本文關(guān)鍵詞：改性生物基包膜控釋尿素的制備及養(yǎng)分釋放特性的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文利用生物質(zhì)液化技術(shù)將木屑和玉米芯液化成多羥基化合物,該液化產(chǎn)物可以和含有異氰酸根的化合物反應(yīng)并生成新型的生物基聚氨酯樹(shù)脂(PU),該生物基聚氨酯樹(shù)脂(PU)可作為包膜材料應(yīng)用于包膜控釋肥料的生產(chǎn)中。但是,上述生物基膜材中含有大量的吸水基團(tuán),直接將其應(yīng)用于控釋肥料的生產(chǎn),其養(yǎng)分釋放速率難以得到有效控制。本研究進(jìn)一步研究用環(huán)氧樹(shù)脂(EP)和有機(jī)硅作為改性劑,分別對(duì)液化木屑和液化玉米芯生物基PU膜材進(jìn)行改性處理,以提高其對(duì)養(yǎng)分的控釋性能。改性原理可簡(jiǎn)述為,具有疏水性能的EP和生物基PU能夠形成網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu),大大提高改性PU包膜尿素的養(yǎng)分控釋性能;有機(jī)硅嫁接到PU鏈后,疏水性硅原子一致朝外展開(kāi),這就在包膜材料外層形成疏水隔層,提高包膜肥料的養(yǎng)分控釋性能。本文分別在生物PU中加入不同量的EP和疏水性有機(jī)硅化合物對(duì)膜材進(jìn)行改性,在控制一定轉(zhuǎn)速和溫度條件下,將改性膜材直接噴涂到轉(zhuǎn)鼓包衣機(jī)中的大顆粒尿素表面,可快速反應(yīng)成膜,制備出一系列的控釋尿素,再通過(guò)掃描電鏡(SEM)、靜水釋放以及盆栽試驗(yàn)等手段,對(duì)包膜控釋尿素進(jìn)行了測(cè)試、表征和評(píng)價(jià),主要結(jié)果如下:1、在同等包膜工藝及包膜厚度的條件下,EP改性的液化槐木屑包膜控釋尿素(EMPCU)的氮素養(yǎng)分控釋性能明顯優(yōu)于未改性的包膜控釋尿素;EP添加量為30%時(shí),EMPCU的控釋性能最好,優(yōu)于純EP包膜尿素肥料(ECU)。2、利用SEM檢測(cè)了EMPCU表面及橫切面,結(jié)果表明,液化木屑包膜尿素(PCU)涂層表面有明顯的分層疊加現(xiàn)象,橫截面亦有許多孔隙和不規(guī)則結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。這些孔隙和不規(guī)則結(jié)構(gòu)可能會(huì)導(dǎo)致水分快速滲透到膜殼內(nèi)部,加快肥料養(yǎng)分的快速釋放。相比之下,ECU涂層的表面和橫截面較PCU更加光滑和緊湊,但是ECU的表面往往會(huì)出現(xiàn)明顯的疤痕,可能是由于EP在固化成膜時(shí),粘度較大,顆粒之間易粘連,當(dāng)粘連的顆粒分開(kāi)始,就會(huì)在膜殼表面留下疤痕,對(duì)養(yǎng)分控釋有不利的影響。另外,當(dāng)EP添加到生物基PU涂層材料時(shí),EMPCU的涂層表面較PCU更為光滑平整,且EMPCU膜殼的橫截面比PCU的也更加致密,表明EP作為改性劑可有效改善生物基PU膜殼的控釋性能,且,當(dāng)EP的添加量為30%時(shí),EMPCU的膜殼表面和橫截面均比其他處理膜殼結(jié)構(gòu)更加光滑致密。3、五種材料的吸水性能試驗(yàn)表明,EP的吸水性能最差,30%EP添加量的生物基PU材料的吸水性能略高于EP材料,其他依次是50%EP添加量的生物基PU材料和20%EP添加量的生物基PU材料,液化木屑生物基PU材料最容易吸水,且吸水量最大。4、與未改性的液化玉米芯包膜肥料(CRU)相比,有機(jī)硅改性的液化玉米芯包膜肥料(SCRU)大大延長(zhǎng)了養(yǎng)分釋放期(5-10天),說(shuō)明有機(jī)硅可作為改性劑應(yīng)用到生物基PCU中。兩種測(cè)定釋放率的方法折光率法和凱氏定氮法能同樣準(zhǔn)確的測(cè)定包膜尿素的釋放率。5、玉米盆栽試驗(yàn)表明與比普通尿素肥料(Urea)處理相比,EMPCU可顯著提高玉米的產(chǎn)量39.76%,及氮素素利用率77.14%,并且EMPCU價(jià)格便宜,對(duì)環(huán)境友好。
【關(guān)鍵詞】：控釋尿素 液化 養(yǎng)分釋放特征 聚氨酯 改性 玉米盆栽
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ441.41;S145.6
【目錄】：

• 中文摘要8-10
• Abstract10-12
• 1 前言12-23
• 1.1 生物質(zhì)液化研究背景12-16
• 1.1.1 生物質(zhì)能源及其應(yīng)用現(xiàn)狀12-13
• 1.1.2 液化技術(shù)研究進(jìn)展13-16
• 1.2 緩/控釋肥料的研究進(jìn)展16-22
