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肥料用聚合物乳液包膜材料的制备及缓释性能研究武汉诺维凯生物材料有限公司叶楚平聚合物乳液包膜材料的优点不使用有机溶剂，不会造成有机溶剂污染。生产工艺简洁，勿需溶剂回收设备成膜温度低，干燥速度快，缓释性能较好一、意义将一定量的M1、M2单体、乳化剂、去离子水等制成预乳化液，装在恒压滴液漏斗中备用，在装有回流冷凝管、电动搅拌器、恒压滴液漏斗和温度计的四口烧瓶中，加入适量的单体、乳化剂、去离子水等，通入N2，边升温边搅拌，升温至适宜的温度后加入部分引发剂溶液促使反应发生，当溶液有蓝光出现时；将预乳化液和剩余的引发剂溶液在2～3h滴入四口烧瓶中反应，反应完成后降温，过滤出料。二、聚合物乳液制备三、乳液性能测试•外观：肉眼观察。•不挥发物测量：按GB/T2793-1995规定方法测定。•吸水率：按GB／T1738—1979测定，将乳液均匀涂布在洁净的玻璃板上成膜，在80℃下烘2h后称量；将涂覆有乳液的玻璃板浸入蒸馏水中，放置24h后准确称量，按下式计算乳胶膜的吸水率：吸水率(%)式中，m。、m1、m2分别为玻璃板质量，涂层+玻璃板质量，涂层+玻璃板+水质量，单位克（g）。m2-m1m1-m0x100•黏度：按GB／T1723－1993的规定测定。•钙离子稳定性：取少量乳液，与质量分数为5％的氯化钙溶液按1：4的质量比混合、摇匀，静置48h；观察乳液是否凝聚、分层、破乳。如不凝聚、不分层、不破乳，表明乳液的钙离子稳定性合格。•冻融稳定性：将10g乳液置于15mI塑料瓶中，在一20℃±1℃的冰箱中冷冻18h，再于23℃下融化；经过两次循环后，放置一段时间，观察乳液的恢复情况。如不破乳，表明乳液的冻融稳定性合格。•稀释稳定性：用水将乳液稀释到固体质量分数为10％，密封静置一定时间，观察乳液是否分层。如不分层，表明乳液的稀释稳定性合格。•贮存稳定性：将一定量的乳液置于阴凉处密封，室温保存，定期观察乳液有无分层或沉淀现象。如不分层或无沉淀，表明乳液的贮存稳定性合格。•红外光谱(IR)分析：将乳液均匀地涂在载玻片上成膜；取下乳胶膜。放入索式提取器中，用四氢呋喃抽提24h；将抽提后的乳胶膜用美国Mcolet公司的Nexus型傅立叶红外光谱仪测定。四、缓释性能测试•转鼓包膜工艺选择尿素粒径在2－5mm的圆状颗粒肥料，将圆状颗粒肥料置于转鼓包膜机中，开动转鼓包膜机，在一定温度下用热风预热肥料，然后，热风温度控制在30-40℃左右，用双流体喷咀在雾化压力4KPa，以每分钟2g的速度将聚合物乳液喷涂在颗粒状肥料的表面上，使其聚合物乳液形成膜。不断吹风充分干燥以除去膜层中所含水分，停机，将包好的肥料放出，冷却后即为成品聚合物包膜的缓释肥料。•水溶法测试缓释性能：即用水在特定温度下浸泡包膜尿素肥料，采用对二甲氨基苯甲醛与分光光度法测定浸出液中尿素CO（NH2）2的吸光度，根据包膜尿素在水中的养分累积释放率曲线从而计算一定时间内尿素养分的溶出量。H3CNH3CCHO+H3CNH3CHCN—C——NH2ONH2—C——NH2O五、结果与讨论1.单体M1用量对乳胶膜吸水率的影响说明：1.采用预乳化法、保持其它反应条件不变时,由图1可以看出，改变M1的用量对乳胶膜的吸水率有明显影响。随着M1用量的增大，乳胶膜的吸水率逐渐降低。2.在实验中观察到，随着M1用量的增加，乳液的黏度增大，凝胶物增多.3.当M1的质量分数超过8％后，乳液不稳定。其最佳质量分数为6％～8％。图1.单体M1用量对乳胶膜吸水率的影晌05101520253012345678单体M1用量（%)吸水率%五、结果与讨论2.引发剂用量对乳液黏度的影响图2 引发剂用量对乳液黏度的影响0510152025303540455012345引发剂用量（%）黏度(mPa.S)说明：1.从图2可以看出，引发剂用量增加，乳液黏度增加，因为引发剂用量增大，反应速度加快，聚合物的分子量增大，分子的流动性变小，黏度增大。2.为了使乳液能顺利喷涂在颗粒肥料表面，黏度不能大，否则，不容易喷涂。