石蜡-松香包膜尿素的形貌及其释放行为的研究

以石蜡-松香混合物作为包膜材料，以磷酸氢钙为调理剂，采用熔融喷雾包涂的方法制备一种新型、多营养、不污染土壤的缓释尿素。用水浸泡法和土壤培养法探讨了包膜尿素的释放特性，用扫描电子显微镜研究了包膜尿素的表面和截面形貌。分析了松香与石蜡的配比、涂层量对包膜尿素养分释放速率的影响。结果表明，松香与石蜡的配比是影响包膜尿索养分释放速率的主要因素，涂层量是影响尿素释放的重要因素，包膜尿素在水中氮索的释放行为可用一级释放动力学方程来描述；其中，CRC-25和CRC-30包膜尿素在水中溶出80％的氮素分别需要10．07d、17．88d，在土壤中溶出80％的氮索所需要的时间大于130d；包膜尿素的扫描电镜照片显示，包膜层中的缝隙小于5μm。     

异质膜材多层包膜尿素养分释放特征及其数学模拟

为了明确以水溶性树脂（氯乙烯偏氯乙烯、丙烯酸脂）为主包膜材料、脂溶性改性石油 C9树脂为辅助材料的多层包膜尿素的养分释放特征,采用3×4双因素随机区组设计,其中因素一为改性C9石油树脂内保护层包膜用量,设3个水平,即每平方米尿素表面积喷涂5、10、15 g改性C9石油树脂;因素二为水溶性树脂包膜用量,设4个水平,即每平方米尿素表面积喷涂30、40、50、60 g水溶性树脂。采用流化包衣技术制备共12种供试样品,所有供试样品均在水溶性树脂包膜层外再喷涂10 g/m2改性C9石油树脂。然后采用1：5肥水比的恒温静水培养法检测了供试肥料的养分释放曲线并对其进行数学模拟。结果表明,通过Richards方程的特征参数判断可知其中10个供试样品的养分释放曲线为S型,说明了采用水溶性树脂为主和脂溶性树脂为辅所制的多层尿素可以实现养分的S型释放。改性C9内保护层的作用主要体现在改变养分释放曲线形状上,内保护层由5 g/m2增加至10 g/m2,曲线趋向于S型,30～60 g/m2水溶性树脂包膜层4组处理的最大养分释放速度出现的时间点分别推迟22.6、49.3、74.9和39.4 d,进一步增加至15 g/m2,最大养分释放速率出现的时间点不变或者轻微地提前。水溶性树脂包膜层的主要作用是控制养分释放速率,包膜层厚度由30 g/m2逐渐增加至60 g/m2显著延长了包膜尿素的肥效期,其肥效期为75.0～287.1 d。综上可知,以改性石油C9树脂为保护层的水溶性树脂包膜尿素可实现养分的S型释放;使用5～10 g/m2改性C9作内保护层、30～60 g/m2水溶性树脂作为包膜层、10 g/m2改性C9作为外保护层,采用流化包衣技术可制造肥效期约为75.0～287.1 d的符合国家相关标准包膜控释氮肥产品。该研究可为水溶性树脂包膜肥料的制造工艺提供参考。     

聚苯乙烯包膜尿素的缓释效果研究

采用实验室不同温度水培和淋洗试验,研究了膜材料比例、膜厚度、堵孔材料加入量以及尿素颗粒大小与包膜尿素养分释放的关系,温度对养分释放的影响,以确定不同释放速率系列包膜尿素配方。结果表明,膜材料增加、膜厚度增加,包膜尿素养分释放速率降低;单用网孔状膜材料包裹尿素,养分释放速率过快,肥料氮从土壤淋出量大,不可能用于水田作物;加入堵孔材料2%后,30℃水中养分释放期超过70 d,膜材料抗水性、耐挤压性好;在温度低于30℃条件下,温度对养分释放影响不大,温度高于45℃影响膜稳定性。     

