一种快速评价生物基包膜尿素养分释放快慢的方法

本发明涉及控释肥包膜材料，具体涉及一种快速评价生物基薄膜材料特性及其相应的包膜尿素养分释放快慢的方法。

背景技术：

1、聚合物特别是聚氨酯膜材，由于其易于成膜和优异的控释效果，已经成为制备包膜尿素的主要膜材料，而生物基材料因其具有价格低廉、来源广泛、可再生、可生物降解等优点逐渐成为膜材料制备的研究热点。近年来由于生物基环境友好以及其低成本等因素，有关生物基聚氨酯的技术研发和产品创新逐渐增多，如蓖麻油基聚氨酯、大豆油基聚氨酯、亚麻籽油基聚氨酯、棕榈油基聚氨酯、菜籽油基聚氨酯等。在众多植物油中，蓖麻油基聚氨酯和大豆油基聚氨酯应用最为广泛，目前已成为制备包膜缓释肥料的主要生物基可降解材料，生物油基缓释膜材料的组配、特性评鉴和相应包膜尿素研究成为热点。

2、由于植物种类不同，加上不同区域的土壤和水热条件的差异，包膜尿素的养分释放与植物养分需求难以实现精准匹配，导致缓释肥料的效果在不同作物和不同区域呈现波动性，因此利用生物基可降解材料的不同组配来实现的缓释肥养分释放和作物养分需求的同步，一直为业界所关注。包膜材料的来源不同，分子结构功能团的差异，以及不同组配后的包膜工艺对其成膜后的养分透性影响明显，因此,利用不同种类的生物基聚酯多元醇与异氰酸酯等进行不同组配和复合，构建不同养分释放模式的系列膜材料，并实现包膜尿素专用化和肥料中氮素供应与作物需求匹配的重要技术路径。

3、缓释肥料养分释放率检测和评价方法常用水浸出率法、土壤培养法、扩散和渗透率法、电超滤法和同位素法等，其中水浸出率法是目前最普遍应用的方法，也是国家缓释肥料标准(gb/t23348)的养分释放的评测方法。该方法均需在不同来源生物基材料组配的基础上，加工制备系列膜材料和包膜尿素的产品后方可实施，存在实验周期长、过程复杂，耗时耗工成本高等缺点，测试结果也只能是粗略地评价其养分释放特征，极大限制新型缓释膜材料评鉴效率，也是制约养分精准释放的专用缓释肥的研发生产的瓶颈。目前，包膜控释肥养分释放速率快速测定方法的报道较少，有些测定方法的膜材料参数并不具备普适性,有点甚至与膜材料的特性相背离，因此，技术监督部门和缓释肥料研发和生产企业急需一种快速的检测方法,以便能在短时间内对不同膜材料的特征参数进行快速检测，并估测缓释肥料(尿素)的养分释放规律，进而实现缓释包膜材料的快速组配和精准鉴别，为专用缓释尿素的研制提供了一种膜材料的精准组配和养分释放快速评估方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明提供了一种基于测定生物基膜材料的吸水率快速评价养分释放快慢的方法。

2、一种快速评价生物基包膜尿素养分释放快慢的方法，所述方法包括：

3、s1：测定膜材料吸水率：将膜材料用水浸润，分别测量浸润前后膜材料的重量，记为m1和m2，通过公式

4、

5、计算吸水率wa；

6、s2：包膜材料饱和吸水率达到的时间与氮素释放期呈高度相关，预测释放期与饱和吸水率时间估算公式为：

7、y＝kx；

8、其中，y为包膜尿素的预测释放期，x为膜材料达到饱和吸水率的时间，k为包膜材料饱和吸水率达到的时间与氮素释放期的相关系数，通过线性拟合得到；

9、k值同时作为养分释放速率的特征参数，k值越大包膜尿素养分释放速率越慢，k值越小包膜尿素养分释放速率越快。

10、优选地，所述膜材料为生物基聚酯多元醇与异氰酸酯组配而形成的聚合物。

11、优选地，所述k＝1.94。

12、优选地，y与相应的生物基包膜尿素实际释放期的误差不超过14天。

13、优选地，所述膜材料是采用如下方式制得：

14、(1)将生物基聚酯多元醇与异氰酸酯混配，并于高速分散机上混和，分散混和的时间为20～50秒，得到均质的混和液；

15、(2)取混和液倒在洁净干燥的玻璃板上，用80微米厚度的涂布杆将混合液均匀涂布在玻璃板上，形成涂布膜层；

16、(3)将涂布好的玻璃板放在40～60℃的红外烘干箱上进行固化，待涂布膜层表面固化不粘手，升高红外烘干箱温度至70～80℃熟化，20～40分钟后取出，转放至50～60℃的烘箱中进一步熟化，直至涂布膜层完成固化形成有稳定强度的膜，将膜从玻璃板取下，即得。

