本发明专利技术涉及生产肥料，具体地说是一种用于生产包膜控释肥料的醋酸酯淀粉膜材料及其制备工艺。此包膜材料以淀粉为主原料，采用一系列化学工艺，使淀粉改性，从而达到包膜肥料所需的膜材料性能，得到以此材料为主配制生产包膜肥料的膜材料。本发明专利技术利用可完全生物降解的淀粉衍生物为膜材料研制包膜控释肥料，本发明专利技术制取膜材料的原料和膜材料的工艺简单易行，设备投资少，生产可以是小规模的在实验室进行，也可以是大规模的工厂化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生产肥料，具体地说是一种用于生产包膜控释肥料的醋酸 酯淀粉包膜肥料的膜材料及其制备工艺。随着人类农业生产活动和对土地物质产出需求的增加，不断向土地投 入各种新技术与新材料，使土地生产强度加大，对农业生态环境的破坏曰 益加重。农用塑料制品的使用就是其中一例，如地膜、树脂类高分子包膜 肥料膜材料等在土壤中降解较慢，长期积累造成了土壤环境的污染。因此 人们渴望有既可生物降解又具有好的使用效果的可以代替目前塑料的材料 应用于农业生产资料的生产。淀粉(分子式[CA。0L)属于天然高分子多糖类，它以颗粒形式广泛 存在于植物的果实、根、茎中，是人类主要的碳水化合物来源，是一种廉 价的天然可再生资源，具有极好的生物降解性能，降解产物环境友好，来 源广等优点，已经成为重要的工业原料，在科学技术的各个领域都一直受 到人们的高度重视。在化学结构上是由脱水葡萄糖单元以a-1, 4糖苷键(直 链淀粉)和a-1, 6糖苷键(支链淀粉)缩聚而成的高聚物。其大分子结构 中的甙键及羟基决定着它的化学性质，也是淀粉各种变性可能的内在因素。 原淀粉脂溶性差、颗粒大、稳定性差、机械性能、耐水性、以及軔性差、 难加工成膜，加工性均较差等缺陷，浆膜硬而脆，因其大分子链是环状结 构的葡萄糖剩基构成，柔顺性差，玻璃化温度高达330 °C;天然淀粉在加 热时不能塑化，难以加工成为有用的制品，这些特点大大限制了其应用与 发展。为改善淀粉材料对水的敏感性，可对淀粉进行改性，改性淀粉是指 利用物理、化学或酶手段来使淀粉发生酯化、氧化、接枝共聚、水解等反 应，生成各种淀粉衍生物而改变天然淀粉的性质，如通过乙酰化以减少淀 粉分子的亲水性，也可以与耐水性良好的材料共混提高耐水性能。当淀粉分子中的羟基被亲脂基团取代后，淀粉原有的氢键将被破坏而 使其溶性增强，原有的结晶区被破坏而引起淀粉聚集状态变化、颗粒尺寸 减小、热稳定性增强。乙酰基是比较常见的一种亲水基团，它取代淀粉中 羟基便得到醋酸酯淀粉，分子式 。醋酸酯淀粉(Starch Acetate SA)是酯化淀粉中最普通也是最重要的一种，是淀粉有机酸酯，是淀粉葡 萄糖单元上的羟基的氢原子被乙酰基取代得到的产物。可以用许多乙酰化 剂制备，如醋酸酐、醋酸酐-吡嚏、冰醋酸、醋酸酐-乙酸混合物、乙酰 氯、乙烯酮、醋酸乙烯、醋酸乙烯酸、醋酸乙烯酯及其部分混合物等，是 淀粉大分子中的羟基在一定条件下直接与醋酸反应或间接与醋酸衍生物反应得到的一种淀粉衍生物，与原淀粉在理化性质上有明显不同。乙酰化淀 粉因酯基的引入，削弱了淀粉大分子中羟基的締合，起到了 "内增塑"的 作用，成膜较柔韧、可弯、具有弹性、有较高的强力、较低的糊化温度、 较高的热粘度、较好的成膜性和抗老化性能。性能优良的高取代度醋酸酯 淀粉可以通过热塑成膜，使乙酰化淀粉的成膜性能提高，且膜具有较好的 抗热水、冷水性能及耐候性，具有一定的热塑性。肥料控释技术可以有效地提高氮肥的利用率，它主要是通过与肥芯非 相容的缓/控释膜的通透作用来实现活性成分的延时释放，因此缓/控释膜 材料的研究与制备以成为控释技术应用的关键因素，对控释膜材料的基本要求是成膜性能好；具备一定的强度和稳定性；与芯物不溶、不反应； 对生物有良好的相容性；可生物降解；原料易得且便宜。酯溶性高取代度 醋酸酯淀粉基本能满足上述条件，是一种理想的控制释放用膜材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可完全生物降解的淀粉衍生物膜材料及其 生产工艺。为实现上述目的，本专利技术所釆用的技术方案如下膜材料按重量份数 计IOO份醋酸酯淀粉、10 50份乙基纤维素、1 5份无机膜调理剂、1~ 10份增塑剂和1000 - 2000份有机溶剂；所述无机膜调理剂为滑石粉、沸石 粉和/或硅藻土；增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、聚乙二醇、乙二醇或丙三醇 中的一种或其组合，有机溶剂为工业乙醇、N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基 乙酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、二甲亚砜或1.4-二氧六环的一种或 其组合。