致孔剂对植物油包膜尿素养分释放特性的影响

为了探讨致孔剂对植物油包膜尿养分释放特性的影响,该研究通过25、30、35℃恒温静水培养方法对植物油包膜尿素养分释放特征曲线、肥效期、温度依存性以及养分释放活化能等进行了研究。结果表明：添加致孔剂ST（淀粉）和致孔剂SB（黏土矿物）均能加快植物油包膜尿素养分释放,均能缩短肥效期,当致孔剂ST用量从0增加至5%时,肥效期从122.20 d缩短为54.76 d,而添加不同用量致孔剂SB的植物油包膜尿素养分释放特征曲线基本重合;添加致孔剂ST植物油包膜尿素温度依存性Q10随用量增加而减小,而添加致孔剂SB则随着用量增加而增大;添加致孔剂会减小植物油包膜尿素养分释放活化能,当致孔剂ST和致孔剂SB用量分别为3%、4%时,养分释放活化能分别较不添加处理减少了40.20、23.28 kJ/mol。该文可为今后致孔技术在控释肥料研制中的应用提供参考。     

桐油包膜尿素养分释放机理的研究

以桐油为包膜材料,采用土壤盆栽试验和水中静置试验,对控释肥料养分释放动态进行了研究。结果表明,以桐油为包膜材料的包膜尿素,在土壤中养分初期溶出率为12.6%,在水中养分初期溶出率为20.1%,是比较理想的包膜材料。在水中与土壤中养分释放期为1∶1.2;N素的释放可用LOGISTIC动力学方程描述,释放常数k值可用来判断控释尿素的N素释放速率大小。     

土壤水分对包膜尿素养分释放特性的影响

试验采用土壤培养的方法,以释放期分别为60 d(肥料A)和90 d(肥料B)的两种肥料作为供试肥料,研究了土壤绝对含水量、干湿交替、相对含水量和水势因素对3种土壤中包膜尿素养分释放特性的影响。结果表明:在3种土壤中,土壤绝对含水量从50 g/kg增到200 g/kg时,包膜尿素养分释放率均随土壤水分含量的增加而显著增加,此时水分因素是控制包膜尿素养分释放的主要因素。在干湿交替条件下,两种供试肥料间释放率的差异变大,其中肥料B在潮土中释放速率较其他两种土壤中下降更多。当相对含水量在0%~50%田间持水量范围内,或水势在60~100k Pa范围内时,供试肥料在红壤中的释放显著低于潮土和水稻土,这与红壤中黏粒含量高有关;当相对含水量大于100%田间持水量时,或水势低于60 k Pa时,土壤水分和土壤类型对包膜尿素养分释放的影响基本不再显著。常用的Sugihara方程可以较好地拟合包膜尿素在试验设定水分条件下的养分释放特性,相关系数r0.95。3种不同土壤水分参数均可以用来预测包膜尿素的释放率和释放期,其中水势(x)与包膜尿素释放期(y)的拟合效果最好,关系式为y=64.79e~(0.0066x),r=0.91。     

木质素/环氧树脂基复合包膜尿素的研制与性能研究

将木质素这一廉价且环保的原料作为包膜尿素的包膜材料并完善包膜尿素的制备工艺具有重要意义。本试验以木质素、辛酸亚锡、六亚甲基异氰酸酯和聚乙二醇为原料制备木质素基膜材，以此作为包膜尿素的内层，将环氧树脂基包膜液喷涂在木质素基包膜尿素颗粒表面作为外层，得到木质素/环氧树脂基复合包膜尿素。通过调控-NCO/-OH的摩尔比和包膜率来探究包膜尿素的最佳制备条件，并通过静水培养试验测试其累积养分释放率。在此基础上，选择最优养分释放性能的包膜尿素，评估其表面形貌和抗压性能之间的差异。结果表明，-NCO/-OH的摩尔比为1.50时，木质素基膜材的最大热解温度和水接触角分别为404.31℃和82.36°。-NCO/-OH的摩尔比和包膜率均与包膜尿素的养分释放期呈正相关。在-NCO/-OH摩尔比为1.50、树脂含量为40%、包膜率为7%的条件下，包膜尿素的养分释放性能最佳，其释放80%养分所需时间大于30 d。这种采用木质素为原料制备的包膜尿素符合国家控释肥料标准。本研究结果为绿色、经济包膜尿素的发展提供了理论依据和技术支撑。     

