[发明专利]一种含高分子微纳米粒的缓控释包膜材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种缓控释包膜材料，特别是一种含高分子微纳米粒的缓控释包膜材料。

背景技术

目前全世界范围的环保问题正面临前所未有的挑战，地下水水质变差、江河湖泊水体富营养化、耕地土壤质量下降，等等，化学肥料的大量使用是造成这些问题的主要原因之一。所以，制造和使用环境友好型包膜缓释肥料是当前化肥工业发展的主要趋势，也是发展现代农业、实施可持续发展战略的必然要求。

包膜缓／控释肥料是以颗粒化肥为芯核，表面涂覆一层微水溶性的无机物或有机高分子聚合物，该物质可改变化肥养分的释放特性，延长或控制肥料养分释放，使其养分的释放与作物的需肥规律相协调，从而达到提高肥料利用率、减轻环境污染的目的。目前，关于包膜缓／控肥料的研究，主要集中在膜质材料的选择、养分缓／控释机理、肥效多功能化几个方面。

无机物包膜肥料主要以美国的硫磺包膜尿素(SCU)为代表，其优点是材料来源广泛、价格低，残留的空壳能够破碎降解，缺点是控释效果差，养分含量低。有机高分子聚合物应用在包膜肥料方面的研究越来越多，其包膜比无机物膜具有更好的阻水性能，包膜表面更光滑更薄，缓释效果也更好。

但是聚合物包膜目前也存在一定的问题。一是所用热塑性高分子或热固性高分子皆成本较高，而且残留在土壤中的聚合物空壳不易降解，从而造成土壤环境的污染；二是包膜工艺复杂，需要用到特殊的有毒溶剂。聚合物包膜的制备工艺，通常是先将聚合物溶解于特定有机溶剂中，然后采用喷雾沉淀相转化法成膜。美国专利US 4019890公开了一种聚烯烃包膜制备方法，使用的是苯、甲苯、三氯乙烯、四氯乙烯等有机溶剂。专利US5147442及ZL87105398、ZL89101193公开的聚烯烃包膜制备工艺，是以1，2-环氧丙烷作为溶解介质。ZL01133415.0以丙烯酸树脂和纤维素为包膜材料，选用的是以甲苯为主要成分的溶剂体系。开发一种新型高效、环保、经济的包膜材料及简单易行的生产工艺，是缓控释肥料今后发展的主要方向。

缓控释肥料的多功能化是化肥产业发展的另一重要方向。在肥料中添加杀虫剂、生物活性物质及微量元素，比如阿维菌素、井冈霉素、武夷菌素、醚菊酯、伊维菌素、青蒿琥酯、α-萘乙酸、生长素、赤霉素、脱落酸、水杨酸、茉莉酸、B、Zn、Mn、Mg、Fe，等等。这类物质与控释肥料的结合目前只停留在混合、载体吸附等方式，对目标物的控释效果较差，释放速率的控制很难实现，不能达到长时间的缓慢释放。目前为止，通过化学结合、键合、螯合等方式对目标物进行附载和固定的研究还很少报道。

缓／控释肥料对养分的缓释机制，一是破裂机制，二是扩散机制。无机物包膜肥料，以硫包膜尿素为例，在土壤中的养分缓释过程为：聚合态硫、无定形态硫逐渐转化为结晶态硫过程中导致硫壳层出现裂缝，从而使尿素分子释放出来。Goertz H.M.认为有机高分子聚合物包膜缓／控释肥料养分释放是水分子通过包膜渗透进入肥料颗粒内部，水气在肥料颗粒上凝聚，并使之部分溶解，这样在包膜肥料内形成压力，养分在浓度梯度推动下通过扩散释放。有机高分子聚合物包膜材料的致密性好、与肥料间结合紧密、孔隙少，通常添加沸石粉、硅藻土、膨润土等改善包膜结构及孔隙率。但是迄今为止，尚没有通过添加粒径均一的各种微纳米颗粒的方式，对包膜的孔隙率及缓控释性能进行精准控制的报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有缓控释包膜材料的不足，提供一种高效、环保、经济的新型包膜材料。

所述包膜材料不仅具有良好的成膜性、降解性，而且可以通过化学键合方式附载特定的活性物质，实现缓控释肥的多功能化。

所述包膜材料还进一步通过添加粒径均一的各种微纳米粒，对包膜的孔隙率及缓控释性能进行精准控制。

本发明提供如下技术方案：

一种含高分子微纳米粒的缓控释包膜材料，所述包膜材料包含以下组分，优选同时包含以下组分：乙烯-醋酸乙烯共聚高分子及其共混高分子合金；聚乙烯吡咯烷酮及其络合的微量元素、药物；高分子微纳米粒。

其中，所述乙烯-醋酸乙烯共聚高分子，醋酸乙烯单元的含量在0.5％-45％，优选5％-10％。