本發(fā)明屬于肥料領域，具體涉及一種緩釋肥料用的可生物降解的復合包膜材料及其制備方法。

背景技術：

近年來，由于肥料的流失和低效利用，已經(jīng)造成了嚴重的資源浪費和巨大的經(jīng)濟損失，更重要的是對人體、大氣、土壤和糧食造成了嚴重的污染。因此，如何提高肥料的利用率，把肥料的應用與農(nóng)作物的產(chǎn)量、質量以及環(huán)境保護有機地結合起來，已經(jīng)成為肥料研究領域中特別關注的焦點。

自上世紀50年代以來，歐美和日本等發(fā)達國家先后從合理的分配肥料養(yǎng)分和科學的施肥技術轉向長效的緩控釋肥料的研制，力求以改變肥料本身的特性來提高肥料的利用率。從國內外緩控釋肥料的發(fā)展和應用現(xiàn)狀看，包膜包衣類緩控釋肥料代表了緩控釋肥料的發(fā)展方向。不僅是因為其養(yǎng)分釋放的靈活性和穩(wěn)定性，而且更重要的是它可以實現(xiàn)肥料養(yǎng)分釋放、土壤養(yǎng)分供應和植物養(yǎng)分吸收三者相互協(xié)調和匹配。因而其對提高肥料利用率，減少肥料的施用數(shù)量和次數(shù)，減輕不合理施肥對環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品的污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，建設“資源節(jié)約”和“環(huán)境友好”的兩型社會具有非常重大的實際意義。

在我國農(nóng)業(yè)分散經(jīng)營的條件下要推廣應用緩控釋肥料，特別是大面積包膜包衣類緩控釋肥料，就必須研發(fā)出能夠應用于大田作物、緩控釋效果好、同時價格又低廉的品種。而解決問題的關鍵是開發(fā)性能優(yōu)良、成本低廉和對環(huán)境友好的包膜材料。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種營養(yǎng)全面且保水性能優(yōu)異的緩釋肥料用的可生物降解的復合包膜材料及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種緩釋肥料用的可生物降解的復合包膜材料，其特征在于，首先配制中性的氫氧化鈉-鹽酸羥胺-異丙醇混合液，其次將海藻酸鈉中活潑的羥基與氯乙酸乙酯反應，修飾海藻酸鈉；然后以修飾海藻酸鈉、纖維素和辛烯基琥珀酸酐反應，最后與丙烯酸乳液復配，填充膨潤土，制得到一種緩釋肥料用的可生物降解的復合包膜材料。

所述的緩釋肥料用的可生物降解的復合包膜材料，其特征在于，其由如下步驟制備而成：

（1）將鹽酸羥胺加入到異丙醇中，混合攪拌均勻，得到鹽酸羥胺-異丙醇溶液；將氫氧化鈉加入到異丙醇中，混合攪拌均勻，得到氫氧化鈉-異丙醇溶液；在攪拌條件下，將氫氧化鈉-異丙醇溶液逐滴加入到鹽酸羥胺-異丙醇溶液中，至體系的ph為中性，得到混合液，備用；

（2）將海藻酸鈉和氫氧化鈉加入到異丙醇中，加入氯乙酸乙酯，室溫攪拌1-1.5h，然后升溫至75-80℃，恒溫磁力攪拌4-6h，降低溫度至30-35℃，逐滴加入步驟（1）所得的混合液，室溫磁力攪拌4-5h，過濾，用甲醇洗滌濾餅2-3次，干燥，得到修飾海藻酸鈉；其中海藻酸鈉、氫氧化鈉、異丙醇、氯乙酸乙酯和步驟（1）所得的混合液的質量比為1：0.2-0.3：5-6：0.1-0.15：0.2-0.3；

（3）將修飾海藻酸鈉、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、n，n-二甲基乙酰胺按1：0.5-0.6：0.2-0.3：6-8的質量比加入到反應容器中，混合攪拌均勻，加入辛烯基琥珀酸酐，調節(jié)體系ph為8-9，升高溫度至55-65℃，恒溫磁力攪拌反應6-8h，調節(jié)體系ph為6-7，加入檸檬酸、焦磷酸鈉和甘油，升高溫度至80-85℃，恒溫磁力攪拌2-4h，冷卻，備用；其中修飾海藻酸鈉、辛烯基琥珀酸酐、檸檬酸、焦磷酸鈉和甘油的質量比為1：0.15-0.2：0.15-0.2：0.1-0.12：0.3-0.4；

（4）在室溫下，將步驟（3）的產(chǎn)物和丙烯酸乳液按1：0.25-0.4的質量比混合攪拌均勻，加入膨潤土，超聲震蕩分散30-40min，得到緩釋肥料用的可生物降解的復合包膜材料，其中步驟（4）的產(chǎn)物和膨潤土的質量比為1：0.15-0.2。

