可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的制备方法及其包膜方法技术

本发明专利技术涉及一种可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的制备方法及其包膜方法。本发明专利技术以含纤维素的农业有机废弃物为原料，经粉碎、筛分、多巴胺改性，酶活化二次处理后得到活化粉状物，与温敏性聚磷酸酯单体、引发剂、β‑环糊精促进剂混合、加热、搅拌，在惰性气体保护下进行自由基聚合反应，真空干燥得到可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料，加热至熔融状态喷涂于包衣机内肥料颗粒表面可制得包膜缓控释肥料。本发明专利技术从仿生学角度采用多巴胺活化农业有机废弃物，结合酶活化二次处理，有效地促进聚合反应，提高生产效率，同时以温敏性聚磷酸酯单体为交联剂，β‑环糊精为促进剂，缩短聚合反应时间，使得肥料随土壤温度变化智能调控养分。

Method for preparing degradable temperature responsive slow controlled release coating material and coating method thereof

The invention relates to a method for preparing degradable temperature responsive slow release fertilizer coated material and its coating method. The invention of agricultural organic wastes containing cellulose as raw material, crushing, screening, dopamine modification, two times the activating enzyme obtained after activation of the powder, and the temperature sensitive poly phosphate monomer, initiator, beta ring mixing, stirring and heating, dextrin promoter by a free radical polymerization reaction in an inert gas under the protection of vacuum drying to obtain the response of the controlled release fertilizer coated biodegradable material temperature, heated to a molten state is sprayed on the surface of the fertilizer granules in the coating machine can be made of coated controlled-release fertilizers. The present invention from the perspective of agricultural organic wastes by activation of dopamine, combined with enzyme activation two times, effectively promote polymerization, improve production efficiency, while the temperature sensitive poly phosphate monomer as crosslinking agent, beta cyclodextrin as promoter, shorten the polymerization time, the fertilizer with soil temperature intelligent control of nutrient.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料与缓控释肥料
，特别涉及一种可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的制备方法及其包膜方法。
技术介绍
