一种植物营养功能性复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种植物营养功能性复合材料的制备方法，属于土壤技术领域。本发明专利技术以低密度聚乙烯为基体材料，制备一种植物营养功能性复合材料，低密度聚乙烯不仅具有良好的加工性能与稳定性，以低密度聚乙烯为基材制备植物营养功能性复合材料可以达到增温、保水、保肥、早熟、抗虫、防病、防霜冻、抑制杂草生长等诸多作用，同时可以促进土壤氢份分解，从而有利于作物生长，大幅提高作物产量，并扩大作物适作区，进一步提高整体农业效益，同时，在低密度聚乙烯高分子主链中引入易断裂纤维素和淀粉的基团，使其在农田生态系统中达到自行降解的效果，在加入此类基团后，最终被土壤同化，从而达到减少对环境的污染。

Preparation of a Functional Composite Material for Plant Nutrition

【技术实现步骤摘要】
一种植物营养功能性复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种植物营养功能性复合材料的制备方法，属于土壤

技术介绍
植物营养功能性材料是利用废弃物、工业副产物及廉价、环保的化工原料，如废弃塑料、造纸黑液、生活污泥、风化煤、煤奸石、竹醋液等，通过微乳化、高剪切、化学聚合(缩合)反应和纳米材料技术制成的纳米-亚微米级型材料，具有调控养分释放速率、改善土壤微生态环境等功能。可应用于缓/控释肥料膜剂、荒漠化土地修复材料及有机肥料造粒粘结剂等农业和生态领域。缓/控释肥料是提高肥料利用率、节约资源、减少能耗和减轻环境压力的主要措施之一，然而目前产品生产存在很多制约瓶颈:(1)缓释肥创新能力先天不足：树脂缓释材料取自于涂料，设备借用医药工业底喷式流化床，仅为技术移植或借鉴性的创新，原始创新不足，而且医药和肥料需求量和用量不在一个数量级上，从一开始就注定了无法规模化生产。由于树脂和硫擴中未添加渗透剂，包裹材料与大颗粒尿素之间存在间隙，近年来，日本在尿素上打孔，收效甚微。膜材料生态安全环境性能：有机聚合物膜材料性质稳定，树脂在土壤中很难降解，降解期长达30-50年：硫礎在土壤中首先转化为硫酸，改变土壤微生态环境。肥料的缓释、控释性能指标较差：树脂和硫磺包裹尿素在土壤中氮素释放滞后，与作物需肥不同步，仍然造成氮素损失。材料附加成本高：:膜材料价格昂贵，每吨包膜材料的成本10000-25000元，从而使缓/控释肥料的成本价格上升700-1000元/吨，难以在大田作物上大面积应用。固沙保水剂功能材料(1)荒漠化土地修复采用固沙剂或者保水剂，材料性能比较单一，固沙剂保水能力差，保水剂固沙性能弱，国内外缺乏兼顾固土、保水，改良土壤、赋肥于一体的多功能材料或制剂。材料使用成本较高，无论足固沙剂还足保水剂价格均是瓶颈，固沙剂成本大于5元/m2，保水剂2万元/t以上，在农业和生态环境领域很难广泛应用。固沙保水功能材料生产与使用脱节，使用技术不配套，难以推广应用。化学肥料利用率低、障碍性土壤地力贫瘠已成为制约农业生产、威胁粮食安全的关键因素，新型植物营养功能性材料应用于荒漠化修复和新型作物专用缓/控释肥料生产，成为农业领域资源高效利用、环境友好新材料技术的主流。针对目前缓/控释肥料也膜材料和固沙保水剂功能材料存在的突出问题，包膜材料缓释、控释性能好、可降解、成本低、制备工艺简单、环境友好型是缓/控释肥料包膜材料的发展方向，而固沙保水功能材料，价格低廉、集固沙、保水赋肥于一体的多功能性是其研究发展方向。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对有机聚合物膜材料的缓释、控释性能指标较差，树脂和硫磺包裹尿素在土壤中氮素释放滞后，与作物需肥不同步，仍然造成氮素损失。