论文部分内容阅读
为大幅度降低包膜化肥的生产成本，扩大其应用范围，研制和筛选新型、高效、廉价的包膜材料已成为目前研究的主要方向。本论文提出了制备淀粉基缓释包膜材料的新思路：以玉米淀粉为主要原料，对其进行乙酰化改性以改善原淀粉加工性能、力学性能及与高聚物的相容性；分别将乙酰化淀粉与高聚物聚乙烯醇（PVA）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物熔融接枝马来酸酐（EVAMA）共混制备包膜材料；由尿素溶出率实验快速评价包膜材料的透过性；由水中溶出率实验研究包膜化肥的缓释效果。本论文的主要结论如下：1．对低取代度乙酰化淀粉（LSA）的性质研究表明，随着取代度的提高，LSA的糊透光率增加，抗剪切力增强，冻融稳定性得到改善。DSC分析结果表明，与原淀粉相比，LSA热稳定性有所提高。2．实验结果表明，在DS≤0.13时，随着取代度的提高，LSA／PVA共混膜的透光率逐渐提高，说明二者具有良好的相容性。3．以膜的吸水率和拉伸强度作为综合评价指标，由正交实验确定了制备LSA／PVA复合膜的最佳配方：以LSA用量为基准，PVA用量85％，纳米二氧化硅（n-SiO2）用量5％，六次甲基四胺用量14％，甘油用量12％。红外图谱表明，n-SiO2与PVA和LSA结合成立体网状结构。DSC分析和SEM观察结果表明，经过n-SiO2改性后，LSA和PVA的相容性得到改善，膜的热稳定性提高。显微镜观察表明，该膜具有较好的生物降解性，可以在短期保持内含物如化肥的控制释放能力。4．将微波催化技术应用到制备高取代度乙酰化淀粉（HSA）的工艺中，实验结果表明，使用微波辐射催化技术，可以加快反应速度，缩短生产周期。对HSA的性质研究表明，HSA具有很好的脂溶性。DSC分析和X衍射实验结果表明，与原淀粉相比，HSA热稳定性显著提高，结晶度明显下降。5．用马来酸酐（MAH）熔融接枝乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）制备EVAMA。红外图谱表明，经改性后，MAH已接枝到EVA分子链上。6．Molau实验表明，HSA和EVAMA具有良好的相容性，EVAMA在乳液中起到了类似乳化剂的作用。在DS≤2.2时，随着取代度的提高，HSA／EVAMA共混膜的拉伸强度逐渐增大。7．以膜的吸水率和拉伸强度为综合评价指标，由正交实验确定了制备HSA／EVAMA共混膜的最佳工艺条件：以HSA用量为基准，EVAMA用量180％，甘油用量10％，压膜温度190℃。X衍射实验表明，EVA经改性后，使共混物的结晶度明显下降，两者相容性得到改善，从而改善了材料的力学性能。SEM观察表明，共混膜两相界面变得模糊，分散更加均匀。显微镜观察表明，该膜具有一定的生物降解性，但会延续很长时间，可以长期保持内含物如化肥的控制释放能力。8．用对二甲氨基苯甲醛比色法初步研究了包膜材料对尿素的透过性。结果表明，乙酰化淀粉复合膜材料具有一定的控制释放性能。当LSA／PVA复合膜厚度大于0.193mm时，尿素的累积透过率有明显的下降，并且随着时间的延长，累积透过率变化很小。在厚度相近的情况下，HSA／EVAMA共混膜的累积透过率较低，表明该膜的透过性较差。9．采用电导法研究了包膜化肥在水中的养分溶出情况，结果表明，温度对包膜化肥在水中的养分溶出率有显著影响。随着温度的升高，养分溶出率不断增大。LSA／PVA系列包膜化肥在水中浸泡一个月后累积释放速率达到93％左右，HSA／EVAMA系列包膜化肥在水中浸泡一个月后累积释放速率达到80％左右。说明HSA／EVAMA系列包膜化肥可在相对较长时间内保持化肥的控制释放能力。