葉楚平 肥料用聚合物乳液

1、肥料用聚合物乳液包膜材料的制備及緩釋性能研究,武漢諾維凱生物材料有限公司葉楚平,Novocote,一、意義,將一定量的M1 、M2單體、乳化劑、去離子水等制成預(yù)乳化液，裝在恒壓滴液漏斗中備用，在裝有回流冷凝管、電動攪拌器、恒壓滴液漏斗和溫度計的四口燒瓶中，加入適量的單體、乳化劑、去離子水等，通入N2，邊升溫邊攪拌，升溫至適宜的溫度后加入部分引發(fā)劑溶液促使反應(yīng)發(fā)生，當(dāng)溶液有藍(lán)光出現(xiàn)時；將預(yù)乳化液和剩余的引發(fā)劑溶液在23 h滴入四口燒瓶中反應(yīng)，反應(yīng)完成后降溫，過濾出料。,二、聚合物乳液制備,三、乳液性能測試,外觀：肉眼觀察。 不揮發(fā)物測量：按GB/T2793-1995規(guī)定方法測定。 吸水率：按GB

2、T 17381979測定，將乳液均勻涂布在潔凈的玻璃板上成膜，在80下烘2 h后稱量；將涂覆有乳液的玻璃板浸入蒸餾水中，放置24 h后準(zhǔn)確稱量，按下式計算乳膠膜的吸水率： 吸水率(%) 式中，m。、m1、m2分別為玻璃板質(zhì)量，涂層+玻璃板質(zhì)量，涂層+玻璃板+水質(zhì)量，單位克（g）。,黏度：按GBT 17231993的規(guī)定測定。 鈣離子穩(wěn)定性：取少量乳液，與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5的氯化鈣溶液按1 ： 4的質(zhì)量比混合、搖勻，靜置48 h；觀察乳液是否凝聚、分層、破乳。如不凝聚、不分層、不破乳，表明乳液的鈣離子穩(wěn)定性合格。 凍融穩(wěn)定性：將10 g乳液置于15 mI塑料瓶中，在一201的冰箱中冷凍18 h，再于2

3、3下融化；經(jīng)過兩次循環(huán)后，放置一段時間，觀察乳液的恢復(fù)情況。如不破乳，表明乳液的凍融穩(wěn)定性合格。,稀釋穩(wěn)定性：用水將乳液稀釋到固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10，密封靜置一定時間，觀察乳液是否分層。如不分層，表明乳液的稀釋穩(wěn)定性合格。 貯存穩(wěn)定性：將一定量的乳液置于陰涼處密封，室溫保存，定期觀察乳液有無分層或沉淀現(xiàn)象。如不分層或無沉淀，表明乳液的貯存穩(wěn)定性合格。 紅外光譜(IR)分析：將乳液均勻地涂在載玻片上成膜；取下乳膠膜。放入索式提取器中，用四氫呋喃抽提24 h；將抽提后的乳膠膜用美國Mcolet公司的Nexus型傅立葉紅外光譜儀測定。,四、緩釋性能測試,轉(zhuǎn)鼓包膜工藝 選擇尿素粒徑在25mm的圓狀顆粒肥料

4、，將圓狀顆粒肥料置于轉(zhuǎn)鼓包膜機(jī)中，開動轉(zhuǎn)鼓包膜機(jī)，在一定溫度下用熱風(fēng)預(yù)熱肥料，然后，熱風(fēng)溫度控制在30-40左右，用雙流體噴咀在霧化壓力4KPa，以每分鐘2g的速度將聚合物乳液噴涂在顆粒狀肥料的表面上，使其聚合物乳液形成膜。不斷吹風(fēng)充分干燥以除去膜層中所含水分，停機(jī)，將包好的肥料放出，冷卻后即為成品聚合物包膜的緩釋肥料。 水溶法測試緩釋性能：即用水在特定溫度下浸泡包膜尿素肥料，采用對二甲氨基苯甲醛與分光光度法測定浸出液中尿素CO（NH2）2 的吸光度，根據(jù)包膜尿素在水中的養(yǎng)分累積釋放率曲線從而計算一定時間內(nèi)尿素養(yǎng)分的溶出量。,五、結(jié)果與討論,1.單體M1用量對乳膠膜吸水率的影響,說明： 1.采

