控释肥用聚氨酯包膜材料的制备及评价

发布时间：2017-08-05 02:01

  本文关键词：控释肥用聚氨酯包膜材料的制备及评价

  更多相关文章： 控释肥 包膜尿素 聚氨酯 SBA-15 互换层

【摘要】：随着全球人口的指数级增长,农业部门必然会使用越来越多的肥料来增加粮食产量。而单纯使用传统的尿素施肥,植物的利用效率不仅低还会造成环境和气候污染。目前采用控释肥包膜尿素可以有效应对这一问题。而对于控释肥包膜材料,目前得到学者青睐的是聚合物包膜尿素。但是如何降低聚合物包膜尿素的成本同时保证其控释性能,来满足不同生长期植物的利用,还能尽量减少膜材对土壤环境等的危害,是众多学者的研究方向与目标。针对以上问题,本文选取聚氨酯作为聚合物基础膜材,采用无机粒子以及多元醇种类对其进行改性。无机粒子选取的是具有丰富孔道结构,热稳定性优良的介孔分子筛SBA-15,分别采用水热合成法制备了四种典型形貌的SBA-15,并通过XRD、SEM、TEM、BET、FTIR等表征手段对其进行了表征,然后使其加入到多元醇中预混合后与异氰酸酯在尿素颗粒表面进行原位聚合反应。根据包膜尿素在恒温水中的控释溶出曲线寻找最优配方,并通过SEM、FTIR、TG等表征手段在材料性能上寻找理论依据。通过多元醇种类的不同,理化性能的差异,制备聚醚/聚酯型以及聚酯/聚醚型互换层包膜尿素,探索其制备的可行性以及膜层可调节性,为今后制备包膜尿素提供新的设计思路。详细探究了SBA-15的形貌、粒径、焙烧前后、加入比例对分子筛/聚氨酯复合材料的影响,设计了不同配比的互换层配方,探索膜材的可调节性能。探索的结果表明分子筛/聚氨酯的最优化配方为：宽度介于200～400nm,长度小于～1微米的短棒型SBA-15,经过焙烧后加入比例为1.0%时,控释期可以由纯聚氨酯膜材的35天提高一倍到70天。聚醚/聚酯型聚氨酯包膜尿素的释放期长于聚酯/聚醚型聚氨酯包膜尿素,包覆比例为1：1、1：1.5、1.5：1时,前者的控释期分别为49天、56天和63天；当包覆比例为1.5：1.5时,控释期可达84天。所以可以根据不同原料的配比与用量来对控释期进行调节。
【关键词】：控释肥 包膜尿素 聚氨酯 SBA-15 互换层
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ440.1
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-27
• 1.1 前言13
• 1.2 控释肥概念及分类13-15
• 1.2.1 概念13-14
• 1.2.2 分类14-15
• 1.3 控释肥的利弊15
• 1.4 控释肥包膜尿素15-20
• 1.4.1 硫包膜尿素17-18
• 1.4.2 聚合物包膜尿素18-19
• 1.4.3 评价标准19
• 1.4.4 包膜尿素的市场化19-20
• 1.5 国内外研究现状20-24
• 1.5.1 国外研究20-21
• 1.5.2 国内研究21-24
• 1.6 存在的问题及预期24
• 1.7 选题意义及研究内容24-27
• 1.7.1 选题意义24-25
• 1.7.2 研究内容25-27
• 第二章 实验原料、实验仪器及测试表征27-33
• 2.1 缩写对照27-28
• 2.2 实验原料(试剂)28
• 2.3 实验仪器28-29
• 2.4 表征方法29-33
• 2.4.1 粉末X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)29-30
• 2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)30
• 2.4.3 透射电子显微镜(TEM)30
• 2.4.4 氮气吸脱附30-31
• 2.4.5 傅里叶红外光谱(FT-IR)31
• 2.4.6 热失重分析(TGA)31
• 2.4.7 接触角测试31
• 2.4.8 尿素溶出率测定方法31-33
• 第三章 不同形貌的介孔分子筛SBA-15的制备33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 实验部分33-37
• 3.2.1 原材料33-34
• 3.2.2 实验仪器34
• 3.2.3 测试方法34-35
• 3.2.4 典型形貌的有序介孔硅的制备35-37
• 3.3 结果与讨论37-43
• 3.3.1 样品的XRD图谱分析37-38
• 3.3.2 样品的SEM图谱分析38-39
• 3.3.3 样品的TEM图谱分析39-40
• 3.3.4 样品的FTIR图谱分析40-41
• 3.3.5 氮气吸附-脱附曲线41-43
• 3.4 小结43-45
• 第四章 聚氨酯与无机填料复合膜材的制备45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 实验部分45-47
• 4.2.1 实验原料45
• 4.2.2 实验器材及设备45
• 4.2.3 实验步骤45-47
• 4.2.4 测试方法47
• 4.3 结果与讨论47-59
• 4.3.1 包膜尿素控释特征47-49
• 4.3.2 不同形貌分子筛与聚氨酯复合材料SEM分析49-51
• 4.3.3 不同形貌分子筛与聚氨酯复合材料FTIR分析51-52
• 4.3.4 不同形貌分子筛与聚氨酯复合材料TG分析52-53
• 4.3.5 不同形貌分子筛与聚氨酯复合材料溶出曲线分析53-54
• 4.3.6 短棒型分子筛与聚氨酯复合材料SEM分析54-56
• 4.3.7 短棒型分子筛与聚氨酯复合材料FTIR分析56-57
• 4.3.8 短棒型分子筛与聚氨酯复合材料TG分析57-59
• 4.4 小结59-61
• 第五章 聚醚多元醇改性聚酯型聚氨酯61-75
• 5.1 引言61
• 5.2 实验部分61-64
• 5.2.1 实验原料61
• 5.2.2 实验器材及设备61-62
• 5.2.3 试样制备62-63
• 5.2.4 性能测试及表征63-64
• 5.3 结果与讨论64-74
• 5.3.1 接触角测试64
• 5.3.2 TG分析64-66
• 5.3.3 扫描电镜分析(SEM)66-67
• 5.3.4 包膜尿素控释特征67-70
• 5.3.5 释放过程中膜层的FTIR分析70-73
• 5.3.6 包膜尿素土培控释特性73-74
• 5.4 小结74-75
• 第六章 结论75-77
• 参考文献77-85
• 致谢85-87
• 研究成果及发表的学术论文87-89
• 导师及作者简介89-91
• 附件91-93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宫涛;杨树竹;;聚氨酯包膜缓释肥的制备及性能的研究[J];聚氨酯工业;2014年02期