荒漠化土地修复采用固沙剂或者保水剂，材料性能比较单一，固沙剂保水能力差，保水剂固沙性能弱，国内外缺乏兼顾固土、保水，改良土壤、赋肥于一体的多功能材料或制剂的问题，提供了一种植物营养功能性复合材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将马铃薯淀粉加入去离子水中，在60~80℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌糊化60~80min，得糊化淀粉；（2）将糊化淀粉冷却至30~40℃，调节pH至3~4，并加入无水乙醇，以250~300r/min转速搅拌30~40min，得淀粉混合物；（3）将淀粉混合物冷却至常温，调节pH至7，得交联淀粉；（4）将壳聚糖复合秸秆纤维高吸水树脂、交联淀粉、低密度聚乙烯置于搅拌机中，常温下以280~300搅拌混合20~30min，得混合料；（5）将混合料置于注塑机中注塑10~12min，再置于造粒机中造粒，得植物营养功能性复合材料。所述的低密度聚乙烯、壳聚糖复合秸秆纤维高吸水树脂、马铃薯淀粉、无水乙醇、去离子水的重量份40~60份低密度聚乙烯、20~30份壳聚糖复合秸秆纤维高吸水树脂、16~24份马铃薯淀粉、12~18份无水乙醇、32~48份去离子水。步骤（2）所述的pH调节采用的是质量浓度1%的盐酸。步骤（3）所述的pH调节采用的是质量浓度1%的氨水。步骤（5）所述的注塑条件为40~50℃、8~10MPa。步骤（4）所述的壳聚糖复合秸秆纤维高吸水树脂的具体制备步骤为：（1）将丙烯酸加入去离子水中，常温下以160~180r/min转速搅拌10~12min，得丙烯酸溶液；（2）秸秆纤维、壳聚糖、过硫酸钾、乙烯基三乙氧基硅烷加入丙烯酸溶液中，在50~60℃的水浴条件下以300~320r/min转速搅拌反应40~60min，得壳聚糖复合秸秆纤维高吸水树脂。所述的秸秆纤维、壳聚糖、丙烯酸、过硫酸钾、乙烯基三乙氧基硅烷、去离子水的重量份为40~60份秸秆纤维、20~30份壳聚糖、12~18份丙烯酸、0.2~0.4份过硫酸钾、0.4~0.6份乙烯基三乙氧基硅烷、80~120份去离子水。步骤（2）所述的秸秆纤维的具体制备步骤为：（1）将玉米秸秆置于粉碎机中，常温下以120~160r/min转速粉碎12~16min，得秸秆粉末；（2）将过氧化氢加入去离子水中，常温下以100~120r/min转速搅拌2~4min，得过氧化氢溶液；（3）将秸秆粉末加入过氧化氢溶液中，滴加质量浓度10%的氢氧化钠溶液调节pH至12，常温下以200~240r/min转速搅拌反应30~40min，得混合液；（4）将混合液静置2~4min，滴加质量浓度10%的盐酸调节pH至7，过滤，取滤饼，用无水乙醇洗涤3~5次，再用去离子水洗涤1~3次，得洗涤的固体；（5）将洗涤的固体置于烘箱中，在50~60℃的条件下干燥2~4h，得秸秆纤维。所述的玉米秸秆、过氧化氢、去离子水的重量份为60~80份玉米秸秆、1.2~1.6份过氧化氢、120~160份去离子水。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以低密度聚乙烯为基体材料，制备一种植物营养功能性复合材料，低密度聚乙烯是一种线性饱和碳氢化合物，惰性很大，对环境没有任何毒性，低密度聚乙烯不仅具有良好的加工性能与稳定性，更具备高强度，耐穿耐裂，热封合性优秀，以低密度聚乙烯为基材制备植物营养功能性复合材料可以达到增温、保水、保肥、早熟、抗虫、防病、防霜冻、抑制杂草生长等诸多作用，同时可以促进土壤氢份分解，从而有利于作物生长，大幅提高作物产量，并扩大作物适作区，进一步提高整体农业效益，以低密度聚乙烯为主要原料，同时，在低密度聚乙烯高分子主链中引入易断裂纤维素和淀粉的基团，使其在农田生态系统中达到自行降解的效果，在加入此类基团后，经过一段时间，分子会出现断裂现象，并逐步碎化成碎片或粉末，最终被土壤同化，从而达到减少对环境的污染；（2）本专利技术以壳聚糖和秸秆纤维为原料，制备壳聚糖复合秸秆纤维高吸水树脂，高