缓控释肥料作为“21世纪高科技环保肥料”，是通过调控肥料表面聚合物包膜使其包裹的养分最初缓慢释放，延长作物对其有效养分吸收利用的有效期，使其养分按照设定的释放率和释放期缓慢或控制释放的肥料，从而提高肥料利用率，实现一次性施肥和精准施肥的目的。包膜材料可以分为无机材料、有机材料、可降解材料等主要三种主要形式。有机高分子材料是目前研究最多的缓控释肥包膜材料，主要分为天然、合成和半合成三大类。由于缓控释效果不佳、包膜材料对土壤环境污染、生产成本过高等问题，可降解包膜材料成为肥料产业的重点发展方向。尽管上述缓控释肥料具有诸多优点，但是农作物在不同的自然环境下对土壤中养分的吸收利用也会随着环境的变化而改变，尤其是环境温度的变化可以轻易地影响农作物对养分的吸收，如遇到冬季或者低温冷害，肥料可以正常释放，而在相对高温季节减少肥料释放，防止因肥料释放过快产生烧苗现象，减少肥料浪费。因此研制一种具有温度响应性的“智能”肥料对于农业生产的发展具有十分重要的意义。中国专利“一种温敏型包膜材料和温敏型缓控释肥料及其制备方法（公开号CN106083336A）”中肥料的缓控维持时间较长，化学助剂较多，导致能耗和成本较高，且不利于降解，易造成环境污染，不利于在大田作物上大面积推广。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的包膜方法。本专利技术的技术方案如下：本一种可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的制备方法，具体包括以下步骤，原辅料用量均为重量份：1)原料预处理：将65-75份粉碎的含有纤维素的农业有机废弃物置于150-180份PH值为8-10的缓冲溶液中超声5-15分钟充分分散，加入8-10份盐酸多巴胺，在30-40℃下活化处理，活化过程中通入空气并不断搅拌，活化时间为2-4小时，经抽滤洗涤，真空干燥得到35-45份多巴胺预处理的粉末状物；2）酶液配置：在醋酸/醋酸钠缓冲溶液中配置pH为4.0-6.0，酶浓度为60-145U/ml和介体浓度为2.5-9mmol/L的80-120份的酶液；3）二次处理：将步骤1）所得35-45份多巴胺预处理的粉末状物与步骤2）所得80-120份的酶液置于反应容器中混合均匀，于40-60℃二次活化处理，活化过程中通入空气并不断搅拌，活化时间为0.5-3.0小时，得到25-40份的二次活化的粉末状物。4）可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的制备：将步骤1）所得的25-40份所述二次活化的粉末状物，与3-20份温敏性聚磷酸酯单体、2-15份引发剂、0.5-5份β-环糊精促进剂混合、加热、搅拌，在惰性气体保护下，至于40-60℃水浴中进行自由基聚合反应8-12小时，真空干燥得到可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料。如此设计，1、含有纤维素的农业有机废弃物原料来源广泛，提高农业有机废弃物的利用率和实用价值、提高其附加值，摆脱对石油基化工材料的依赖、减少环境污染，而且制得的包膜材料可降解，成本低。2、从仿生学角度采用多巴胺活化农业有机废弃物，是由于多巴胺来自生物体内，具有很好的生物相容性，容易被微生物降解，且有效促进聚合反应，且结合酶活化二次处理，更有效地促进聚合反应，提高生产效率。3、添加β-环糊精为促进剂，缩短聚合反应时间，传统需12-24小时，本研究只需8-12小时，且聚合反应温和可控，包膜剂可降解，成本低，能耗少。4、采用可生物降解的温敏性聚磷酸酯单体为交联剂，不仅克服传统温敏性丙烯酰胺类聚合物降解性差的缺点，而且使得肥料随土壤温度变化智能调控养分，低温正常缓释，相对高温季节减少肥料释放，达到促肥效降成本，为大规模推广一次性施肥和精准施肥技术打下良好基础。作为优化，所述含有纤维素的农业有机废弃物为玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、棉花秸秆、木屑、玉米芯、花生壳中的两种或两种以上混合，其中，纤维素占农业有机废弃物总重量不低于50%，余量为其他物。如此设计，用两种或两种以上上述种类的废弃物解决秸秆成分单一问题，纤维素具有优良力学性能、热稳定性和光学透过性，含量不低于50%，保证包膜材料成膜性能和可降解性能。作为优化，所述引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵、过硼酸钠、过硫酸钠中的一种。如此设计，来源广泛，易溶于水，促进水溶液聚合反应。一种可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的包膜方法，包括以下步骤：将上述可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料加热至熔融状态喷涂于包衣机内的肥料颗粒表面，干燥成膜。作为优化，所述可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的喷涂量为肥料质量的2%-8%。如此设计，保证控制释放时间，控制缓控释肥成本。作为优化，所述肥料为直径2-6mm的普通尿素、复合肥、磷酸一铵、磷酸二铵、硫酸钾、氯化钾或硝酸钾。如此设计，满足不同种类肥料可满足不同作物养分需求，该直径范围的肥料颗粒较大、比表面积相对较小，所需包膜材料少，包膜工艺易于操作，生产成本低。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术以含纤维素的农业有机废弃物为原料，经粉碎、筛分、多巴胺改性，酶活化二次处理后得到活化粉状物，与温敏性聚磷酸酯单体、引发剂、β-环糊精促进剂混合、加热、搅拌，在惰性气体保护下进行自由基聚合反应，真空干燥得到可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料，加热至熔融状态喷涂于包衣机内肥料颗粒表面可制得包膜缓控释肥料。