3.黏度大，乳液的稳定性变差，适宜的用量在1－3.5较为合适。五、结果与讨论3.乳化剂用量对乳液黏度的影响图3.乳化剂的用量对黏度的影响010203040506070809010012345乳化剂 用量（%）黏度（mPa.S)1.乳化剂对乳液黏度的影响如图3所示。乳化剂随着用量增大，乳液的黏度增大，因为乳化剂用量大，反应体系中乳胶粒的数目多，乳胶粒的平均粒径减小，分布变宽。乳胶膜的吸水率也会随之增加，2.乳化剂用量较少时，乳液容易分层。综合考虑，乳化剂用量选择在1％～2％较为适宜。五、结果与讨论4.反应温度对单体转化率和乳液外观的影响反应温度对单体转化率和乳液外观有较大影响。因为温度高，引发速率快，聚合反应难于控制，乳液粒子大，甚至会导致乳液爆聚，从而破坏乳液的稳定性，乳液外观呈乳白色；温度太低，则反应速度慢，单体转化率低。如表1所示：表1.反应温度对单体转化率和乳液外观的影响反应温度60－6565－7070－7575－8080－85单体转化率（%）乳液外观6065869899乳白色，有大量残留单体乳白色，有残留单体乳白色兰光，有残留单体乳白色兰光，有极少量残留单体乳白色，有凝胶现象五、结果与讨论5.共聚物的红外光谱图在1730cm_1处能观察到羰基的特征吸收峰，在3027cm－1、3028cm－1处可以看到苯环C—H的伸缩振动吸收峰，在1602cm－1、1453cm-1处可以看到苯环的骨架振动吸收峰，在760cm－1、695cm－1处为单取代苯环的C—H面外弯曲振动吸收峰；在l000～1140cm－1处的吸收峰是共聚物中的C—O键振动吸收峰。3027cm－1处是一胺基吸收峰，表明合成的共聚物中确实引入了胺基。4000.03600320028002400200018001600140012001000800600450.0104.8106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126126.7cm-1%T3433.213027.572929.171731.711602.441453.881160.13760.84698.55图4.聚合物的IR谱图五、结果与讨论6.主要产品的性能性能novocote3novocote6novocote8novocote9外观乳白色有兰光乳白色有兰光乳白色有兰光乳白色PH值6.0－8.06.0－8.06.0－8.06.0－8.0不挥发份（%）30.0±235.0±240.0±245.0±2钙离子稳定性合格合格合格合格稀释稳定性合格合格合格合格冻融稳定性合格合格合格合格贮存稳定性（6个月）合格合格合格合格武汉诺维凯生物材料有限公司生产的聚合物乳液包膜材料产品六、缓释性能评价1.Novocote系列包膜尿素缓释肥在水中释放曲线图5.Novocote系列包膜尿素缓释曲线01020304050607080901001234567891011释放时间（d）释放率（%）novocote3novocote6novocote8novocote9六、缓释性能评价2.乳液用量与包膜尿素释放率关系图6.乳液用量与包膜尿素释放率的关系01020304050607080901001234567891011乳液用量（%）释放率（%）七、结论•包膜材料的合成与单体、乳化剂和引发剂的用量有关，选择合适的单体，控制适宜的单体用量，能形成耐水性较好的乳胶膜，增加包膜缓释肥料的缓释效果；乳化剂用量也要适量，若过量，也会增加包膜缓释肥的水溶性，达不到较好的缓释效果；引发剂对乳液的稳定性，乳液的成膜性能也有很大的影响。•反应温度对单体转化率和乳液外观有影响,因为温度高，引发速率快，聚合反应难于控制，乳液粒子大，甚至会导致乳液爆聚，从而破坏乳液的稳定性，乳液外观呈乳白色；温度太低，则反应速度慢，单体转化率低。•缓释肥料的缓释效果与包膜材料的用量和乳液的成膜性能有关。要制备性能较好的缓释包膜材料，综合考虑各种因素是对每一个聚合物包膜缓释肥材料研究科研工作者的考验。欢迎选购湖北富邦科技股份有限公司产品