磷酸氢钙包膜尿素的研制及其释放特性

以聚乙烯醇水溶液为粘结剂,以肥料级磷酸氢钙为包膜材料,采用喷雾包涂的方法制备一种新的、多营养的、不污染土壤的缓释/控释尿素。用水浸泡法和土壤培养法表征了包膜尿素的释放特性,用扫描电子显微镜研究了包膜尿素的表面和截面形貌。讨论了涂层量对包膜尿素的缓释性能的影响。实验结果表明:涂层量是影响尿素释放的重要因素,磷酸氢钙包膜尿素在水中氮素的释放行为可用一级释放动力学方程来描述;CU-25和CU-30包膜尿素在水中溶出80%的氮素分别需要5.36.d和12.53.d,而在土壤中溶出80%的氮素所需要的时间大于110.d;包膜尿素的扫描电镜照片显示,包膜层中的缝隙小于1μm。     

桐油包膜尿素的制备及其肥料缓释效应研究

以桐油为主要成膜材料对尿素实施了包膜处理，研究了桐油、桐油/改性树脂混合物及其与无机调理剂的混合物的粘度和粘度指数，对包膜尿素的表面形貌、包膜尿素的缓释性及其在黑麦草种植中的肥料效应进行了研究，以确定最佳的包膜工艺条件。实验结果表明：采用桐油和E₁或E₃无机调理剂的混合物，在包膜率9%～15%之间制得的桐油包膜尿素的养分释放期为24～62 d，能为黑麦草生长提供较长时间的养分供给并延长其绿色期。     

双层和夹层包膜工艺对水基树脂包膜材料控释性能的影响

为了优化水基树脂的包膜控释性能,该文以脂溶性树脂为配合包膜材料,利用底喷风动流化床制造多层包膜控释尿素,并通过包膜控释尿素养分释放率的测定评价双层和夹层包膜工艺对水基树脂包膜材料控释性能的影响.研究结果表明:两种工艺相比,夹层包膜工艺能显著延长包膜控释尿素的肥效期,其肥效期是双层包膜工艺的5倍.在夹层包膜工艺中,内保护层厚度在5～15 g/m2的范围内对包膜控释尿素的肥效期无明显影响,50 g/m2水基树脂控释层和10g/m2脂溶性树脂外保护层夹层控释尿素的肥效期均约为260 d.但是,夹层包膜控释尿素的养分释放模式与内保护层厚度有关,内保护层厚度达到10 g/m2以上时,养分释放模式由抛物线型变成了S型.综上可知,脂溶性树脂内保护层较适宜的厚度为5～10 g/m2,采用夹层包膜工艺能更好的发挥水基树脂的控释性能.     

C36多元醇改良C18多元醇包膜肥料缓控释性能

为探讨C36多元醇(简称C36)对C18多元醇(简称C18,对照)包膜材料缓控释性能的影响,该文以C18为对照膜材,将C36与C18分别按照质量比1:2、2:3、1:1共混聚合制备成3种新型包膜材料,在相同工艺下依次制造成包膜厚度均为2.5%(膜材占核芯肥料的百分比)的包膜尿素,分别记作PCU1、PCU2、PCU3、PCU4,其中PCU1为对照。通过坠落撞击前、后包膜尿素的释放率评价C36作为包膜材料的效果。研究结果表明:C36与C18共混聚合包膜尿素的外观及耐撞击性能明显优于对照处理的,表现为包膜层光泽明亮、膜质均匀、膜层韧性好,同期静水培养的颗粒表面积较对照的增加了23%。该文提出了肥效期保持率(tR)的概念,并用其评价包膜肥料耐撞击性能。共混聚合物C36:C18比例为2:3时,包膜尿素耐撞击性能最优,受撞击后肥效期保持率tR可高达88%左右,为对照处理的2.5倍以上。该处理包膜尿素的初期溶出率、微分溶出率最小,与对照PCU1处理的无明显差异。C36嵌入C18共混聚合生成的新包膜材料对包膜尿素肥效期的影响与两者的比例和包膜材料的用量有关,当C36:C18为2:3,包膜材料用量(2.5%)小于常规用量(3%~4%)时,虽然包膜尿素的肥效期没有延长,但是包膜完整、膜层均匀、韧性强,在包膜肥受到强烈撞击的情况下能够很好地保持原有肥料的肥效期,即能保持包膜肥料的缓控释性能。因此,在C18多元醇嵌入适量C36多元醇是改良C18多元醇包膜材料,增加其包膜肥肥效期保持率的有效方法。     

