一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法技術(shù)

技術(shù)編號(hào)：42561891 閱讀：26 留言：0更新日期：2024-08-29 00:31

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法，涉及了一種保水性緩釋型肥料的制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)的目的是解決現(xiàn)有肥料使用過程中淋溶損失，導(dǎo)致水和肥料的利用率低，成本高，環(huán)境污染的問題。包括以下步驟：一、制備檸檬酸淀粉酯；二、制備檸檬酸?氨基甲酸淀粉酯；三、制備檸檬酸?氨基甲酸淀粉酯水凝膠塊；四、制備多網(wǎng)絡(luò)的檸檬酸?氨基甲酸淀粉酯水凝膠緩釋肥。天然聚合物能維持自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在農(nóng)業(yè)保水、土壤增肥、改善土壤理化環(huán)境等性質(zhì)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。將其與緩釋肥料相結(jié)合能夠得到一種吸水保水和緩釋肥料等多種功能，這種新型多功能材料能夠提高肥料的利用率，發(fā)明專利技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，工藝過程周期短且可微生物降解。

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【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種酯化淀粉水凝膠緩釋肥的制備方法。

技術(shù)介紹

1、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模急劇提高，為了滿足人口急速增長對(duì)糧食日益增長的需求，人們廣泛使用化肥來提高作物產(chǎn)量。然而化肥中氮（50-60%）、磷（50-60%）和鉀（10-25%）的低利用效率仍然是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素，而未使用的化肥濃縮液，通過淋濾進(jìn)入水道中破壞了土壤的品質(zhì)，形成了廣闊的海洋“死區(qū)”，氣體n2o的大量排放也容易導(dǎo)致氣候變化加劇溫室效應(yīng)造成了污染。肥料的攝入量太多不僅會(huì)引起人力、物力的損失，最終造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和人類健康問題。

2、因此，人們開發(fā)出了緩釋肥料（srf），可以調(diào)節(jié)養(yǎng)分的釋放速率，以充分滿足植物的吸收需求。促進(jìn)了農(nóng)作物產(chǎn)量，并緩解由肥料不完全利用引發(fā)的環(huán)境問題。緩釋肥料將是21世紀(jì)肥料產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向，并被稱其為“智能型”或“環(huán)境友好型”肥料。緩釋肥料分為包裹性緩釋肥、包膜型緩釋肥、添加劑型緩釋肥三類。盡管緩釋肥料這一觀點(diǎn)很早就被提出，但是現(xiàn)有緩釋肥料存在一定的缺憾，主要表現(xiàn)為：成本高，包膜材料難降解，施入土壤易造成二次污染，主要原因是采用了有機(jī)材料作為溶劑與包膜材料，且研制的設(shè)備耗能大。隨著國家的發(fā)展和人們對(duì)生活水平的提高，環(huán)保問題越來越被人們所重視。為了緩解這些問題，基于淀粉聚合物的緩釋肥料代表了通過用生物可降解聚合物生產(chǎn)出的新一代肥料。除了控制養(yǎng)分釋放速率外，這些產(chǎn)品還具有良好的保水功能，提高了土壤質(zhì)量，并減少了與常規(guī)肥料相關(guān)的負(fù)面影響。同時(shí)這些天然聚合物資源豐富、價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)便可以節(jié)約工業(yè)生產(chǎn)的成本。

<p>技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本專利技術(shù)具有良好的保水性其目的是要解決現(xiàn)有尿素的利用率低，可用于干旱地區(qū)的種植，以及其他緩釋肥料制備的工藝復(fù)雜，材料成本高，包覆材料在土壤中不可被降解，污染環(huán)境的問題，提供一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法。

2、一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法是按以下步驟完成的：

3、一、制備檸檬酸淀粉酯：

4、①將檸檬酸、木薯淀粉混合均勻，放入聚四氟乙烯的微波反應(yīng)釜中；在加入水和乙醇的混合溶液，用naoh溶液調(diào)節(jié)分散液的ph至5左右，然后將分散液放入微波反應(yīng)器中進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到檸檬酸淀粉酯粗產(chǎn)品。

5、②首先用無水乙醇對(duì)檸檬酸淀粉酯粗產(chǎn)品進(jìn)行清洗，然后進(jìn)行干燥，最后進(jìn)行研磨，得到檸檬酸淀粉酯。

6、步驟一②中乙醇洗滌次數(shù)為5次~8次；

7、步驟一②中烘干溫度為55℃~65℃。

8、二、制備檸檬酸-氨基甲酸淀粉酯：

9、①將上述制備的檸檬酸淀粉、尿素和氯化銨混合均勻，再進(jìn)行研磨，得到混合粉末；將混合粉末轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，再向反應(yīng)釜中加入無水乙醇和去離子水，再將反應(yīng)釜密封進(jìn)行酯化反應(yīng)，得到檸檬酸-氨基甲酸淀粉酯粗品。