• 1.2.1 緩/控釋肥料研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 包膜材料的不同類(lèi)型18-20
• 1.2.3 包膜控釋肥的養(yǎng)分釋放機(jī)理研究20-21
• 1.2.4 包膜肥料生產(chǎn)工藝21
• 1.2.5 包膜控釋肥在作物上的應(yīng)用21-22
• 1.2.6 控釋膜材前景展望22
• 1.3 本研究的目的與意義22-23
• 2 材料與方法23-31
• 2.1 木屑、玉米芯液化試驗(yàn)研究23-25
• 2.1.1 試驗(yàn)材料23
• 2.1.2 試驗(yàn)儀器23
• 2.1.3 試驗(yàn)方法23
• 2.1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法23-25
• 2.2 液化木屑包膜控釋材料制備25-28
• 2.2.1 試驗(yàn)材料25
• 2.2.2 試驗(yàn)儀器25
• 2.2.3 試驗(yàn)方法25-26
• 2.2.4 測(cè)定指標(biāo)及方法26-28
• 2.2.4.1 膜殼含量的測(cè)定26
• 2.2.4.2 SEM測(cè)試26-27
• 2.2.4.3 紅外光譜的測(cè)定27
• 2.2.4.4 養(yǎng)分釋放率的測(cè)定27
• 2.2.4.5 膜材吸水率的測(cè)定27-28
• 2.3 液化玉米芯膜材制備及N素釋放率測(cè)試方法比較28-30
• 2.3.1 試驗(yàn)材料28
• 2.3.2 試驗(yàn)儀器28
• 2.3.3 試驗(yàn)方法28
• 2.3.4 測(cè)定指標(biāo)及方法28-30
• 2.3.4.1 膜殼含量的測(cè)定28
• 2.3.4.2 紅外光譜的測(cè)定28
• 2.3.4.3 兩種不同養(yǎng)分釋放率測(cè)定方法的比較28-30
• 2.4 改性木屑包膜控釋肥在玉米盆栽上試驗(yàn)30-31
• 2.4.1 試驗(yàn)材料30
• 2.4.2 試驗(yàn)儀器30
• 2.4.3 試驗(yàn)方法30-31
• 2.4.4 測(cè)定指標(biāo)及方法31
• 2.5 數(shù)據(jù)分析31
• 3 結(jié)果與分析31-53
• 3.1 木屑、玉米芯液化產(chǎn)物特性31-32
• 3.2 液化木屑、環(huán)氧以及環(huán)氧改性液化木屑包膜肥料的評(píng)價(jià)32-40
• 3.2.1 PCU、ECU和EMPCU的膜殼含量32-33
• 3.2.2 PCU、ECU和EMPCU的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)33-35
• 3.2.3 紅外光譜分析35-36
• 3.2.4 PCU、ECU、EMPCU的養(yǎng)分釋放特征曲線(xiàn)36-39
• 3.2.5 膜材吸水性分析39
• 3.2.6 改性劑添加比例，包膜厚度與釋放期之間的關(guān)系39-40
• 3.3 液化玉米芯包膜CRU和有機(jī)硅改性液化玉米芯包膜SCRU的評(píng)價(jià)以及釋放率測(cè)試方法比較40-49
• 3.3.1 液化玉米芯和有機(jī)硅改性液化玉米芯包膜控釋肥料的的膜殼含量40-41
• 3.3.2 玉米芯液化物及有機(jī)硅改性包膜肥料的紅外光譜分析41-42
• 3.3.3 CRU與SCRU養(yǎng)分釋放曲線(xiàn)及測(cè)試方法比較42-49
• 3.3.3.1 CRU與SCRU的釋放曲線(xiàn)42-47
• 3.3.3.2 折光率法與凱氏定氮法擬合度的研究47
• 3.3.3.3 測(cè)定包膜尿素養(yǎng)分釋放速率方法的對(duì)比47-49
• 3.3.3.4 折光率法與凱氏定氮法相關(guān)性分析49
• 3.4 環(huán)氧改性液化木屑包膜肥料在玉米盆栽上的試驗(yàn)49-53
• 3.4.1 不同肥料處理對(duì)玉米株高、莖粗以及葉綠素含量的影響49-50
• 3.4.2 不同肥料處理對(duì)玉米產(chǎn)量及N素利用率的影響50-51
• 3.4.3 不同肥料處理對(duì)玉米根系土壤中硝銨態(tài)N以及N淋洗率的影響51-53
• 4 討論53-56
• 4.1 木屑、玉米芯液化產(chǎn)物特性53
• 4.2 液化木屑PCU、ECU以及EMPCU評(píng)價(jià)的研究53-55
• 4.3 液化玉米芯CRU、SCRU的評(píng)價(jià)以及釋放率測(cè)試方法比較55
• 4.4 環(huán)氧改性液化木屑包膜肥料在玉米盆栽上的試驗(yàn)55-56
• 5 結(jié)論56-58
• 參考文獻(xiàn)58-73
• 致謝73-74
• 攻讀碩士期間論文發(fā)表情況74

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