大豆油多元醇包膜尿素膜的结构与红外光谱特征及氮素释放特性研究-《江苏农业科学》(2019年21期).docx

龙源版权所有 大豆油多元醇包膜尿素膜的结构与红外光谱特征及氮素释放特性研究作者：张宇东 张小平 阎杰 赵新 张潇来源：《江苏农业科学》2019年第21期 摘要：为了降低包膜尿素的生产成本，根据圆盘造粒机的原理利用4种不同黏度的环氧大豆油多元醇低聚物制备缓释包膜尿素。应用三维显微镜和红外光谱仪对包膜尿素的膜结构及成膜机制进行分析，并测定其氮素在水中的溶出率。结果表明，尿素包膜层是由紧密排列的固体颗粒和聚合物互相胶联构成的;对膜层研究表明，包膜材料在复合成膜过程中固体粉末表面的羟基与液体包膜材料有键合作用，这种键合作用是膜形成和保证强度的基础。4种包膜肥养分在水中的初次溶出率分别为11.5%、12.51%、11.64%、13.1%，微分溶出率分别为7.03%、7.96%、7.65%、8.61%，表明环氧大豆油（ESO）低聚物包膜肥料具有良好的缓释性能。 关键词：大豆油多元醇;肥料;包膜肥;缓释 中图分类号： S145.5文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）21-0305-04 收稿日期：2018-08-20 基金项目：国家重点研发计划（编号：2016YFC0400702-2）;国家自然科学基金（编号;广东省科技计划（编号：2015B020215012）;广东省广州市科技计划产学研协同创新重大专项（编号：201604020074）;广东省佛山市科技创新（编号：2016IT100133）。 作者简介：张宇东（1992—），男，河北承德人，硕士研究生，主要从事废弃物资源化利用研究。E-mail：1263461319@。 通信作者：张小平，博士，教授，主要研究领域为废弃物资源化利用。E-mail：xpzhang@。 包膜缓释肥是指通过肥料表面外加的包膜层来调节肥料颗粒内部养分的释放速率，从而实现肥料中营养元素的供应与作物对养分的需求基本同步，达到平衡状态[1]。这一种新肥料的研制和推广应用，对减少肥料养分流失、提高肥料利用率、减少环境污染，以及保护生态都具有重大意义[2]。目前，包膜缓释肥由于经济效益低、工艺复杂等特点导致其推广应用困难;故研发廉价且控释性能优良的包膜控释材料和与之配套的简捷包膜工艺势在必行[3-5]。 传统的包膜材料包括有机成膜材料和无机成膜材料等，肥效性好，但经济性和环保性还存在一定不足[6]。近年来又出现了以镁渣[7]、矿渣、树脂[8]为包膜材料的缓释肥，但由于原料本身价格昂贵等特点，限制了其应用范围[9]。植物油具有廉价易得、绿色环保、可再生、流动性大、疏水能力强等特点[10]，如果能利用改性后的废弃植物油作为包膜原料，不仅为废油脂的回收利用提供了一条途径，而且能降低包膜肥膜材料的成本，对包膜肥的经济性和环保性都具有重要影响。天然植物油无毒无害，可以进行多种改性，环氧化是其中之一。环氧化油脂由于其环氧基含量高，可以直接和聚氨酯反应[11-12];在催化剂作用下，还可以和醇类、胺类[13]等多种物质发生开环聚合反应。 近年来，废油脂在农业上应用报道增多，但作为包膜缓释肥膜材料的应用较少。本试验用废油脂自制的环氧大豆油和正戊醇进行开环聚合反应，产生多元醇低聚物，以低聚物为主体进行尿素包膜，并对其成膜特性和包膜尿素的缓释性能进行表征分析，对大豆油多元醇包膜可行性进行研究和探索。 1试验部分 1.1仪器与试剂 所用仪器有傅里叶红外光谱仪（美国尼高力仪器公司）、DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器（江苏省金坛市杰瑞尔电器有限公司）、旋转蒸发器RE-52AA（上海亚荣生化仪器厂）、Hirox KH-7700型三维显微镜（日本HiroX公司）。 所用仪器有环氧大豆油（实验室自制）、正戊醇（分析纯）、四氟硼酸（48%，分析纯）、复合粉、颗粒尿素（含氮量>46%，直径2～4 mm） 1.2试验步骤 1.2.1大豆油多元醇聚合物制备 取30 mL环氧大豆油放入150 mL单口烧瓶中，加入一定比例的正戊醇，磁力搅拌混合均匀，再加入一定量四氟硼酸（tetrafluoroboric acid），搅拌反应一定时间，产生金黄色聚合产物。将产物在一定温度下减压蒸馏，除去未反应的正戊醇;得到4种黏度和羟值不同的ESO多元醇低聚物polyol-1、polypl-2、polyol-3、polyol-4，其反应机制如图1所示。 1.2.2包膜尿素制备 根据圆盘造粒的原理，选取4份质量相等的尿素颗粒U1、U2、U3、U4，分别和上述4种环氧大豆油聚合物polyol-1、polypl-2、polyol-3、polyol-4进行包膜;包膜一段时间后待包膜均匀，撒上一定量的复合粉，待初層包膜成型后，再加入少量聚合物二次包膜，然后撒上适量的复合粉，重复上述操作直到包裹完成且表面