[发明专利]一种淀粉包膜材料及其在包膜缓控释肥料中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种淀粉包膜材料及其在包膜缓控释肥料中的应用，属于材料与肥料技术领域。

背景技术

目前，由于化肥的不合理使用和化肥的淋失、转化、挥发等原因，造成了巨大的资源浪费和严重的环境污染。因此，如何把肥料应用与农作物的产量、质量以及环境保护有机地结合起来，已经成为肥料领域研究中特别关注的焦点。

上世纪80年代以来，美国、日本、加拿大等发达国家都将研究重点由科学施肥技术转向新型缓控释肥料的研制，力求从改变化肥自身的特性来大幅度提高肥料的利用率。缓控释肥料可以实现肥料养分释放、土壤养分供应和植物养分吸收的平衡和协调，不但可以提高肥料利用率，降低施肥量，减轻不合理施肥对环境和农产品的污染，同时可以做到一次性施肥，更便于在我国农业分散经营的条件下推广。

从国内外缓控释肥料研究和应用现状看，包膜型缓控释肥料代表了缓控释肥料的发展方向。包膜型缓控释肥料的制造过程通常不涉及化肥的化学反应，通过包膜材料的成分和结构的调整，还能灵活地调节其释放特性，在技术和经济上具有较大优势。包膜型缓控释肥料养分释放几乎不受土壤微生物、温度等环境因素的影响，肥效较为稳定。但是，由于成本较高，如一股的硫包衣和有机聚合物包膜尿素的成本为尿素的3～8倍，限制了其在大田作物上的广泛应用，多用于非农业市场(高尔夫球场、苗圃、专业草坪、景观园艺)，仅有10％用于农业，且主要是用在经济价值高的蔬菜、草莓、柑橘等，用在大田粮食作物上的比例就更少。

我国是农业大国，化肥用量很大。将缓控释肥料在我国进行大面积推广，必须研发出能够应用于大田作物、缓控释效果好、同时成本又低廉的缓控释肥料。而解决问题的关键是开发生产性能优良、廉价的包膜材料。

目前，已研究和应用的包膜材料可分为无机物粉末、有机聚合物、环境友好型材料三大类。无机物粉末作为包膜材料的优点是材料来源广泛、价格低，肥料养分释放完了以后，残留在土壤中空壳能够自行破碎，不仅对土壤环境无污染而且还有改善土壤结构、提供某些微量元素的作用；其缺点是缓控释效果差，养分含量低，未能真正达到包膜缓控释肥料的要求。一股说来，有机聚合物形成的包膜比硫磺等无机物形成的膜具有更好的阻水性能，包膜表面更光滑更薄，缓控释效果也更好；其缺点是聚合物成本高，残留在土壤中的聚合物空壳不易降解，容易造成土壤环境污染。目前，在环境友好型材料方面的研究主要集中在一些水溶性聚合物和天然产物上，特别是一些天然高分子，由于其缓控释效果好、易降解、对环境友好而成为研究的重点，这些物质来源广泛、价格低廉，因而具有广阔的发展前景。

选用价格便宜、对土壤和水源没有污染、可生物降解的高分子材料越来越受到人们的关注。目前研究较多的是采用淀粉、壳聚糖等天然高分子材料与可生物降解的聚合物材料(如聚乙烯醇、聚乳酸等)共混。吴春华等人(吴春华，安鑫南，刘应隆，南京林业大学学报(自然科学版)，2002，5，21～23)以芭蕉芋淀粉与聚乙烯醇为原料，在交联剂的作用下，制得包膜料液，用此料液给尿素涂膜，制得包膜尿素。将包膜尿素与未包膜尿素的性能进行对比试验，结果表明，此包膜尿素缓释性能良好，且有保水性，抗结块性。此包膜材料具有可生物降解、无环境污染等特点。但是，所制备的包膜尿素肥料中尿素的含量低于10％。陈强等人(陈强，张文清，吕伟娇，高分子材料科学与工程，2005，3，290～293)采用壳聚糖、聚乙烯醇、淀粉为基本原料，采用共混、交联的方法制备出缓释化肥包膜材料也具有可生物降解、无环境污染等特点。李东坡申请的中国专利(一种用于生产包膜肥料的膜材料及其制备工艺，公开号CN 101200393A；醋酸酯淀粉包膜控释尿素肥料及制备工艺，公开号CN 101200400A)描述了淀粉经化学改性制备高取代度醋酸酯淀粉，进一步利用高取代度醋酸酯淀粉与其他物质配制成包膜材料对尿素进行包膜，制得醋酸酯淀粉包膜尿素肥料。唐华丽等人(唐华丽，熊汉国，赵琳琳，现代塑料加工应用，2008，4，16～19)以乙酰化淀粉100份、聚乙烯醇85份、纳米二氧化硅5份、六次甲基四胺14份、甘油12份制成膜材料，研究表明该复合膜材料对尿素具有一定的控制释放作用。

本发明以价廉、环境友好的淀粉、纤维素、腐植酸等天然高分子及其衍生物为主要原料，通过共混并对其进行交联改性，制备出化肥缓(控)释剂，即包膜材料，再将其应用于农用化肥的包覆上，从而制备出性能良好的缓控释肥料。这种缓控释肥料价格便宜，包膜材料易降解，对土壤和水源无污染，是一种很有开发前景的缓控释肥料。

发明内容