3、根據(jù)權利要求書2所述的緩釋肥料用的可生物降解的復合包膜材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中鹽酸羥胺-異丙醇溶液為8-10%的鹽酸羥胺-異丙醇溶液，氫氧化鈉-異丙醇溶液為8-10%的氫氧化鈉-異丙醇溶液。

所述的緩釋肥料用的可生物降解的復合包膜材料的制備方法，其特征在于，步驟（4）中的膨潤土為平均粒徑為80-100μm的膨潤土。

所述的緩釋肥料用的可生物降解的復合包膜材料，其特征在于，所述的復合包膜材料在緩釋肥料中的應用方式為：將肥料顆粒置于流化床中進行預熱10-15min，溫度為50-70℃；利用噴頭或噴頭組將上述復合包膜材料噴涂到預熱的肥料顆粒表面，同時鼓吹70-90℃的熱風對肥料進行干燥制成包膜型緩釋肥料。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明將海藻酸鈉中活潑的羥基與氯乙酸乙酯反應，將-oh轉化為-och2cooh，修飾海藻酸鈉，羧基溶解于水的能力大于羥基，使得海藻酸鈉具有更高的水溶性，同時活潑羥基減少使其水溶液化學穩(wěn)定性提高，其溶液的粘度降低，致使纖維素分子更均勻地進入其分子鏈之間，更易與辛烯基琥珀酸酐發(fā)生反應，海藻酸鈉、纖維素和辛烯基琥珀酸酐三元接枝所形成的交聯(lián)網(wǎng)絡結構的聚合物，交聯(lián)網(wǎng)絡結構表面積較大，疏松又多孔又有較大表面積的網(wǎng)絡結構，以其包覆制備的緩釋肥料，具有更強的吸附水分子和養(yǎng)分的能力，使得緩釋肥料具有優(yōu)異的保水保肥的能力；而且海藻酸鈉本身能夠刺激作物生長，提高光合作用和酶活力，促進葉綠素的形成，擁有很好的螯合能力，促進植物對養(yǎng)分的吸收，提高作物的抗病、抗逆性，改善品質，增加產(chǎn)量。本發(fā)明加入丙烯酸乳液，是為了增加包覆材料與肥料顆粒之間的粘結性，降低肥料顆粒的滲透能力，延長肥料生物降解的時間，從而增長肥料的作用周期。本發(fā)明的復合包膜材料，其主體海藻酸鈉、纖維素、丙烯酸乳液均為無毒，生物可降解材料，成本低廉，制備方法簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，其生產(chǎn)和應用具有環(huán)境友好性。

具體實施方式

本實施例的緩釋肥料用的可生物降解的復合包膜材料，其由如下步驟制備而成：

（1）將鹽酸羥胺加入到異丙醇中，混合攪拌均勻，得到鹽酸羥胺-異丙醇溶液；將氫氧化鈉加入到異丙醇中，混合攪拌均勻，得到氫氧化鈉-異丙醇溶液；在攪拌條件下，將氫氧化鈉-異丙醇溶液逐滴加入到鹽酸羥胺-異丙醇溶液中，至體系的ph為中性，得到混合液，備用；

（2）將海藻酸鈉和氫氧化鈉加入到異丙醇中，加入氯乙酸乙酯，室溫攪拌1.5h，然后升溫至80℃，恒溫磁力攪拌6h，降低溫度至35℃，逐滴加入步驟（1）所得的混合液，室溫磁力攪拌5h，過濾，用甲醇洗滌濾餅3次，干燥，得到修飾海藻酸鈉；其中海藻酸鈉、氫氧化鈉、異丙醇、氯乙酸乙酯和步驟（1）所得的混合液的質量比為1：0.3：6：0.15：0.3；

（3）將修飾海藻酸鈉、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、n，n-二甲基乙酰胺按1：0.6：0.3：8的質量比加入到反應容器中，混合攪拌均勻，加入辛烯基琥珀酸酐，調節(jié)體系ph為8-9，升高溫度至65℃，恒溫磁力攪拌反應8h，調節(jié)體系ph為6-7，加入檸檬酸、焦磷酸鈉和甘油，升高溫度至85℃，恒溫磁力攪拌4h，冷卻，備用；其中修飾海藻酸鈉、辛烯基琥珀酸酐、檸檬酸、焦磷酸鈉和甘油的質量比為1：0.15：0.2：0.12：0.4；

（4）在室溫下，將步驟（3）的產(chǎn)物和丙烯酸乳液按1：0.3的質量比混合攪拌均勻，加入膨潤土，超聲震蕩分散40min，得到緩釋肥料用的可生物降解的復合包膜材料，其中步驟（4）的產(chǎn)物和膨潤土的質量比為1：0.15。

本實施例的步驟（1）中鹽酸羥胺-異丙醇溶液為10%的鹽酸羥胺-異丙醇溶液，氫氧化鈉-異丙醇溶液為10%的氫氧化鈉-異丙醇溶液。

本實施例的步驟（4）中的膨潤土為平均粒徑為100μm的膨潤土。