聚乙烯包膜肥料控释膜层结构特征研究

论文摘要

【目的】包膜肥料控释膜层结构和孔隙性质直接影响其养分释放速率。研究包膜肥料膜层结构特征,可以明确膜层结构参数与养分释放速率的关系,揭示包膜肥料控释机制,为建立养分释放数理模型提供理论依据。【方法】以聚乙烯包膜肥料控释膜层作为研究对象,量化研究了聚乙烯喷涂控释膜层的结构特征参数。利用扫描电镜,观测了在不同放大倍数下,采用喷涂工艺制备的聚乙烯包膜肥料膜层的外表层、横断面和内表层特征;以压汞仪测定了膜上孔隙的大小和分布;采用泡点法研究了大孔隙的最大孔径。【结果】不同放大倍数下的扫描电镜观测结果表明,喷涂法制备的包膜肥料控释膜层外表面整体上光滑、平整、均匀、疏松,但局部存在少量孔隙,孔径主要分布在1000～50 nm的范围内;在放大倍数很高的情况下,整体上膜层无细微孔隙结构。控释膜层厚度约为60～100μm,断面形貌疏松无孔。膜层内表面粗糙,高低起伏不平、犬牙交错。膜壳材料堆密度为0.4～0.8 g/mL,低于聚乙烯密度,属于疏松结构。孔隙结构分析结果表明,聚乙烯控释膜层的中值孔径为4.5～5.3 nm,与对比的聚乙烯薄膜基本一致,说明两种膜分子链间的细微结构没有差异;但是聚乙烯控释膜层中存在占比18%的直径约为1000～50 nm的较大孔,孔径小于10 nm的间隙占82%,进一步说明占比少的大孔影响控释膜层释放性能。喷涂控释膜层总孔体积在0.4686～1.2260 mL/g,平均孔径在25.1～86.8 nm范围内,孔隙率为33.0%～50.6%,显著高于拉伸工艺制备的聚乙烯薄膜。释放期在1～6个月的包膜控释肥料,最大孔径在990～480 nm的范围,随包膜肥料释放期的增加,膜孔直径逐步减小,说明包膜控释肥料养分释放速率与其最大孔径存在内在联系。【结论】综合3种方法的测定结果,聚乙烯控释膜层可以看作是膜层均匀致密且局部有孔隙,膜壳直径3 mm,膜层厚度约为50μm,最大孔径为1μm,平均孔径为50 nm的密闭球形壳体。最大孔是水分和养分进出膜层的主要通道,决定了包膜肥料养分释放速率的快慢。

论文目录

• 1 材料与方法
•   1.1 试验材料
•   1.2 仪器
•   1.3 扫描电镜（SEM）、压汞仪和最大孔径的试验测定方法
•   1.4 控释肥料养分释放性能的水浸泡试验方法
•   1.5 数据处理
• 2 结果与分析
•   2.1 聚乙烯控释膜层SEM表面和断面形貌结构特征
•     2.1.1 大颗粒尿素表面典型形貌特征
•     2.1.2 聚乙烯包膜肥料膜层表面典型形貌结构特征
•     2.1.3 聚乙烯包膜肥料膜层表面局部孔隙特征
•     2.1.4 聚乙烯包膜肥料膜层断面形貌特征
•     2.1.5 聚乙烯包膜肥料膜层内表面和外表面的形貌特征
•   2.2 压汞仪测定的膜层孔隙结构特征
•   2.3 泡点法测定的膜层最大孔径
• 3 讨论
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 杨相东,李娟,孙明雪,乔丹,张建君,李春花

关键词: 包膜控释肥料,聚乙烯,膜层结构,孔隙参数,释放特性

来源: 植物营养与肥料学报 2019年12期

年度: 2019

分类: 农业科技,工程科技Ⅰ辑

专业: 有机化工,农业基础科学

单位: 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室

基金: 国家重点研发计划课题(2017YFD0200703),国家自然科学基金项目(31572204,31872177),中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(1610132017011)

分类号: TQ449.1

页码: 2032-2043

总页数: 12

文件大小: 1395K

下载量: 121