高分子微納米粒包埋法制備緩控釋包膜材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種緩控釋包膜材料的制備方法，特別是一種高分子微納米粒包埋法制備緩控釋包膜材料的方法，包含以下步驟：制備高分子微納米粒；溶解環(huán)?？山到飧叻肿蛹捌涔不旄叻肿雍辖?；溶解聚乙烯吡咯烷酮及其絡(luò)合的微量元素、藥物；將上述步驟得到的分散體系混合，在顆粒肥料的表面進(jìn)行霧化噴涂、干燥。本發(fā)明所公開(kāi)的制備緩控釋包膜材料的方法，工藝簡(jiǎn)便，所用溶劑低毒而且可以回收，通過(guò)添加粒徑均一的高分子微納米粒，實(shí)現(xiàn)對(duì)包膜的孔隙率及緩控釋性能進(jìn)行調(diào)控。
【專利說(shuō)明】高分子微納米粒包埋法制備緩控釋包膜材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種緩控釋包膜材料的制備方法，特別是一種高分子微納米粒包埋法制備緩控釋包膜材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]緩/控釋肥料通過(guò)顆粒肥表面的一層包膜材料，改變肥料養(yǎng)分的釋放特性，延長(zhǎng)或控制肥料養(yǎng)分釋放，使其養(yǎng)分的釋放與作物的需肥規(guī)律相協(xié)調(diào)。
[0003]緩/控釋肥料對(duì)養(yǎng)分的緩釋機(jī)制，一是破裂機(jī)制，二是擴(kuò)散機(jī)制。無(wú)機(jī)物包膜肥料，以硫包膜尿素為例，在土壤中的養(yǎng)分緩釋過(guò)程為:聚合態(tài)硫、無(wú)定形態(tài)硫逐漸轉(zhuǎn)化為結(jié)晶態(tài)硫過(guò)程中導(dǎo)致硫殼層出現(xiàn)裂縫，從而使尿素分子釋放出來(lái)。根據(jù)物質(zhì)通過(guò)多孔介質(zhì)傳遞理論，首先，水分子通過(guò)包裹層中的孔洞或通道進(jìn)入膜內(nèi)，水與肥料接觸，使其溶解；然后，溶解的養(yǎng)分通過(guò)包裹層中的孔洞或通道擴(kuò)散至外界；最后，養(yǎng)分釋放過(guò)程中，包裹層內(nèi)的孔隙洞和通道逐漸增多、變大。梁智、何生麗在論文“包裹型緩釋肥料生產(chǎn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究”(《磷肥與復(fù)肥》，2002)中討論了以粘土礦物為包裹劑，有機(jī)高分子化合物作粘結(jié)劑的粘土礦物包膜肥料的養(yǎng)分釋放特征，結(jié)果表明，粘土礦物包膜肥料的養(yǎng)分釋放機(jī)制與鈣鎂磷肥包膜肥料相類似。總體上說(shuō)，硫磺等無(wú)機(jī)物包膜肥料只要膜上能夠形成孔隙或裂縫，養(yǎng)分就可以通過(guò)其擴(kuò)散出來(lái)，這樣的養(yǎng)分釋放方式稱為“破裂機(jī)制”。
[0004]Goertz H M.在文章 “ Technol ogy development in coatedfertilizers”(Workshop on Controlled / Slow Resease Fertilisers, 1993)提出，有機(jī)高分子聚合物包膜緩/控釋肥料養(yǎng)分釋放是水分子(以水蒸氣形式)通過(guò)包膜滲透進(jìn)入肥料顆粒內(nèi)部，水氣在肥料顆粒上凝聚，并使之部分溶解，這樣在包膜內(nèi)外產(chǎn)生蒸氣壓差和濃度梯度；在這個(gè)階段如果膜能承受住內(nèi)部壓力，則肥料中的養(yǎng)分在濃度梯度推動(dòng)下通過(guò)擴(kuò)散釋放，或者由壓力梯度推動(dòng)通過(guò)質(zhì)流形式釋放，這種方式稱為“擴(kuò)散機(jī)制”。