5、用預(yù)乳化法、保持其它反應(yīng)條件不變時,由圖1可以看出，改變M1的用量對乳膠膜的吸水率有明顯影響。隨著M1用量的增大，乳膠膜的吸水率逐漸降低。 2.在實驗中觀察到，隨著M1用量的增加，乳液的黏度增大，凝膠物增多. 3.當(dāng)M1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過8后，乳液不穩(wěn)定。其最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為68。,五、結(jié)果與討論,2. 引發(fā)劑用量對乳液黏度的影響,說明： 1.從圖2可以看出，引發(fā)劑用量增加，乳液黏度增加，因為引發(fā)劑用量增大，反應(yīng)速度加快，聚合物的分子量增大，分子的流動性變小，黏度增大。 2.為了使乳液能順利噴涂在顆粒肥料表面，黏度不能大，否則，不容易噴涂。 3.黏度大，乳液的穩(wěn)定性變差，適宜的用量在13.5較為合適。

6、,五、結(jié)果與討論,3.乳化劑用量對乳液黏度的影響,1. 乳化劑對乳液黏度的影響如圖3所示。乳化劑隨著用量增大，乳液的黏度增大，因為乳化劑用量大，反應(yīng)體系中乳膠粒的數(shù)目多，乳膠粒的平均粒徑減小，分布變寬。乳膠膜的吸水率也會隨之增加， 2.乳化劑用量較少時，乳液容易分層。 綜合考慮，乳化劑用量選擇在12較為適宜。,五、結(jié)果與討論,4.反應(yīng)溫度對單體轉(zhuǎn)化率和乳液外觀的影響 反應(yīng)溫度對單體轉(zhuǎn)化率和乳液外觀有較大影響。因為溫度高，引發(fā)速率快，聚合反應(yīng)難于控制，乳液粒子大，甚至?xí)?dǎo)致乳液爆聚，從而破壞乳液的穩(wěn)定性，乳液外觀呈乳白色；溫度太低，則反應(yīng)速度慢，單體轉(zhuǎn)化率低。如表1所示：,表1.反應(yīng)溫度對單體轉(zhuǎn)

7、化率和乳液外觀的影響,反應(yīng)溫度,6065 6570 7075 7580 8085,單體轉(zhuǎn)化率（%）,乳液外觀,60 65 86 98 99,乳白色，有大量殘留單體 乳白色，有殘留單體 乳白色蘭光，有殘留單體 乳白色蘭光，有極少量殘留單體 乳白色，有凝膠現(xiàn)象,五、結(jié)果與討論,5.共聚物的紅外光譜圖,在1 730 cm_1處能觀察到羰基的特征吸收峰，在3 027 cm1、3 028 cm1處可以看到苯環(huán)CH的伸縮振動吸收峰，在1 602 cm1、1 453 cm-1處可以看到苯環(huán)的骨架振動吸收峰，在760 cm1、695 cm1處為單取代苯環(huán)的CH面外彎曲振動吸收峰；在l 0001 140 cm1

8、處的吸收峰是共聚物中的CO鍵振動吸收峰。 3 027 cm1處是一胺基吸收峰，表明合成的共聚物中確實引入了胺基。,圖4.聚合物的IR譜圖,五、結(jié)果與討論,6.主要產(chǎn)品的性能,性能 novocote3 novocote6 novocote8 novocote9,外觀 乳白色有蘭光 乳白色有蘭光 乳白色有蘭光 乳白色 PH值 6.08.06.08.06.08.0 6.08.0 不揮發(fā)份（%） 30.0 2 35.02 40.0 2 45.0 2 鈣離子穩(wěn)定性 合格 合格合格 合格 稀釋穩(wěn)定性 合格 合格合格 合格 凍融穩(wěn)定性 合格 合格 合格 合格 貯存穩(wěn)定性（6個月）合格 合格 合格 合格,武漢

9、諾維凱生物材料有限公司 生產(chǎn)的聚合物乳液包膜材料產(chǎn)品,六、緩釋性能評價,1.Novocote系列包膜尿素緩釋肥在水中釋放曲線,novocote3,novocote6,novocote8,novocote9,六、緩釋性能評價,2.乳液用量與包膜尿素釋放率關(guān)系,七、結(jié)論,包膜材料的合成與單體、乳化劑和引發(fā)劑的用量有關(guān)，選擇合適的單體，控制適宜的單體用量，能形成耐水性較好的乳膠膜，增加包膜緩釋肥料的緩釋效果；乳化劑用量也要適量，若過量，也會增加包膜緩釋肥的水溶性，達(dá)不到較好的緩釋效果；引發(fā)劑對乳液的穩(wěn)定性，乳液的成膜性能也有很大的影響。 反應(yīng)溫度對單體轉(zhuǎn)化率和乳液外觀有影響,因為溫度高，引發(fā)速率快，聚合反應(yīng)難于控制，乳液粒子大，甚至?xí)?dǎo)致乳液爆聚