所述增塑剂组合时按重量份数计比例为乙二醇丙三醇按2 1: 1 2 混合；有机溶剂组合时按重量份数计比例为N-N 二甲基甲酰胺或N-N 二甲 基乙酰胺二氯甲烷或三氯甲烷丙酮为2 3: 3~4: 1 ~ 3。所述醋酸酯淀粉为1 )将按重量份数计100份淀粉在90°C ~ 100℃条 件下蒸煮，搅拌再用乙醇沉淀回收，洗涤，最后在减压条件下干燥到水分 含量约5%-8%;或按重量比l: 2 10的淀粉与介质进行糊化，糊化温度80。C 150℃， 0. 5~2小时，然后用过量水冷却并搅拌；2)将得到的淀粉加入到反应釜中，向其中加入2 20倍酯化剂和1~ 50份酯化溶液，在30℃ 150℃下进行搅拌，反应时间1 9小时，反应结 束后，pH值在6.5-10,而后将反应液导入剧烈搅拌的过量冷水中，得到 白色薄片状沉淀，将此沉淀用水充分洗涤、过滤、干燥即得取代度为2~2.95 的醋酸酯淀粉；所述的糊化介质为水、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二 甲苯、氢氧化钠水溶液或吡嚏。所述酯化剂可为醋酸酐、醋酸酐-吡啶、冰醋酸、醋酸酐-乙酸混合 物、乙酰氯、乙烯酮、醋酸乙烯、醋酸乙烯酸、醋酸乙烯酯中的一种或其几种混合物；酯化催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸、垸烃磺酸、芳香烃磺酸， 氢氧化钠、碱金属氧化物、碱金属碳酸盐、碳酸氢盐，四丁基碘化铵，吡 啶衍生物(4-二甲氨基吡啶)、咪唑的衍生物、吡咯垸的衍生物、甲基吡 嚏或二甲基吡嚏。膜材料的制备工艺按重量份数计，将100份醋酸酯淀粉、10~50份 乙基纤维素、1 5份无机膜调理剂和1-10份增塑剂溶于1000 - 2000份有 机溶剂中，在35°C-85。C条件下水浴加热，充分搅拌即形成包膜肥料用包膜材料；所述无机膜调理剂为滑石粉、沸石粉和/或硅藻土；增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、聚乙二醇、乙二醇或丙三醇中的一种或其组合；有机溶剂 为工业乙醇、N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、 丙酮、二甲亚砜或1. 4-二氧六环的一种或其组合。所述增塑剂组合时按重量份数计比例为乙二醇丙三醇按2 1: 1~2 混合；有机溶剂组合时按重量份数计比例为N-N 二甲基甲酰胺或N-N 二甲 基乙酰胺二氯甲烷或三氯甲烷丙酮为2-3: 3~4: 1 ~ 3。反应原理淀粉的葡萄糖单元是具有三个羟基的六元环结构，可以和 酸进行酯化反应，釆用醋酸酐等作为酯化剂，在吡啶等催化条件下，可以 制得高取代度的醋酸酯淀粉，产品具有很高的强度和成膜性，以它为材料 成膜，性质与醋酸纤维素相似。利用高取代基醋酸酯淀粉的热塑性和成膜 性，乙基纤维素的强粘性，形成高分子共聚物，利用增塑剂增加高分子聚 合物的亲和力、柔韧性和防止成膜后的机械损伤，无机膜调理剂可消除高 分子聚合物膜材料因摩擦所产生的静电和避免包膜过程中的颗粒粘连等特 点，将其按一定比例混配成有机高分子聚合物溶液对肥料芯核进行包膜。反应方程如下<formula>complex formula see original document page 6</formula>本专利技术具有如下优点1.本专利技术采用相对价格低廉、无污染或污染较轻，且能回收 化剂来制备高取代度醋酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于生产包膜肥料的膜材料，其特征在于：按重量份数计，１００份醋酸酯淀粉、１０～５０份乙基纤维素、１～５份无机膜调理剂、１～１０份增塑剂和１０００～２０００份有机溶剂；所述无机膜调理剂为滑石粉、沸石粉和／或硅藻土；增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、聚乙二醇、乙二醇或丙三醇中的一种或其组合，有机溶剂为工业乙醇、Ｎ－Ｎ二甲基甲酰胺、Ｎ－Ｎ二甲基乙酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、二甲亚砜或１．４－二氧六环的一种或其组合。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李东坡，武志杰，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]
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