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筛选温敏聚氨酯包膜肥料膜材以提升养分智能控释效果

文献类型： 中文期刊

作者： 李娟;乔丹;王亚静;林茹;顾典润;周源芳;李涵;杨相东

作者机构：

关键词： 温敏聚氨酯;温度响应性控释肥料;分子量;多元醇;控释特性

期刊名称：植物营养与肥料学报

ISSN： 1008-505X

年卷期： 2023 年 29 卷 11 期

页码：

收录情况： 北大核心（2020版） ; ; CSCD（2023-2024年度） ; ; 科技核心（2023版） ; ; 农林核心（2020版）

摘要： 【目的】温度是影响作物生长和肥料养分释放速率的重要因素之一。未来农业的发展需要能够主动适应作物养分需求的智能肥料。利用温敏材料研制开发温敏型包膜控释肥料,可达到肥料养分释放随土壤温度变化而智能释放的目的,因此温敏材料的筛选至关重要。【方法】使用不同分子量的己二酸-1,4-丁二醇(PBA)、聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚己内酯二醇(PCL)和聚乙二醇(PEG),共计18种多元醇,将其分别与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)反应制备聚氨酯包膜尿素。通过对制备的包膜尿素进行水浸泡法测试,评价其控释性能；对制备的聚氨酯膜用差示扫描量热仪(DSC)测试其相转变温度,评价其温敏性能。【结果】不同多元醇制备的聚氨酯包膜尿素控释性能优劣顺序为PTMG>PCL>PBA>PEG,其中PTMG及PCL系列制备的聚氨酯包膜尿素控释效果较好。在同一系列聚氨酯包膜尿素中,随着多元醇分子量的增加肥料控释性能逐渐变差。DSC测试结果表明,低分子量(2000以下)多元醇制备的聚氨酯膜不具有温敏性,同一系列聚氨酯中,随着分子量的增加其温敏温度逐渐升高。其中PTMG2000、PTMG3000、PCL2000、PBA2000和PCL3000共5种温敏聚氨酯材料的敏感温度分别为13℃、22℃、27℃、39℃和43℃,具有进一步用作制备温敏聚氨酯包膜尿素温敏材料的开发潜力。最后,选取PCL2000和PCL3000作为温敏材料,将其分别与聚丙二醇(PPG)以2∶8摩尔比混合改性,成功制备了两种温敏聚氨酯包膜控释肥料(PUCF1、PUCF2)。变温试验结果表明,温度到达35℃时,PUCF1和PUCF2释放速率分别为11.1%/d和7.1%/d,分别为恒温(25℃)条件下的13.2和6.0倍。而温度再降至25℃后,释放速率随之降低,说明二者均具有温敏性,且控释性能均可达到释放期30天。【结论】综合来看,低分子量多元醇制备的聚氨酯控释性能好但不具备温敏性能,高分子量多元醇制备的聚氨酯具有温敏性能但控释性能差。高分子量多元醇通过改性制备的温敏聚氨酯包膜尿素具有温敏特性,且控释期可达到30天。该结果可为温敏聚氨酯包膜控释肥料的制备提供一定的理论依据与应用基础。

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