發(fā)布時(shí)間：2017-06-23 13:13

  本文關(guān)鍵詞：仿生聚合物的合成及其用于多功能緩控釋肥料的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：世界人口在過去40年間呈現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng),導(dǎo)致了人們對(duì)糧食產(chǎn)量的需求也隨之不斷地提高。為了獲得更高的糧食產(chǎn)量,化肥、農(nóng)藥和灌溉用水在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的投入量逐年增加。然而,施用后的肥料只有很少一部分可以被農(nóng)作物吸收利用,絕大多數(shù)的養(yǎng)分在施用后會(huì)通過揮發(fā)而逸入大氣中或者經(jīng)過淋溶而滲入地下水中,從而致使養(yǎng)分不斷地流失,造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。為了提高養(yǎng)分利用率和植物對(duì)有效的養(yǎng)分?jǐn)z取量,緩控釋肥料得到了人們的廣泛研究,以解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中日益突出的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題。仿生材料是指模仿生物體的某些特點(diǎn)和特性而制備的材料,如模擬荷葉葉面自清潔作用的仿生超疏水材料、模擬蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的聚氨基酸或者多肽、基于仿生原理的貽貝化學(xué)等。作為近年來新興的高分子材料,仿生材料通常具備優(yōu)良的理化性質(zhì),如較高的化學(xué)活性、良好的生物降解性和優(yōu)異的生物相容性等。因此,將仿生材料用于緩控釋肥料的研究,具有十分重要的意義。本學(xué)位論文以仿生聚合物材料聚天冬氨酸和基于仿生原理的貽貝化學(xué)為基礎(chǔ),分別利用自由基共聚、Diels-Alder反應(yīng)和表面原子轉(zhuǎn)移自由基聚合三種合成方式制備了三種類型的緩控釋肥料,考察了這三種肥料的緩控釋性能,同時(shí)分析了其養(yǎng)分組成,觀察了其形貌。具體研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:1.以尿素、魔芋葡甘露聚糖和多聚磷酸銨為原料混合造粒,將其作為肥料內(nèi)核,以脫除乙�；鶊F(tuán)的魔芋葡甘露聚糖作為內(nèi)層包膜材料,以魔芋葡甘露聚糖、丙烯酰胺、丙烯酸、聚天冬氨酸和基于聚天冬氨酸的大分子交聯(lián)劑為原料制備的一種可生物降解的保水劑作為外層包膜材料,采用包膜法制備了一種雙層包膜的環(huán)境友好緩控釋肥料。將所制備的保水劑材料作為肥料的外層包膜,不僅可以降低養(yǎng)分釋放速率,還可以提高土壤的含水量。同時(shí)降解實(shí)驗(yàn)表明,該保水劑具有良好的降解能力。此外,我們也對(duì)外層保水劑材料在土壤中的吸水和保水性能以及所制備出的緩控釋肥料的釋放性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。2.采用Diels-Alder反應(yīng),以糠胺修飾的聚天冬氨酸鈉鹽、末端修飾馬來酰亞胺基團(tuán)的聚乙二醇和聚天冬氨酸鈉鹽為原料制備了一種半互穿的農(nóng)用保水劑。同時(shí)采用鈣離子對(duì)已制備的農(nóng)用保水劑材料進(jìn)行離子交聯(lián),得到一種雙重交聯(lián)的保水劑。分別以這兩種保水劑作為肥料載體負(fù)載尿素,制備了一種可生物降解的環(huán)境友好緩釋肥料,并對(duì)這兩種肥料在水和土壤中的緩釋性能分別進(jìn)行了考察。同時(shí)對(duì)兩種保水劑的表面形貌、吸水溶脹性能和降解性能進(jìn)行了系統(tǒng)考察。3.以微溶性無機(jī)鹽磷酸鋅銨作為肥料內(nèi)核,以聚多巴胺涂層為內(nèi)層包膜,利用表面原子轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)在包膜層表面修飾上聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯聚合物刷,制備了一種具有pH值和溫度雙重敏感性的“智能”肥料。利用透射電子顯微鏡觀察了肥料顆粒的形貌,采用差示掃描量熱儀測(cè)定了“智能”肥料的低臨界溶解溫度,同時(shí)利用綜合熱分析儀測(cè)定了“智能”肥料中聚多巴胺包膜層和聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯聚合物刷的含量。詳細(xì)地研究了該肥料在不同溫度和pH值條件下的釋放性能。
【關(guān)鍵詞】：聚天冬氨酸 聚多巴胺 仿生聚合物 緩控釋肥料 可降解
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O631;TQ449.1
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• Abstract5-12