本专利技术工艺简单，原料来源广泛，摆脱对石油基化工材料的依赖，提高农业有机废弃物的利用率和实用价值。从仿生学角度采用多巴胺活化农业有机废弃物，结合酶活化二次处理，有效地促进聚合反应，提高生产效率，同时以温敏性聚磷酸酯单体为交联剂，β-环糊精为促进剂，缩短聚合反应时间，克服传统温敏性丙烯酰胺类聚合物降解性差的缺点，使得肥料随土壤温度变化智能调控养分，低温正常缓释，相对高温季节减少肥料释放，达到促肥效降成本，为大规模推广一次性施肥和精准施肥技术打下良好基础。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对本专利技术进一步详细说明。实施例1：将70份粉碎的玉米秸秆、小麦秸秆和木屑（重量比1：1：1）置于165份PH值为8.5的缓冲溶液中超声10分钟充分分散，加入9份的盐酸多巴胺，在35℃下活化处理，活化过程中通入空气并不断搅拌，活化时间为3小时，经抽滤洗涤，真空干燥得到41份的多巴胺预处理的粉末状物；在醋酸/醋酸钠缓冲溶液中配置pH为5.5，漆酶浓度为103U/ml和香草醛浓度为7.5mmol/L的100份的酶液；将所得41份多巴胺预处理的粉末状物与所得100份的酶液置于反应容器中混合均匀，于50℃二次活化处理，活化过程中通入空气并不断搅拌，活化时间为1.5小时，得到32份的二次活化的粉末状物；将所得的32份所述二次活化的粉末状物，与12份温敏性聚磷酸酯单体、8.5份的过硫酸铵、3.2份的β-环糊精促进剂混合、加热、搅拌，在惰性气体保护下，至于55℃水浴中进行自由基聚合反应8.5小时，真空干燥得到可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料，加热至熔融状态喷涂于包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤，原辅料用量均为重量份：1）原料预处理：将65‑75份粉碎的含有纤维素的农业有机废弃物置于150‑180份PH值为8‑10的缓冲溶液中超声5‑15分钟充分分散，加入8‑10份盐酸多巴胺，在30‑40℃下活化处理，活化过程中通入空气并不断搅拌，活化时间为2‑4小时，经抽滤洗涤，真空干燥得到35‑45份多巴胺预处理的粉末状物；2）酶液配置：在醋酸/醋酸钠缓冲溶液中配置pH为4.0‑6.0，酶浓度为60‑145U/ml 和介体浓度为2.5‑9mmol/L的80‑120份的酶液；3）二次处理：将步骤1）所得35‑45份多巴胺预处理的粉末状物与步骤2）所得80‑120份的酶液置于反应容器中混合均匀，于40‑60℃二次活化处理，活化过程中通入空气并不断搅拌，活化时间为0.5‑3.0小时，得到25‑40份的二次活化的粉末状物；4）可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的制备：将步骤3）所得的25‑40份的二次活化的粉末状物，与3‑20份温敏性聚磷酸酯单体、2‑15份引发剂、0.5‑5份β‑环糊精促进剂混合、加热、搅拌，在惰性气体保护下，至于40‑60℃水浴中进行自由基聚合反应8‑12小时，真空干燥得到可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料。...

【技术特征摘要】
1.一种可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤，原辅料用量均为重量份：1）原料预处理：将65-75份粉碎的含有纤维素的农业有机废弃物置于150-180份PH值为8-10的缓冲溶液中超声5-15分钟充分分散，加入8-10份盐酸多巴胺，在30-40℃下活化处理，活化过程中通入空气并不断搅拌，活化时间为2-4小时，经抽滤洗涤，真空干燥得到35-45份多巴胺预处理的粉末状物；2）酶液配置：在醋酸/醋酸钠缓冲溶液中配置pH为4.0-6.0，酶浓度为60-145U/ml和介体浓度为2.5-9mmol/L的80-120份的酶液；3）二次处理：将步骤1）所得35-45份多巴胺预处理的粉末状物与步骤2）所得80-120份的酶液置于反应容器中混合均匀，于40-60℃二次活化处理，活化过程中通入空气并不断搅拌，活化时间为0.5-3.0小时，得到25-40份的二次活化的粉末状物；4）可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的制备：将步骤3）所得的25-40份的二次活化的粉末状物，与3-20份温敏性聚磷酸酯单体、2-15份引发剂、0.5-5份β-环糊精促进剂混合、加热、搅拌，在惰性气体保护下，至于40-60℃水浴中进行自由基聚合反应8-12小时，真空干燥得到可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料。2.如权利要求1所述的可降解的温度响应性缓控释肥包膜材料的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁媛，李司单，李春生，
申请(专利权)人：黑龙江八一农垦大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23