天然木粉在包裹控释尿素上的应用

为探究木质纤维素类有机物在缓/控释肥上的应用效果,采用静水浸泡法,研究了3种天然木粉包裹控释尿素(CRU20、CRU25、CRU30)在常温条件下的养分释放规律,以及不同温度、pH值和水肥比对控释尿素养分释放规律的影响。结果表明:1)包裹控释尿素的缓释期随着包裹量的增大而变长,CRU20、CRU25、CRU30的理论缓释期分别为36、54,121d,不同的包裹量表现出不同的释放曲线模式。2)氮素释放速率受温度和pH值的影响较大,不同水肥比的差异不明显。3)包裹控释尿素释放机理为"崩溃"机制。天然木粉包裹控释尿素具有很好的推广应用价值。     

氮素与抑制剂双控释尿素的制备及其对土壤供氮能力和小麦产量的影响

  【目的】  包衣和添加抑制剂是常用的制备缓控释肥料的手段。尝试同时使用这两种方法，制备更加可控氮素释放与转化的新型肥料，并研究其在小麦上的应用效果。  【方法】  采用先在大颗粒尿素 (2.5～3.5 mm) 表面涂层，再用树脂包膜的方法制备含不同抑制剂的树脂包膜尿素。依据不同抑制剂，制备了无涂层 (CU)、脲酶抑制剂HQ涂层 (CRU1)、硝化抑制剂DCD涂层 (CRU2) 和HQ + DCD组合涂层 (CRU3) 4种新型树脂包膜尿素。通过扫描电镜观测了4种包膜尿素的微观结构，采用静水释放的方法测定了养分和抑制剂的缓释性能。在山东省潍坊和泰安两地布置冬小麦等氮磷钾施用量和相同施肥方法的田间试验，以普通大颗粒尿素为对照，在冬小麦苗期、拔节期、开花期、灌浆期和成熟期采集耕层土壤样品，测定速效氮含量，并于小麦成熟期测定产量及构成因素。  【结果】  1) 制备的4种包膜尿素成膜完整，包膜厚度均匀，表面光滑且膜层致密，树脂包膜材料能完整地覆盖在肥核的表面，膜表面有微孔，成为尿素和抑制剂向膜外释放的通道；尿素与抑制剂交接处结合严密，无间隙产生，抑制剂在包膜层的完全包围之中，可实现对尿素和抑制剂释放的同时控制。2) 包膜与抑制剂结合可有效控制尿素溶出。静水释放条件下，4种包膜尿素的氮素初期溶出率分别为7.59%、1.96%、2.12%、0.89%，尿素控释期依次是42、56、56、56天；CRU1的HQ释放期为28天，CRU2的DCD释放期为14天，CRU3中HQ和DCD的释放期分别为42和14天。相比较而言，CRU3的氮素释放期长于CRU1和CRU2，抑制剂的释放期也长于CRU1和CRU2，因此缓释效果大于CRU1和CRU2。3) 与大颗粒尿素对照 (U) 相比，4个包膜尿素处理在小麦苗期能维持土壤中NH₄+-N的适宜浓度，开花期后显著增加土壤NH₄+-N含量，保障了氮素的持续供应；而在小麦整个生育期内均显著降低土壤NO₃–-N含量，从而减少氮素淋溶损失。含HQ涂层的CRU1、CRU3处理能在小麦生育期内维持土壤脲酶活性处于较低水平；含DCD涂层的CRU2、CRU3处理能够抑制土壤NH₄+-N向NO₃–-N的转化，显著降低土壤NH₄+-N表观硝化率。与CU相比，CRU1、CRU2和CRU3处理的小麦产量在潍坊试验点分别显著增加23.38%、23.13%和38.79%，在泰安试验点分别增加6.36%、9.52%和28.57%。  【结论】  先在大颗粒尿素表面包裹抑制剂涂层，再包裹树脂，可在尿素表面形成完整且均匀的膜，而且在膜表面仍有一定量的微孔，实现尿素与抑制剂释放的同时控制。小麦整个生育期，与施用单一抑制剂的包膜尿素处理相比，施用含两种抑制剂 (CRU3) 的包膜尿素处理的土壤氮素持续供应能力更强，小麦产量最高；而且土壤硝态氮水平一直较低，也减少了氮素淋溶损失的可能。     

