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聚合物包膜控释肥料能够延缓肥料养分的释放周期,提高养分利用率,缓解化肥施用造成的环境压力,节省劳动成本,是目前解决肥料施用与环境保护矛盾的有效方法之一。 水基聚丙烯酸酯类包膜材料是目前具有重要应用价值的水基控释材料,为环境友好型包膜材料的研制提供了材料基础。但是这类材料存在耐水性较差、膜强度不足、“冷脆热黏”进而导致肥料控释期较短等问题。因此,需要通过改性提高其性能,扩展其应用范围。 本文采用了三种多壁碳纳米管,包括纯多壁碳纳米管(MWCNTs),羟基多壁碳纳米管(MWCNTs-OH),羧基多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH),对水基聚丙烯酸酯进行改性,其中每种材料设置7个处理,其多壁碳纳米管的添加量分别为0,0.05wt.%,0.1wt.%,0.2wt.%,0.4wt.%,0.8wt.%,1.6wt.%,不同处理的改性效果进行表征。利用傅里叶变换红外光声光谱和原子力显微镜分析,从材料的结构和表观形态对养分释放效果进行阐释,结果表明不同改性材料不同处理特征峰位置变化不大,但数量发生明显改变,疏水基团和亲水基团数量的改变是养分释放周期发生改变最重要的原因;同一处理不同动镜速率下的红外光谱图也表现很大不同,其与材料成膜过程与空气接触面积、成膜时间等因素相关。羟基和羧基功能化多壁碳纳米管MWCNTs-OH,MWCNTs-COOH的改性效果不理想,主要因为亲水基团羟基及羧基的添加影响了反应单体聚合过程,不利于碳纳米管在乳液中的分散,进而难以发挥多壁碳纳米管自身优异的性能;MWCNTs能够改善水基聚丙烯酸酯包膜肥料“冷脆热黏”、膜强度不足等问题,当MWCNTs添加量为0.4wt%时,控释效果、改性成本和改性效果均为最佳。MWCNTs改性膜材料的AFM分析结果表明,包膜尿素释放期跟膜材料整体的粗糙程度有关,膜材料整体粗糙度越小,对应的膜材料包膜肥料的控释效果相对较好。 试验结果,MWCNTs对水基控释材料能进行有效改性,从而为更好地研制目标控释肥料提供技术手段。