淀粉基高吸水树脂缓释尿素的制备及性能研究.doc

淀粉基高吸水树脂缓释尿素的制备及性能研究包膜缓/控释肥料对养分具有可控释放周期长和利用率高等优点,能够提高农作物产量。然而,合成高分子包膜材料降解性能差,会给环境带来二次污染,开发天然可降解、多功能复合材料作为缓释载体,成为本领域研究的热点。淀粉基高吸水树脂是一种复合多功能材料,具有独特的致密立体网状结构,集吸水保水、吸水保墒、养分缓/控释诸多优点于一体,同时,其原料来源广泛、环境友好,可作为一种优良的尿素缓释基材。本研究通过创新的密炼反应体系,制备出淀粉基高吸水树脂缓释尿素,采用红外光谱、热重分析及扫描电镜等手段对样品的化学组成及形貌进行了表征,并通过吸水试验、流变测试分别考察了样品的吸水性能和凝胶强度,最后,运用水溶出率试验对样品的尿素缓释性能进行了考察,为淀粉基高吸水树脂在缓释肥领域的应用提供了理论依据。论文研究内容分为四部分展开,首先,根据尿素的负载次序不同,探索出两种可行的制备工艺路线,并分析阐述了尿素释放机理。在此基础上,对比了不同淀粉链/支比(G50、maize、waxy)、不同交联剂含量合成淀粉基高吸水树脂缓释尿素的缓释性能。最后,探究了不同引发剂含量以及不同皂化程度对淀粉基高吸水树脂缓释尿素缓释性能的影响。相关研究结论如下:1、通过创新的密炼机反应体系,两种制备方法均成功制备淀粉基高吸水树脂缓释尿素样品,具有较好缓释性能。方法1制备的样品M1-SBSAP具有较高的凝胶强度,方法2制备的样品M2-SBSAP具有较好的吸水能力;尿素缓释行为分为三个阶段:初始阶段、持续释放阶段及平衡阶段。初始阶段养分释放取决于吸水树脂的吸水性能;后两个阶段养分释放主要由样品的凝胶强度决定。2、不同链/支比淀粉制备的样品吸水性能呈现出G50-SBSAP>waxy-SBSAP>maize-SBSAP的规律;凝胶强度测试结果表明:maize-SBSAP储存模量最大,其次为G50-SBSAP,且这二者的储存模量值差距不大,waxy-SBSAP储存模量较小,较前二者相差很大,随着释放时间的延长,样品凝胶强度逐渐减弱,呈现力学松弛;G50-SBSAP的缓释效果较其他二者更好。3、随着交联剂含量的增加,吸水性能呈现出逐渐减弱的规律;凝胶强度测试结果表明,样品的凝胶强度随着交联剂含量的增加而增大;交联剂含量对样品的缓释性能的影响不呈规律性。4、不同引发剂含量和不同皂化程度样品的凝胶强度和吸水性能不呈现线性规律,实验结果表明,2.5%CAN、100%皂化样品缓释性能较好。