2 李青山;王利民;;Synthesis and Performance of Polyurethane Coated Urea as Slow/controlled Release Fertilizer[J];Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition);2012年01期

3 ;Experimental modeling of polymer latex spray coating for producing controlled-release urea[J];Particuology;2011年05期

4 吴舒;李青山;茹铁军;王利民;邢广忠;王金铭;;聚氨酯包裹尿素缓/控释肥膜结构的FTIR研究[J];光谱学与光谱分析;2011年03期

5 王国喜;李青山;茹铁军;吴舒;;聚氨酯缓/控释肥制备与膜层表征[J];聚氨酯工业;2010年03期

6 王亮;石元亮;于阁杰;;水性聚氨酯包膜肥料的研制与释放性质评价[J];土壤通报;2009年04期

7 H.YASUKAZU;;Nitrogen Cycling and Losses Under Rice-Wheat Rotations with Coated Urea and Urea in the Taihu Lake Region[J];Pedosphere;2007年01期

8 姚俊杰,王亭杰,潘健平,阚成友,金涌;用聚合物乳液为包膜剂制备缓释尿素[J];化工进展;2005年06期

9 王勇,陈小幺,万涛;生物降解聚氨酯包膜尿素化肥的研究[J];土壤通报;2005年03期

10 ;Soil degradation: a global problem endangering sustainable development[J];Journal of Geographical Sciences;2002年02期

，

本文编号：622643