17、进一步地，将包膜材料放入烘箱中50℃干燥24小时。

18、进一步地，将干燥好的包膜材料放入天平中称量，取0.5g膜材，将此时所称膜材料的质量记为m1，小于0.5g会容易产生误差，过大会增加试验成本。

19、进一步地，称量后的膜材料放入盛有去离子水的烧杯中完全浸润。

20、进一步地，所述的盛有膜材料和去离子水的烧杯放入设置为25℃的恒温培养箱中。

21、进一步地，在浸润时间为1、3、7、10、14天后每7天取出膜材料并用滤纸吸去膜表面上残留的水分，此时对膜进行称重，记为m2。

22、进一步地，在对浸润后膜材料称重完后，把膜材料放回盛有去离子水的烧杯中，继续浸润直至膜材料重量不再变化，并记录吸水率饱和时的浸润时间。

23、所述膜材料达到饱和吸水率的时间为从膜材料开始被水浸润到浸润的膜材料质量不再变化的时间。

24、与现有技术相比，本发明至少具有如下的有益效果：

25、本发明中膜材料的吸水率是膜材料合成之后就可测定的，并不是在包膜尿素分离后测定的，相比于传统的养分测定，为包膜尿素养分释放提供了一种更快速、简便的评价方法，即在尿素还未包膜之前就可以根据吸水率确定其养分释放的快慢，并初步确定其释放期，且后续可根据通过设计不同配比的膜材吸水率或不同膜厚，生产符合预期释放期的包膜尿素；

26、本发明为专用膜材料组配和匹配作物需求的包膜尿素的养分模式设计提供了技术支持，实现膜材料和包膜尿素养分释放的相对精准设计，缩短专用缓释肥新产品的研发周期。

技术特征：

1.一种快速评价生物基包膜尿素养分释放快慢的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述一种快速评价生物基包膜尿素养分释放快慢的方法，其特征在于，所述膜材料为生物基聚酯多元醇与异氰酸酯组配而形成的聚合物。

3.根据权利要求2所述一种快速评价生物基包膜尿素养分释放快慢的方法，其特征在于，所述k＝1.94。

4.根据权利要求1所述一种快速评价生物基包膜尿素养分释放快慢的方法，其特征在于，所述膜材料是采用如下方式制得：

5.根据权利要求1所述一种快速评价生物基包膜尿素养分释放快慢的方法，其特征在于，所述m1为0.5g。

6.根据权利要求1所述一种快速评价生物基包膜尿素养分释放快慢的方法，其特征在于，浸润时，水分没过膜材料。

7.根据权利要求1所述一种快速评价生物基包膜尿素养分释放快慢的方法，其特征在于，浸润的温度为25℃。

8.根据权利要求1所述一种快速评价生物基包膜尿素养分释放快慢的方法，其特征在于，所述膜材料达到饱和吸水率的时间为从膜材料开始被水浸润到浸润的膜材料质量不再变化的时间。

技术总结本发明公开了一种快速评价生物基包膜尿素养分释放快慢的方法，涉及控释肥包膜材料技术领域，该方法通过基于不同生物基材料不同组合制备系列具有生物可降解性的膜材，测定其吸水率实现的。将系列不同生物基聚酯多元醇与异氰酸酯混合交联，在玻璃板上固化成膜，得到系列一定厚度的不同养分释放特性的包膜材料，取一定质量的膜材进行吸水率测定，基于吸水率与包膜肥料的养分释放关系，实现膜材养分释放的快速评鉴。本发明的方法实验所需时间更短，过程更加简便，成本低廉，不需要再制成包膜尿素即可评价该包膜尿素的养分释放，为包膜肥料的专用化和养分释放的精准调控提供了简便的膜材料筛选鉴别方法。技术研发人员：章力干,李春辉,钟成虎,钟自勉,杨昕怡,朱玉洁受保护的技术使用者：安徽农业大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14