[发明专利]一种用于生产包膜肥料的膜材料及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及生产肥料，具体地说是一种用于生产包膜控释肥料的醋酸酯淀粉包膜肥料的膜材料及其制备工艺。

背景技术

随着人类农业生产活动和对土地物质产出需求的增加，不断向土地投入各种新技术与新材料，使土地生产强度加大，对农业生态环境的破坏日益加重。农用塑料制品的使用就是其中一例，如地膜、树脂类高分子包膜肥料膜材料等在土壤中降解较慢，长期积累造成了土壤环境的污染。因此人们渴望有既可生物降解又具有好的使用效果的可以代替目前塑料的材料应用于农业生产资料的生产。

淀粉(分子式：[C₆H₁₀O₅]_n)属于天然高分子多糖类，它以颗粒形式广泛存在于植物的果实、根、茎中，是人类主要的碳水化合物来源，是一种廉价的天然可再生资源，具有极好的生物降解性能，降解产物环境友好，来源广等优点，已经成为重要的工业原料，在科学技术的各个领域都一直受到人们的高度重视。在化学结构上是由脱水葡萄糖单元以α-1，4糖苷键(直链淀粉)和α-1，6糖苷键(支链淀粉)缩聚而成的高聚物。其大分子结构中的甙键及羟基决定着它的化学性质，也是淀粉各种变性可能的内在因素。原淀粉脂溶性差、颗粒大、稳定性差、机械性能、耐水性、以及韧性差、难加工成膜，加工性均较差等缺陷，浆膜硬而脆，因其大分子链是环状结构的葡萄糖剩基构成，柔顺性差，玻璃化温度高达330℃；天然淀粉在加热时不能塑化，难以加工成为有用的制品，这些特点大大限制了其应用与发展。为改善淀粉材料对水的敏感性，可对淀粉进行改性，改性淀粉是指利用物理、化学或酶手段来使淀粉发生酯化、氧化、接枝共聚、水解等反应，生成各种淀粉衍生物而改变天然淀粉的性质，如通过乙酰化以减少淀粉分子的亲水性，也可以与耐水性良好的材料共混提高耐水性能。

当淀粉分子中的羟基被亲脂基团取代后，淀粉原有的氢键将被破坏而使其溶性增强，原有的结晶区被破坏而引起淀粉聚集状态变化、颗粒尺寸减小、热稳定性增强。乙酰基是比较常见的一种亲水基团，它取代淀粉中羟基便得到醋酸酯淀粉，分子式：[C₈H₁₂O₆]_n。醋酸酯淀粉(Starch AcetateSA)是酯化淀粉中最普通也是最重要的一种，是淀粉有机酸酯，是淀粉葡萄糖单元上的羟基的氢原子被乙酰基取代得到的产物。可以用许多乙酰化剂制备，如醋酸酐、醋酸酐-吡啶、冰醋酸、醋酸酐-乙酸混合物、乙酰氯、乙烯酮、醋酸乙烯、醋酸乙烯酸、醋酸乙烯酯及其部分混合物等，是淀粉大分子中的羟基在一定条件下直接与醋酸反应或间接与醋酸衍生物反应得到的一种淀粉衍生物，与原淀粉在理化性质上有明显不同。乙酰化淀粉因酯基的引入，削弱了淀粉大分子中羟基的缔合，起到了“内增塑”的作用，成膜较柔韧、可弯、具有弹性、有较高的强力、较低的糊化温度、较高的热粘度、较好的成膜性和抗老化性能。性能优良的高取代度醋酸酯淀粉可以通过热塑成膜，使乙酰化淀粉的成膜性能提高，且膜具有较好的抗热水、冷水性能及耐候性，具有一定的热塑性。

肥料控释技术可以有效地提高氮肥的利用率，它主要是通过与肥芯非相容的缓/控释膜的通透作用来实现活性成分的延时释放，因此缓/控释膜材料的研究与制备以成为控释技术应用的关键因素，对控释膜材料的基本要求是：成膜性能好；具备一定的强度和稳定性；与芯物不溶、不反应；对生物有良好的相容性；可生物降解；原料易得且便宜。酯溶性高取代度醋酸酯淀粉基本能满足上述条件，是一种理想的控制释放用膜材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可完全生物降解的淀粉衍生物膜材料及其生产工艺。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：膜材料按重量份数计：100份醋酸酯淀粉、10～50份乙基纤维素、1～5份无机膜调理剂、1～10份增塑剂和1000～2000份有机溶剂；所述无机膜调理剂为滑石粉、沸石粉和/或硅藻土；增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯、聚乙二醇、乙二醇或丙三醇中的一种或其组合，有机溶剂为工业乙醇、N-N二甲基甲酰胺、N-N二甲基乙酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮、二甲亚砜或1.4-二氧六环的一种或其组合。

所述增塑剂组合时按重量份数计比例为乙二醇∶丙三醇按2～1∶1～2混合；有机溶剂组合时按重量份数计比例为N-N二甲基甲酰胺或N-N二甲基乙酰胺∶二氯甲烷或三氯甲烷∶丙酮为2～3∶3～4∶1～3。