10、②首先使用無水乙醇與去離子水的混合液對(duì)檸檬酸-氨基甲酸淀粉酯粗品進(jìn)行清洗、然后進(jìn)行干燥，再進(jìn)行研磨，得到檸檬酸-氨基甲酸淀粉酯。

11、步驟二②中無水乙醇與去離子水的混合液洗滌次數(shù)為5次~8次；

12、步驟二②中烘干溫度為55℃~65℃。

13、三、制備檸檬酸-氨基甲酸淀粉酯水凝膠緩釋肥：

14、①將步驟二中獲得的檸檬酸-氨基甲酸淀粉酯加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%殼聚糖溶液中，持續(xù)攪拌，同時(shí)加入丙烯酰胺、過硫酸銨、n.n’-亞甲基雙丙烯酰胺和2g尿素，攪拌均勻制備成水凝膠前驅(qū)液。

15、②將攪拌完均勻的前驅(qū)液倒入含有100個(gè)（1?cm×1?cm×3cm）蜂窩狀模塊中，并放置在60℃的恒溫烘箱中交聯(lián)形成凝膠塊，將其冷卻至室溫后用刀片切割成1×1×1cm3的正方體。

16、③將上述切割后的凝膠塊浸泡在5%的三聚磷酸鈉溶液中，一段時(shí)間后撈出，最后干燥得到檸檬酸-氨基甲酸淀粉酯水凝膠緩釋肥。

17、本專利技術(shù)的原理及優(yōu)點(diǎn)

18、、?本專利技術(shù)使用來源廣泛的天然聚合物木薯淀粉，進(jìn)行酯化改性后，可以改善淀粉滲透力差、低溫時(shí)水分散性差、力學(xué)性能差等不足；

19、、?本專利技術(shù)利用檸檬酸和氨基甲酸對(duì)天然聚合物淀粉進(jìn)行酯化改性，利用微波輔助熱發(fā)和一步醇熱法制備，不需要復(fù)雜的儀器和操作流程，為其可以大量制備提供的基礎(chǔ)條件，同時(shí)酯化淀粉與殼聚糖和丙烯酰胺混合制備的水凝膠大大提高了吸水能力，使得其在保水緩釋中起到關(guān)鍵的作用；

20、、?本專利技術(shù)中的改性淀粉水凝膠緩釋肥，在前驅(qū)液中直接溶解尿素，并隨著水分子的擴(kuò)散而進(jìn)行釋放，由于水凝膠的緊密的多孔結(jié)構(gòu)、氫鍵以及靜電吸附的作用，能夠延長尿素釋放時(shí)間，減少尿素對(duì)水土環(huán)境的污染，并且改性淀粉和殼聚糖在自然環(huán)境中經(jīng)過一段時(shí)間會(huì)進(jìn)行降解，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次影響。

21、本專利技術(shù)可以獲得一種雙重酯化淀粉水凝膠緩釋肥。

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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法，其特征在于一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法是按以下步驟完成的：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法，其特征在于步驟一①中所述的微波輔助反應(yīng)的溫度為110℃~150℃，反應(yīng)時(shí)間為60min~100min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法，其特征在于步驟一①中所述的檸檬酸與木薯淀粉的質(zhì)量比為(3.5g~5.5g):(10g~12g)；步驟一①中所述的水與乙醇的體積比為(5mL~10mL):(20mL?~25mL)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法，其特征在于步驟二①中所述的淀粉與尿素的質(zhì)量比為(10.0g~50.0g):(?3.5g~17.5g)；步驟二①中所述的淀粉與氯化銨的質(zhì)量比為(10.0g~50.0g):(?3.2g~16.0g)；步驟二①中所述的淀粉與無水乙醇的比為(10.0g~50.0g):(20mL~100mL)；步驟二①中所

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法，其特征在于步驟二②中所述的無水乙醇與去離子水的比為(7mL~35?mL):(?3mL~15mL)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法，其特征在于步驟三①中所述的檸檬酸-氨基甲酸淀粉酯與丙烯酰胺的質(zhì)量比為(10.0g~50.0g):(8.0g~40.0g)；步驟三①中所述的檸檬酸-氨基甲酸淀粉酯與過硫酸銨的比為(10.0g~50.0g):(0.8g~4.0g)；步驟三①中所述的檸檬酸-氨基甲酸淀粉酯與N.N’-亞甲基雙丙烯酰胺的重量比為(10.0g~50.0g):(0.2g~1.0g)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法，其特征在于步驟三②中所述的交聯(lián)時(shí)間為10min~15min。

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【技術(shù)特征摘要】

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙重酯化木薯淀粉構(gòu)筑多網(wǎng)絡(luò)水凝膠緩釋肥的制備方法，其特征在于步驟一①中所述的檸檬酸與木薯淀粉的質(zhì)量比為(3.5g~5.5g):(10g~12g)；步驟一①中所述的水與乙醇的體積比為(5ml~10ml):(20ml?~25ml)。

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董國華，呂啟航，譚笑笑，張文治，柴東鳳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：齊齊哈爾大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：

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