• 第一章 文獻(xiàn)綜述12-32
• 1.1 前言12-13
• 1.2 緩控釋肥料的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展13-18
• 1.2.1 緩控釋肥料定義13
• 1.2.2 緩控釋肥料分類13-16
• 1.2.2.1 有機(jī)復(fù)合型緩控釋肥料14-15
• 1.2.2.2 物理阻礙型緩控釋肥料15-16
• 1.2.2.3 無機(jī)復(fù)合型緩控釋肥料16
• 1.2.3 緩控釋肥料的國(guó)內(nèi)外研究及應(yīng)用現(xiàn)狀16-18
• 1.3 緩控釋肥料的養(yǎng)分釋放機(jī)理18-21
• 1.3.1 有機(jī)復(fù)合型緩控釋肥料的養(yǎng)分釋放機(jī)理19
• 1.3.2 物理阻礙型緩控釋肥料的養(yǎng)分釋放機(jī)理19-21
• 1.3.2.1 崩潰機(jī)理19-20
• 1.3.2.2 擴(kuò)散機(jī)理20
• 1.3.2.3 其他釋放機(jī)理20-21
• 1.4 仿生聚合物材料國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展21-26
• 1.4.1 仿生聚合物材料聚天冬氨酸國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展21-23
• 1.4.1.1 聚天冬氨酸的合成方法21-22
• 1.4.1.2 聚天冬氨酸及其衍生物的應(yīng)用22-23
• 1.4.1.2.1 養(yǎng)分增效劑及保水劑22
• 1.4.1.2.2 藥物緩釋載體22-23
• 1.4.2 基于仿生原理的貽貝化學(xué)23-26
• 1.4.2.1 多巴胺自聚合行為及粘附機(jī)理23-25
• 1.4.2.1.1 多巴胺在水溶液中自聚合機(jī)理23-24
• 1.4.2.1.2 多巴胺及其組裝體的粘附機(jī)理24-25
• 1.4.2.2 多巴胺及其組裝體的應(yīng)用25-26
• 1.5 本學(xué)位論文選題指導(dǎo)思想26-27
• 參考文獻(xiàn)27-32
• 第二章 基于L-天冬氨酸的環(huán)境友好型多功能緩釋肥料的制備及其性能研究32-52
• 2.1 引言32-33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分33-37
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器33-34
• 2.2.2 聚琥珀酰亞胺（PSI）和聚天冬氨酸（PAsp）的制備34
• 2.2.3 羥乙基聚琥珀酰亞胺（PHEA）和可生物降解的大分子交聯(lián)劑（丙烯酰氧乙氨基聚琥珀酰亞胺，，PHEA-AC）的制備34-35
• 2.2.4 魔芋葡甘露聚糖-g-聚（丙烯酸-co-丙烯酰胺）/聚天冬氨酸（KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp）半互穿復(fù)合保水劑（KAP）的制備35
• 2.2.5 多功能緩釋肥料（MSRF）的制備35
• 2.2.6 肥料養(yǎng)分含量分析和紅外光譜測(cè)定35-36
• 2.2.7 形貌表征36
• 2.2.8 KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp吸水倍率的測(cè)定36
• 2.2.9 KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp對(duì)土壤持水率和保水率的影響36
• 2.2.10 復(fù)合保水劑KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp降解性的測(cè)定36-37
• 2.2.11 多功能緩釋肥料MSRF在土壤中的釋放性能測(cè)定37
• 2.3 結(jié)果與討論37-47
• 2.3.1 KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp復(fù)合保水劑的制備與結(jié)構(gòu)表征37-40
• 2.3.2 多功能肥料MSRF的形貌表征及組成分析40-41
• 2.3.3 制備條件對(duì)復(fù)合保水劑KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp吸水性能的影響41-44
• 2.3.3.1 單體配比對(duì)KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp吸水性能的影響41-42
• 2.3.3.2 交聯(lián)劑的用量對(duì)KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp吸水性能的影響42-43
• 2.3.3.3 KGM的用量對(duì)KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp吸水性能的影響43
• 2.3.3.4 PAsp的用量對(duì)KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp吸水性能的影響43-44
