率。α-淀粉酶对淀粉的降解作用主要发生于α-1,4糖苷键，而且在降解支链淀粉时，除了作用于α-1,4糖苷键，还作用于α-1,6-糖苷键，产生麦芽糖、葡萄糖外和具有α-1,6-键的α-极限糊精。直链淀粉的葡萄糖分子间仅以α-1,4糖苷键连接，支链淀粉的葡萄糖分子间以α-1,4糖苷键和α-1,6糖苷键相连。α-淀粉酶在降解包膜中的淀粉时，首先降解包膜中直链淀粉，使其快速降解产生低聚糖，同时，与直链淀粉相连的聚乙烯醇和膨润土首先从膜上脱落下来，重量损失率急剧增加。这就是在酶降解前期，降解速度快，而且重量损失高的原因。随后酶作用于支链淀粉，因为支链淀粉结构成分复杂，由于其降解速度与直链淀粉相比较慢，使得α-淀粉酶的降解速率逐渐降低，同时，与支链淀粉相连的聚乙烯醇和膨润土再从膜上脱落下来，所以重量损失率增加趋势有所减缓。在上述过程中也伴随着增塑料和补强剤的脱落和降解。此外，我们还发现含有膨润土包膜的重量损失率要比未含有膨润土包膜的低。可见，包膜中添加膨润土能够减少α-淀粉酶降解过程中的重量损失。由于膨润土中的主要成分是蒙脱石，所以向淀粉和聚乙烯醇组成的膜中加入蒙脱石能够降低酶对淀粉-聚乙烯醇膜材料的降解程度。因为膨润土表面的羟基在交联作用下与淀粉和聚乙烯醇的羟基形成氢键而使得膨润土进入到聚合物网络中，而膨润土能够稳定对抗α-淀粉酶对淀粉的降解作用，从而降低了被酶降解的淀粉含量。除了上述四方面的作用外，膨润土还含有植物生长所需的常量元素和微量元素。由于膨润土的特性，以其作为缓释肥料的载体，还能够提高肥料的利用效率。上述交联反应所采用的交联剂可列举出硼砂和甲醛复配的实例。硼砂的用量较佳地为0.1～0.3g，以甲醛的用量为1～2ml计，具体地，二者的复配比为1ml甲醛：0.1g硼砂、1ml甲醛：0.2g硼砂、1ml甲醛：0.3g硼砂、1.5ml甲醛：0.2g硼砂、1.5ml甲醛：0.3g硼砂、1.5ml甲醛：0.1g硼砂、2ml甲醛：0.3g硼砂、2ml甲醛：0.1g硼砂、2ml甲醛：0.2g硼砂。该范围内的硼砂和甲醛复配比能赋予包覆材料较为显著的吸水率，即相比于单纯的硼砂或甲醛，该复配比的甲醛和硼砂，对膜在去离子水和盐水中的吸水率有显著的影响。其理由主要是：因本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种缓释肥，其特征在于，包含包膜材料，所述包膜材料为由淀粉、聚乙烯醇和膨润土经交联反应得到的产物；所述淀粉、聚乙烯醇的质量比为1～2：1，所述膨润土的质量占所述淀粉和聚乙烯醇总质量4.5％以下。

【技术特征摘要】
1.一种缓释肥，其特征在于，包含包膜材料，所述包膜材料为由淀粉、聚乙烯醇和膨润土经交联反应得到的产物；所述淀粉、聚乙烯醇的质量比为1～2：1，所述膨润土的质量占所述淀粉和聚乙烯醇总质量4.5％以下。2.根据权利要求1所述的缓释肥，其特征在于，所述交联反应所采用的交联剂为硼砂和甲醛。3.根据权利要求2所述的缓释肥，其特征在于，所述硼砂的用量为0.1～0.3g，以甲醛的用量为1～2ml计。4.根据权利要求1所述的缓释肥，其特征在于，所述包膜材料的原料还包含5～20wt％的增塑料，以聚乙烯醇、膨润土和淀粉的总质量为100wt％计；所述增塑料为甘油、二缩三乙二醇、聚丙二醇中的一种或至少二种。5.根据权利要求1所述的缓释肥，其特征在于，所述包膜材料的原料还包含2～...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭平，陶美彤，封保根，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22