改性纤维素衍生物缓释肥包膜材料的制备及性能研究

发布时间：2020-09-04 15:28

　　 纤维素来源广泛,是可持续利用的天然高分子,其衍生物具有无毒性,可生物降解性和好的成膜性等多种优良性能,被广泛应用在生物、食品和医药等领域。但将纤维素衍生物作为缓释肥包膜材料的研究却相对较少。纤维素衍生物作为缓释肥包膜材料不仅能调控养分的释放速率,而且在土壤中可生物降解,对土壤环境无污染。选择不同的纤维素衍生物可以得到具有不同渗透能力的缓释肥包膜材料,以满足不同农作物在其不同生长周期对于养分的不同需求。羧甲基纤维素具有很强的亲水性,无法直接用作缓释肥包膜材料,乙基纤维素具有很强的疏水性,对养分的渗透作用很弱。本文通过对羧甲基纤维素和乙基纤维素分别进行疏水和亲水改性制备了不同的缓释肥包膜材料,分别研究了每种材料的结构,亲疏水性,结晶性,热稳定性和渗透性等性能。(1)以甲醛为交联剂,氯化铵为反应体系酸性调节剂,1,2-丙二醇碳酸酯为增塑剂,制备并研究了交联羧甲基纤维素膜材料。实验结果表明合适的氯化铵添加量为甲醛摩尔量的15%, 1,2-丙二醇碳酸酯的添加量为膜内固含量的8%。随着甲醛含量的增加,交联羧甲基纤维素膜的吸水率降低,疏水性增强,结晶度下降,尿素的累积渗透量下降。(2)以冰乙酸为溶剂,无水乙酸钠为催化剂制备了马来酸乙基纤维素,用丙酮作溶剂制备出马来酸乙基纤维素膜。实验表征了产物的结构,分析了反应条件对产物取代度的影响并研究了改性膜的性能。红外谱图和核磁共振谱图都表明成功合成了马来酸乙基纤维素。当乙基纤维素内羟基与马来酸酐的摩尔比为1:4,反应温度为95℃,反应时间为6 h时,得到的马来酸乙基纤维素取代度较高。马来酸乙基纤维素膜的亲水性略有增强,但是对尿素累积渗透量很少。(3)将乙基纤维素无水乙醇溶液与壳聚糖稀醋酸溶液物理混合,以三乙酸甘油酯为增塑剂制备了乙基纤维素/壳聚糖复合膜材料。实验优化制备条件,表征复合膜的结构,测试复合膜的性能。结果表明,最佳混合过程温度为15 ℃,乙基纤维素溶液与壳聚糖溶液体积比不能超过20:3,红外谱图和X射线衍射表明复合膜内乙基纤维素与壳聚糖之间存在一定相互作用,随着壳聚糖含量的增加,复合膜亲水性增加,对尿素的累积渗透量增加。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TQ449.1;TB383.2
【部分图文】：

缓释肥包膜材料的应用逡逑非水溶性纤维素醚，由纤维素合成于１９１３年由Ｌｉｌｉｅｎｆｅｌｄ提。美国的Ｄｏｗ邋Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ和Ｈｅ乙基纤维素是应用最广泛的纤基纤维素分子链具有很好的线维素具有很好的生物相容性，药物中可以用作片剂黏合剂，剂等，同时也广泛应用于塑料邋ＣＨ３ＣＨ２Ｃ１逦？邋Ｃｅｌｌ－０ＣＨ２ｃｈ２ｏｃ２ｈ５逡逑

ｃｈ２ｏｃ２ｈ５逡逑ｃ２ｈ５0逦0ｈ逡逑图１．１乙基纤维素结构式逡逑ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ逡逑乙基纤维素的取代度通常在２．０－２．６之间，乙基纤维素分子链中的乙氧基取代逡逑度较高，因此分子链中的羟基数目较改性前明显减少，乙基纤维素的疏水性较好，逡逑作为缓释肥包膜材料时能有效的控制养分的释放。逡逑黄迪菲［３１］采用包衣锅法制备了乙基纤维素包膜尿素颗粒，探讨了包衣锅转速、逡逑喷液方式、雾化压力等因素对样品制备的影响，通过测定不同包衣工艺条件下的逡逑肥料的缓释性能，得到了最优的乙基纤维素包膜尿素的制备条件。对乙基纤维素逡逑包膜肥料的缓释性能测试结果表明，该肥料的缓释周期最长能达到２５天。除了单逡逑独使用乙基纤维素作为缓释肥包膜材料外，还可将乙基纤维素与其他材料共同使逡逑用制备多层包膜的缓释肥。Ｍｉｌｅｎｅ邋Ｍ．邋Ｅ．邋Ｃｏａｔａ［３２］等人用聚羟基丁酸酯和乙基纤维逡逑素制备了一系列单层包膜和多层包膜的尿素颗粒

２．２结果与讨论逡逑２．２．１交联羧甲基纤维素膜结构分析逡逑图２．２是羧甲基纤维素膜和交联羧甲基纤维素膜的衰减全反射红外谱图。在羧逡逑甲基纤维素膜（ａ）的红外谱图中，３５００？３０００邋ｃｍ＿１为－０Ｈ的伸缩振动峰，２９８０？２８７８逡逑ｃｍ—１邋为－ＣＨ的伸缩振动峰，１５９４邋ｃｍ＇邋１４１２邋ｃｍ＇１，邋１３２６邋ｃｍ－１，邋１２４６邋ｃｍ＇＾Ｐ邋１１２０邋ｃｍ＂１逡逑分别为－ｃｏｃｒ的不对称伸缩振动峰，－＜：１１２的剪切振动峰，－ｏｈ的弯曲振动峰，－ｃ－ｏ－ｃ逡逑的伸缩振动峰和含氧杂环的伸缩振动峰［３９＃］。在交联羧甲基纤维素膜（ｂ）的谱图逡逑中，３５００－３０００邋ｃｍ＿１和１３２６邋ｃｍ—１处的峰强度减弱，证明羟基发生了反应。１２４６邋ｃｍ—１逡逑处吸收峰强度明显增强，表明交联形成了缩醛结构。由全反射红外谱图可知，羧逡逑甲基纤维素发生了缩醛化反应，生成了交联羧甲基纤维素。逡逑１２逡逑

【参考文献】

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本文编号：2812275