【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于農(nóng)作物增產(chǎn)，涉及一種具有緩釋功能的納米纖維素基復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、植物的生長發(fā)育過程，大體可分為3個階段，即營養(yǎng)生長階段、營養(yǎng)生長和生殖生長并進(jìn)階段以及生殖生長階段。在第三生長階段，籽粒形成后就進(jìn)入灌漿期，灌漿期是指將通過光合作用產(chǎn)生的淀粉、蛋白質(zhì)和積累的有機(jī)物質(zhì)通過同化作用將它們儲存在籽粒里的一個階段，這一時期的階段以根外施肥為主，灌漿期使用葉面肥及時補(bǔ)充磷鉀肥和微量元素水溶肥可以促進(jìn)灌漿過程的順利進(jìn)行。
2、根外施肥的主要方式多為葉面施肥，以液體噴霧的方式將營養(yǎng)成分噴灑于植物葉片表面，經(jīng)過葉片的滲透擴(kuò)散和主動吸收將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運至葉片內(nèi)部，供植株吸收利用。其優(yōu)勢在于：（1）由于不需通過土壤施肥，避免某些礦質(zhì)元素和生理活性因子在土壤中固定和分解，因此葉面施肥可以提高肥料的利用效率；（2）與土壤施肥相比，葉面施肥的用肥量僅為土壤施肥的1/10~1/4，可以減少大量的土壤施肥，避免過量施用化學(xué)肥料對土壤和水源造成的污染；（3）葉面施肥目標(biāo)性更強(qiáng)，可以針對作物的不同生長時期和不同的生長環(huán)境噴施作物生長所需要的營養(yǎng)元素，快速矯正和改善作物的缺素癥狀，促進(jìn)植株生長，提高產(chǎn)量和品質(zhì)；（4）葉面施肥為液態(tài)霧狀噴灑，在補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)的同時，可在葉片表面形成保護(hù)膜，抑制有害微生物在葉片表面的繁殖和破壞，提高活性酶等的機(jī)能，達(dá)到防病抑菌，促進(jìn)植物生長的功效。
3、當(dāng)前，市面上的葉面肥種類眾多，主要有無機(jī)營養(yǎng)型、激素調(diào)節(jié)型、生物型等等，主要功能是為作物提供營養(yǎng)元素，調(diào)節(jié)作物生長。但是，由于原料來源
4、緩控釋技術(shù)最早應(yīng)用于藥物治療中，采用生物手段將藥物包覆，在體內(nèi)緩慢釋放達(dá)到適應(yīng)個體吸收規(guī)律、發(fā)揮最大療效的目的。緩/控釋肥料即利用該技術(shù)原理，通過在肥料顆粒表面包覆一層防水材料膜殼，使液態(tài)水無法通過，暫時隔離肥料顆粒與外界，使肥料在一段時間內(nèi)于土壤中緩慢釋放或控制其釋放速率以吻合農(nóng)作物生長周期。緩/控釋肥料具有土壤氮元素流失率小，作物一次施肥利用率高的特點，可減少過度葉面過度施肥帶來的環(huán)境污染問題，相較于傳統(tǒng)化肥在農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)方面具有顯著的意義。
5、為了解決葉面肥存在的環(huán)境污染、濃度不易控制等問題，亟需對現(xiàn)有的葉面肥的制備工藝進(jìn)行改進(jìn)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種具有緩釋功能的納米纖維素基復(fù)合材料及其制備方法，本專利技術(shù)以海藻酸鈉和殼聚糖為凝膠載體，通過凝膠法制備了裝載復(fù)合肥料的復(fù)合水凝膠微珠，并通過與β-環(huán)糊精和膨潤土的復(fù)合來達(dá)到分階段緩釋功能，以本專利技術(shù)制備得到的納米纖維素基復(fù)合材料作為葉面肥使用可以在農(nóng)作物生長發(fā)育的不同階段產(chǎn)生不同的釋放速率和釋放效果，在實際生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
2、為達(dá)此目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種具有緩釋功能的納米纖維素基復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括：
4、（ⅰ）將磷酸氫二銨、硫酸鉀、鉬酸銨、硝酸鈣、硫酸鋅、硫酸鎂、硫酸銅、蛋白酶和纖維素酶混合球磨后得到復(fù)合肥料；將β-環(huán)糊精加入硅烷偶聯(lián)劑溶液中，混合均勻后進(jìn)行加熱回流反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌和干燥后得到氨基化環(huán)糊精；將所述氨基化環(huán)糊精加入聚乳酸溶液中，混合反應(yīng)后得到接枝改性環(huán)糊精；將所述接枝改性環(huán)糊精分散于n，n-二甲基甲酰胺中得到環(huán)糊精溶液，向所述環(huán)糊精溶液中加入所述復(fù)合肥料，混合均勻后冷凍干燥，得到包覆改性復(fù)合肥料；
5、（ⅱ）向納米纖維素溶液中加入檸檬酸，混合均勻后得到第一反應(yīng)液，將所述第一反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌和干燥后得到檸檬酸改性納米纖維素；將所述檸檬酸改性納米纖維素浸泡于乙醇中并加熱，使得所述檸檬酸改性納米纖維素在所述乙醇中充分溶脹，形成懸浮液；向所述懸浮液中加入l-半胱氨酸，混合均勻后得到第二反應(yīng)液，對所述第二反應(yīng)液進(jìn)行加熱以發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌和干燥后得到接枝改性納米纖維素；
6、（ⅲ）將膨潤土加入硅烷偶聯(lián)劑溶液中，加熱并攪拌以發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過濾、洗滌和干燥后得到氨基改性膨潤土；將十六烷基三甲基溴化銨、多羧基金屬螯合劑和羥基鋁柱撐劑分散于去離子水中，混合均勻后得到復(fù)合改性溶液；將所述氨基改性膨潤土分散于去離子水中，混合均勻后得到膨潤土懸浮液，向所述膨潤土懸浮液中滴加所述復(fù)合改性溶液，滴加過程中持續(xù)攪拌并加熱，全部滴加完成后繼續(xù)加熱一段時間，隨后經(jīng)過濾、洗滌和干燥后得到復(fù)合改性膨潤土；