`[0005]有機(jī)高分子聚合物包膜材料的致密性好、與肥料間結(jié)合緊密、孔隙少，通常添加沸石粉、硅藻土、膨潤(rùn)土等改善包膜結(jié)構(gòu)及孔隙率。但是，無(wú)機(jī)礦物的顆粒度不均勻，在土壤中解離從而形成微孔通道的過(guò)程具有隨機(jī)性，不能精確控制。迄今為止，尚沒(méi)有通過(guò)添加粒徑均一的各種微納米顆粒的方式，對(duì)包膜的孔隙率及緩控釋性能進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有緩控釋包膜材料制備方法的不足，提供一種高分子微納米粒包埋法制備緩控釋包膜材料的方法。
[0007]所述包膜材料制備方法通過(guò)添加粒徑均一的各種微納米粒，實(shí)現(xiàn)對(duì)包膜的孔隙率及緩控釋性能進(jìn)行精準(zhǔn)控制。
[0008]所述包膜材料制備方法不僅得到良好成膜性、降解性的高分子包膜，而且可以通過(guò)化學(xué)鍵合方式附載特定的活性物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)緩控釋肥的多功能化。
[0009]本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:[0010]一種高分子微納米粒包埋法制備緩控釋包膜材料的方法，所述制備方法包含以下步驟，優(yōu)選同時(shí)包含以下步驟:
[0011](I)制備高分子微納米粒；
[0012](2)溶解乙烯-醋酸乙烯共聚高分子及其共混高分子合金；
[0013](3)溶解聚乙烯吡咯烷酮及其絡(luò)合的微量元素、藥物；
[0014](4)將所述步驟(1)、(2)、(3)得到的分散體系混合，在顆粒肥料的表面進(jìn)行霧化噴涂、干燥；
[0015]其中，所述高分子微納米粒，具有獨(dú)特的水溶特性，粒度均勻，粒徑大小可調(diào)，從而可以形成可控的微納米緩釋通道；
[0016]所述高分子微納米粒，其組成成分選自具有如下化學(xué)結(jié)構(gòu)的聚合物:
[0017]
【權(quán)利要求】
1.一種高分子微納米粒包埋法制備緩控釋包膜材料的方法，其特征在于，所述制備方法包含以下步驟，優(yōu)選同時(shí)包含以下步驟: (1)制備高分子微納米粒； (2)溶解乙烯-醋酸乙烯共聚高分子及其共混高分子合金； (3)溶解聚乙烯吡咯烷酮及其絡(luò)合的微量元素、藥物； (4)將所述步驟(1)、(2)、(3)得到的分散體系混合，在顆粒肥料的表面進(jìn)行霧化噴涂、干燥； 所述高分子微納米粒，其特征在于，所述微納米粒的成分選自具有如下化學(xué)結(jié)構(gòu)的聚合物:
2.權(quán)利要求1所述的一種制備緩控釋包膜材料的方法，其特征在于，所述的制備高分子微納米粒，包含以下步驟，優(yōu)選同時(shí)包含以下步驟: (i)配制包含單體、引發(fā)劑、穩(wěn)定分散劑、溶劑的溶液； (ii)將步驟⑴所配溶液通氮除氧，時(shí)間10-60min,優(yōu)選20_30min； (iii)將步驟⑴、(ii)的溶液加熱反應(yīng)，溫度在45-120°C，優(yōu)選60-85°C，反應(yīng)時(shí)間30-240min，優(yōu)選 120_180min ； (iv)將步驟(iii)得到的產(chǎn)物用離心機(jī)于1000-3000rpm分離，用步驟(i)所用溶劑洗滌3-5次，通過(guò)超聲震蕩重新分散于步驟(i)所用溶劑中，得到高分子微納米粒的分散體系。
3.權(quán)利要求2所述的制備高分子微納米粒的方法，其特征在于，所述單體選自:(a)順丁烯二酸酐以及(b)丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯、苯乙烯、甲基丙烯酸羥乙酯、乙烯基吡咯烷酮、氰基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺中的至少一種； 其中，所述單體含量占溶液總量的1% -50%，優(yōu)選15% -25% ; 