温度对壳聚糖包膜尿素氮素释放特性的影响

通过壳聚糖包膜尿素(CCU)在15℃、25℃、35℃、45℃水中的释放实验,描述了其养分释放特性,探讨了温度对CCU养分释放特性的影响。结果表明,壳聚糖包膜尿素与其他包膜尿素的释放情况有很大不同,不存在明显的滞后阶段。温度改变了包膜的通透性,CCU养分释放速率随着温度的增加而增大,温度每提高10℃,养分释放速率提高约1.5倍,但不同温度下养分累积释放曲线的变化具有相似性和规律性。在不同温度下,随着浸泡时间的延长,养分释放速率都是先线性降低,然后保持不变,直到尿素完全溶解,释放速率再次下降,直至为零。不同温度下CCU的水分透入率变化曲线与尿素累积释放量变化曲线相似,养分累积释放量和水分透入率呈线性关系。     

包衣尿素在田间的溶出特征和对夏玉米产量及氮肥利用率影响的研究

通过田间试验研究了控释包衣尿素在田间的实际溶出过程及其对玉米产量、氮肥利用率的影响。结果表明,控释包衣尿素在田间的实际溶出期限远远高于实验室的测定值,控释包衣尿素处理耕层土壤无机氮动态过程与其溶出特征比较一致;在减少20%氮肥用量并且采用玉米全生育期一次性基施的措施下,控释包衣尿素的玉米产量和吸氮量与常规施肥措施的尿素持平,而氮肥利用率略有提高。     

基于水基反应成膜技术的聚合物包膜肥料的研制

以3种水基硅丙乳液(SD-528、SD-5281和GA-1710)为材料,利用水基反应成膜技术对这3种材料进行化学改性,制备了聚合物包膜肥料模型膜;研究了模型膜的养分扩散性能,在此基础上研制了水基聚合物包膜肥料;测定了包膜肥料养分释放曲线,并利用红外光声光谱对聚合物膜进行原位表征.结果表明,通过化学交联改性,硅丙基模型膜具有优良的成膜性和扩散性能,不同的乳液对包膜尿素的缓释效果影响显著;GA-1710和SD-528的缓释效果较好,在静态水中的释放时间可达到30 d,而SD-5281缓释性能较差,需要做进一步的化学改性;不同的乳液类型制备的包膜尿素的释放模式也不同,GA-1710累积释放曲线为"S"型,而SD-528为"L"型.因此,利用反应成膜技术,硅丙乳液在水基包膜肥料的研制中具有广阔的应用前景.     

包膜控释肥料养分释放率快速测定方法的研究

包膜控释肥料养分释放率的快速测定是控释肥质量检测和制定评价标准的关键。快速测定方法可以在较短时间内,推测和评价控释肥料的养分释放速率的快慢及释放期的长短。本研究对4种不同包膜控释肥料在25℃温度条件下的静水释放过程进行了测定,并应用100℃快速浸提化学实测法的测定结果与之拟合,找出两者相同养分释放量的时间对应关系方程,并对方程进行了检验和评价;同时,还对100℃温度条件下快速浸提液进行了电导率法(简便方法)的测定。结果表明,4种不同包膜控释肥料的相同养分释放量与时间对应关系方程的拟合度均达到极显著水平;在100℃温度条件下,快速浸提测定法能在较短的时间内准确测定包膜控释肥料的养分释放率,释放期为36～个月的包膜控释肥,在104～8.h就可初步测定出养分释放期;在25℃释放期为6个月的控释肥,100℃快速浸提测定的养分释放期的最大误差为10.d(5.6%);100℃快速浸提电导率法亦可简便快速的测定出包膜控释肥的养分释放率,其对养分释放期为6个月的包膜控释肥料预测值的最大误差为15.d(8.3%)。     

丙烯酸树脂包膜尿素肥料研制及其控释效果

采用丙烯酸树脂为包膜材料,以NBPT（N-丁基硫代磷酰三胺）和DCD（双氰胺）为生化抑制剂,利用流化床对尿素进行涂层生化抑制剂及包膜,制备4种包膜肥料,对这些包膜肥料在水中的控释效果进行了研究。结果表明,采用此技术制备的包膜肥料,表面成膜完整,包膜物质在成膜时分布均匀、与尿素肥心接合紧密,表面光滑。NBPT和DCD与肥心结合严密,包膜层紧覆于抑制剂的外表。包膜可有效控制尿素的溶出,在水中的控释时间为19～30d。初期溶出率远远小于15％,微分溶出率基本上在0．25％～2．5％之间;在水中尿素累积溶出特征符合一元二次方程模型,尿素释放曲线呈“S”形。