7、（ⅳ）將殼聚糖、海藻酸鈉和去離子水混合，攪拌均勻后得到混合液；向所述混合液中加入所述包覆改性復(fù)合肥料、所述接枝改性納米纖維素和所述復(fù)合改性膨潤土，經(jīng)超聲分散處理得到復(fù)合溶膠；將所述復(fù)合溶膠逐滴滴入鈣鹽溶液中并浸泡一段時間，得到水凝膠微珠前體；將所述水凝膠微珠前體撈出后浸泡于硫酸鹽溶液中，得到復(fù)合水凝膠微珠；所述復(fù)合水凝膠微珠經(jīng)冷凍干燥后得到所述納米纖維素基復(fù)合材料。
8、本專利技術(shù)以海藻酸鈉和殼聚糖為凝膠載體，并通過與β-環(huán)糊精和膨潤土的復(fù)合來達(dá)到分階段緩釋功能，通過溶膠凝膠法制備了裝載復(fù)合肥料的復(fù)合水凝膠微珠，經(jīng)冷凍干燥后形成了納米纖維素基復(fù)合材料，以本專利技術(shù)制備得到的納米纖維素基復(fù)合材料作為葉面肥使用可以在農(nóng)作物生長發(fā)育的不同階段產(chǎn)生不同的釋放速率和釋放效果，在實際生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
9、在農(nóng)作物生長發(fā)育的前期為營養(yǎng)生長階段，此階段主要以土壤施肥為主，葉面施肥為輔，因此，在此階段的葉面肥的肥料釋放速率不宜過高，否則會導(dǎo)致肥力過剩，本專利技術(shù)制備得到的納米纖維素基復(fù)合材料在施肥前期以復(fù)合凝膠體系為主，而復(fù)合凝膠體系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且不易吸水，同時，在復(fù)合肥料之外還存在β-環(huán)糊精、膨潤土和凝膠體系三層緩釋屏障，此時的復(fù)合肥料很難穿過這三層緩釋屏障滲出至外界環(huán)境中，因此，此時的復(fù)合肥料的釋放速率較低，可以搭配土壤施肥同步進(jìn)行。
10、在農(nóng)作物生長發(fā)育的中期為營養(yǎng)生長和生殖生長并進(jìn)階段，此階段以土壤施肥和葉面施肥并行，在此階段的葉面肥的肥料釋放速率處于中等水平，本專利技術(shù)制備得到的納米纖維素基復(fù)合材料在施肥中期以膨潤土體系為主，此時，凝膠屏障因長時間吸水而分解，凝膠表面的孔徑逐漸增大而失去了緩釋屏障作用，此時復(fù)合肥料被β-環(huán)糊精包合并吸附至膨潤土層間，因此在復(fù)合肥料之外還存在β-環(huán)糊精和膨潤土兩層緩釋屏障，此時的復(fù)合肥料穿過β-環(huán)糊精和膨潤土兩層緩釋屏障即可滲出至外界環(huán)境中，因此，此時的復(fù)合肥料的釋放速率處于中等水平，并隨時施肥時間逐漸提高。
11、在農(nóng)作物生長發(fā)育的后期為生殖生長階段，此階段以葉面施肥為主，土壤施肥為輔，在此階段的葉面肥的肥料釋放速率較高，本專利技術(shù)制備得到的納米纖維素基復(fù)合材料在施肥后期以β-環(huán)糊精體系為主，此時，隨著納米纖維素基復(fù)合材料的持續(xù)吸水溶本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種具有緩釋功能的納米纖維素基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅰ）中，所述復(fù)合肥料中包括如下重量份的各組分：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅰ）中，所述硅烷偶聯(lián)劑溶液由硅烷偶聯(lián)劑和乙醇水溶液組成；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅱ）中，所述納米纖維素溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5~1.5wt%；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅱ）中，所述檸檬酸改性納米纖維素在所述乙醇中的浸泡時間為2~3h；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅲ）中，所述硅烷偶聯(lián)劑溶液由硅烷偶聯(lián)劑和乙醇水溶液組成；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅲ）中，所述復(fù)合改性溶液中十六烷基三甲基溴化銨的濃度為0.1~0.25mol/L；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（Ⅳ）中，所述混合液中殼聚糖的濃度為10~20mg/mL；
9.根據(jù)權(quán)利
10.一種采用權(quán)利要求1至9任一項所述的制備方法制備得到的具有緩釋功能的納米纖維素基復(fù)合材料。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有緩釋功能的納米纖維素基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅰ）中，所述復(fù)合肥料中包括如下重量份的各組分：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅰ）中，所述硅烷偶聯(lián)劑溶液由硅烷偶聯(lián)劑和乙醇水溶液組成；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅱ）中，所述納米纖維素溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5~1.5wt%；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（ⅱ）中，所述檸檬酸改性納米纖維素在所述乙醇中的浸泡時間為2~3h；
6.根據(jù)權(quán)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃仁亮，劉朝輝，蘇榮欣，
申請(專利權(quán))人：天津永續(xù)新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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