• 2.3.4 KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp施用后對(duì)土壤最大持水率和保水率的影響44-45
• 2.3.5 多功能緩釋肥料MSRF在土壤中的釋放行為45-46
• 2.3.6 復(fù)合保水劑KGM-g-P(AA-co-AM)/PAsp的降解性能46-47
• 2.4 本章小結(jié)47-49
• 參考文獻(xiàn)49-52
• 第三章 基于Diels-Alder反應(yīng)的可生物降解的環(huán)境友好型緩釋肥料的制備及其性能研究52-70
• 3.1 引言52-53
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分53-57
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器53-54
• 3.2.2 聚琥珀酰亞胺(PSI)和聚天冬氨酸鈉鹽（PAsp Na）的制備54
• 3.2.3 呋喃化聚琥珀酰亞胺（PSI-Furan）和呋喃化聚天冬氨酸鈉鹽（PAsp Na-Furan）的制備54-55
• 3.2.4 末端修飾馬來酰亞胺基團(tuán)的聚乙二醇((AMI)_2PEG_(2k))的制備55
• 3.2.5 半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠（PAsp Na-PEG/PAsp Na）及雙重交聯(lián)水凝膠的制備55
• 3.2.6 環(huán)境友好型緩釋肥料（SRF）的制備55
• 3.2.7 紅外光譜測(cè)定及凝膠的形貌表征55-56
• 3.2.8 半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠及雙重交聯(lián)水凝膠吸水倍率的測(cè)定56
• 3.2.9 肥料緩釋載體在土壤溶液中的降解性能56
• 3.2.10 SRF對(duì)土壤最大持水率的影響56-57
• 3.2.11 SRF在水中的緩釋性能測(cè)定57
• 3.2.12 SRF在土壤中的緩釋性能測(cè)定57
• 3.3 結(jié)果與討論57-65
• 3.3.1 半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠（PAsp Na-PEG/PAsp Na）的制備及其結(jié)構(gòu)表征57-60
• 3.3.2 半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠及雙重交聯(lián)水凝膠的形貌表征60-61
• 3.3.3 半互穿網(wǎng)絡(luò)水凝膠及雙重交聯(lián)水凝膠的吸水性能61-62
• 3.3.4 肥料緩釋載體在土壤溶液中的降解性能62-63
• 3.3.5 SRF對(duì)土壤最大持水率的影響63-64
• 3.3.6 緩釋肥料SRF在水中的緩釋行為64
• 3.3.7 緩釋肥料SRF在土壤中的緩釋行為64-65
• 3.4 本章小結(jié)65-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 第四章 具有pH值和溫度雙重敏感性的“智能”肥料的制備及其緩控釋性能研究70-88
• 4.1 引言70-72
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分72-74
• 4.2.1 原料和儀器72
• 4.2.2 多元復(fù)合肥磷酸鋅銨（MCF）的制備72
• 4.2.3 聚多巴胺涂層包膜磷酸鋅銨（MCF@Pdop）的制備72-73
• 4.2.4 表面含有溴原子的ATRP大分子引發(fā)劑（MCF@Pdop-Br）的制備73
• 4.2.5 具有pH和溫度雙重敏感性的“智能”肥料（MCF@Pdop-g-PDMAEMA）的制備73
• 4.2.6 肥料養(yǎng)分含量分析和紅外光譜測(cè)定73
• 4.2.7 綜合熱分析73
• 4.2.8 形貌表征73-74
• 4.2.9 差示掃描量熱分析74
• 4.2.10 MCF@Pdop和MCF@Pdop-g-PDMAEMA在水中的緩/控釋性能的測(cè)定74
• 4.3 結(jié)果與討論74-83
• 4.3.1 紅外光譜分析75-76
• 4.3.2 肥料顆粒的形貌表征76-77
• 4.3.3 熱重分析(TGA)77-78
• 4.3.4 肥料的組成分析及數(shù)碼照片78-79
• 4.3.5“智能”肥料MCF@Pdop-g-PEMAEMA的溫度敏感性測(cè)定79-80
• 4.3.6 MCF@Pdop和MCF@Pdop-g-PDMAEMA在水中的緩/控釋性能80-83
• 4.4 本章小結(jié)83-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 全文總結(jié)88-90
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表和待發(fā)表的論文90-91
• 致謝91

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