所述引發(fā)劑選自:異丙苯過(guò)氧化氫、叔丁基過(guò)氧化氫、過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化二特丁基、過(guò)氧化十二酰、過(guò)氧化二苯甲酰、過(guò)氧化苯甲酸特丁酯、過(guò)氧化二碳酸二異丙基酯、過(guò)氧化二碳酸二環(huán)己酯、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈中的至少一種； 其中，所述引發(fā)劑含量占溶液總量的0.05% -1 %，優(yōu)選0.5% -1% ; 所述穩(wěn)定分散劑選自:羥丙基纖維素、羧甲基纖維素鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、糊精中的至少一種； 其中，所述穩(wěn)定分散劑含量占溶液總量的0.5% -10%，優(yōu)選1% -5% ; 所述溶劑選自:甲酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸異丁酯、乙酸仲丁酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸芐酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸異戊酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯、苯甲酸異戊酯、苯乙酸甲酯、苯乙酸乙酯、丙酮、甲乙酮、正己烷、環(huán)己烷中的至少一種。
4.權(quán)利要求1所述的一種制備緩控釋包膜材料的方法，其特征在于，所述的溶解乙烯-醋酸乙烯共聚高分子及其共混高分子合金，方法為:將(a)乙烯-醋酸乙烯共聚高分子以及(b)聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸羥乙酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氰基丙烯酸酯、聚乳酸、聚羥基乙酸，聚乳酸/羥基乙酸共聚物、聚原酸酯、聚氨基酸、膠原蛋白、明膠、瓊脂、葡聚糖、殼聚糖類、纖維素類、淀粉類、透明質(zhì)酸中的至少一種，溶解于權(quán)利要求2和3所述制備高分子微納米粒的同種溶劑中，溫度50-150°C，優(yōu)選80-120°C，攪拌速率 400-1000rpm，時(shí)間 60_240min，優(yōu)選 120_180min。
5.權(quán)利要求1所述的一種制備緩控釋包膜材料的方法，其特征在于，所述的溶解聚乙烯吡咯烷酮及其絡(luò)合的微量元素、藥物，方法為: (i)將聚乙烯吡咯烷酮溶解于權(quán)利要求2和3所述制備高分子微納米粒的同種溶劑中，溫度 50-100°C，優(yōu)選 60-80°C，攪拌速率 400-1000rpm，時(shí)間 60_180min，優(yōu)選 100_150min ； (ii)將猛、鐵、鋅、銅、韓、硒、?l、a-萘乙酸、生長(zhǎng)素、赤霉素、脫落酸、水楊酸、茉莉酸、阿維菌素、井網(wǎng)霉素、武夷菌素、醚菊酯、伊維菌素、青蒿琥酯中的至少一種，分散于所述步驟⑴的溶液中。
6.權(quán)利要求1所述的一種制備緩控釋包膜材料的方法，其特征在于，所述的在顆粒肥料表面進(jìn)行霧化噴涂、烘干，方法為: (a)將所述權(quán)利要求2-5制備的分散體系混合，得到一種均勻的混合分散體系； (b)將顆粒狀肥料裝入沸騰式流化床，鼓入熱風(fēng)使顆粒肥料處于流動(dòng)狀態(tài)，溫度50-100°C，優(yōu)選60-80°C，將所述聚合物包膜液均勻噴涂到所述顆粒肥料表面，熱風(fēng)干燥得到所述含高分子微納米粒的緩控釋包膜材料； 其中，所述霧化噴涂，霧化壓力為0.1-0.5MPa，優(yōu)選0.25-0.4MPa ； 其中，所述包膜材料占顆粒肥料總量的1% -20%，優(yōu)選5% -10%。
【文檔編號(hào)】C05G3/08GK103483059SQ201310390741
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】邢長(zhǎng)民, 王輝 申請(qǐng)人:濟(jì)寧道淼新材料科技有限公司