吸水性树脂是一种具有优异的吸水性和保水性且具有微交联三维网络结构的新型功能高分子材料，由于它分子中含有大量的强亲水性基团，而具有高分子电解质的分子扩张性能，同时，由于它独特的微交联三维网络结构，可以阻碍分子的进一步扩张，使得树脂在水中只溶胀不溶解，它吸收相当于自身重量数百倍或数千倍的水后形成凝胶状的物质，而且给它施加一定的压力所吸收的水分也不会漏出来，把吸水后的凝胶物重新干燥后还可以重复它的吸水性能，随着水分不断地进入高吸水树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物营养功能性复合材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将马铃薯淀粉加入去离子水中，在60~80℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌糊化60~80min，得糊化淀粉；（2）将糊化淀粉冷却至30~40℃，调节pH至3~4，并加入无水乙醇，以250~300r/min转速搅拌30~40min，得淀粉混合物；（3）将淀粉混合物冷却至常温，调节pH至7，得交联淀粉；（4）将壳聚糖复合秸秆纤维高吸水树脂、交联淀粉、低密度聚乙烯置于搅拌机中，常温下以280~300搅拌混合20~30min，得混合料；（5）将混合料置于注塑机中注塑10~12min，再置于造粒机中造粒，得植物营养功能性复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种植物营养功能性复合材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）将马铃薯淀粉加入去离子水中，在60~80℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌糊化60~80min，得糊化淀粉；（2）将糊化淀粉冷却至30~40℃，调节pH至3~4，并加入无水乙醇，以250~300r/min转速搅拌30~40min，得淀粉混合物；（3）将淀粉混合物冷却至常温，调节pH至7，得交联淀粉；（4）将壳聚糖复合秸秆纤维高吸水树脂、交联淀粉、低密度聚乙烯置于搅拌机中，常温下以280~300搅拌混合20~30min，得混合料；（5）将混合料置于注塑机中注塑10~12min，再置于造粒机中造粒，得植物营养功能性复合材料。2.根据权利要求1所述的一种植物营养功能性复合材料的制备方法，其特征在于，所述的低密度聚乙烯、壳聚糖复合秸秆纤维高吸水树脂、马铃薯淀粉、无水乙醇、去离子水的重量份40~60份低密度聚乙烯、20~30份壳聚糖复合秸秆纤维高吸水树脂、16~24份马铃薯淀粉、12~18份无水乙醇、32~48份去离子水。3.根据权利要求1所述的一种植物营养功能性复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的pH调节采用的是质量浓度1%的盐酸。4.根据权利要求1所述的一种植物营养功能性复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的pH调节采用的是质量浓度1%的氨水。5.根据权利要求1所述的一种植物营养功能性复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述的注塑条件为40~50℃、8~10MPa。6.根据权利要求1所述的一种植物营养功能性复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述的壳聚糖复合秸秆纤维高吸水树脂的具体制备步骤为：（1）将丙烯酸加入去离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵淑华，
申请(专利权)人：邵淑华，
类型：发明
国别省市：江苏,32