新型缓释化肥中高分子材料的缓释机理研究

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1、ByXiaoyuNiADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofBiophyrsicsHefeiInstitutesofPhysicalScienceChineseAcademyofSciencesApril，2013声明本人呈交的学位论文《新型缓释化肥中高分子材料的缓释机理研究》，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、

2、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本^答名．嘞以喀本人签名．__jy』√q嗍巫墨覃．新型缓释化肥中高分子材料的缓释机理研究致谢时光荏苒，岁月如梭，经历了失败的沮丧、迎来成功的欣喜、最终走向洒脱的平和。四年来，我得以顺利毕业，离不开诸多良师益友的指导和帮助。诚挚地感谢我的导师吴跃进研究员，整个研究论文工作是在吴老师的悉心指导和关怀下完成的。吴老师的鼓

3、励与鞭策都烙印在记忆的深处，促我以后不断开拓。本论文从选材到体系的构建以及最终实验的设计都是在吴老师的指导下完成的，吴老师敏锐的洞察力、执着的探索精神深深地影响着我，使我在不断失败与前进中成熟着自己的科研思想。师恩深重，终生难忘，吴老师高瞻远瞩的科学思维、严谨务实的治学态度和精益求精的工作作风使我受益匪浅，在此对恩师表示最衷心的感谢!在论文的完成过程中，得到了许多老师的热情帮助，在此表示我真挚的谢意：感谢吴正岩研究员、卞坡研究员、王祥科研究员、邱冠男老师、余立祥老师、刘斌美老师和李军老师及其他各位老师的热情帮助和深切关怀，他们对

4、我提供了很大的帮助。还要感谢本实验室吴林、张红、许学、张丽丽、黄世霞、王婷、叶亚峰、宋乐、陶林海、丁维军等同学，与他们一起学习、生活的日子将是我美好的回忆。感谢已经毕业的蔡冬清、任冲、刘洁、乔菊、周莎莎、李芳华、曹德华及一起工作实验的徐汝明同学，他们为本实验的顺利完成提供了很大的帮助。感谢分院研究生部老师几年来在学习生活中对我的关怀与帮助!特别感谢我的家人，感谢他们给我的支持!值此论文完成之际，谨向上述我的老师、家人、同学和朋友表示我衷心的感谢和诚挚的敬意!倪晓宇2013．04．15摘要本论文在实验室前期自主研发的缓释复合H尸,

5、(A／P型)的基础上，研究了水分渗透过程中高分子缓释结构的形成与功能，探讨了养分的溶解一扩散过程和缓释机制；以此为基础，通过配方优化解决了混合型高分子材料不适于在尿素中应用的问题，开发出缓释性能好的新型尿素(A—P型)；引入Higuchi基质型药物释放动力学模型，对新型尿素的养分水溶出机理进行了探索；对缓释肥料在土壤中的释放过程，提出了肥水耦合理论假说。一．缓释复合肥(A／P型)的缓释机理研究结果：1．缓释结构的形成及表征：缓释材料中的高分子材料聚丙烯酰胺(P组分)，能够减缓养分的扩散速度；凹凸棒土(A组分)起着胶黏剂和结构支撑

6、的作用。扫描电镜结果显示，伴随着水分子的扩散，缓释材料在肥料颗粒内部形成了特殊的网络结构，其是以A组分为框架，P组分作为结构连接物的三维网络团聚体；红外光谱与静态吸附实验结果表明二者主要通过物理吸附作用结合，凹凸棒土对PAM的吸附量高达400mg／g，完全能够将后者锚定在结构内部，吸附实验同时说明吸附作用不是养分缓释的主因。2．养分缓释机制研究：Shavit的水分扩散模型显示PAM的粘性是影响水分与水汽扩散并最终减缓养分的释放速度的关键因素，A组分能将PAM锚定而加强这种缓释作用。缓释材料土壤的水势．持水量结果说明缓释材料能够与

7、土壤胶粒作用，提高局部土壤的持水能力，土壤水势数据表明添加了6．67％缓释材料的土壤其60％持水量时的土壤水势为．20kPa，是普通土壤一10kPa的近一倍；土壤失水曲线表明这种保水作用能够延长土壤水分的扩散时间，通过肥水耦合作用影响养分的缓释，玉米根系生长结果证实了上述结论。二．新型缓释尿素(A．P型)的缓释机理研究结果表明：1．缓释结构的形成及表征：PAM分子能在熔融脲浆中溶解扩散展开其链状结构，并被均匀分散的新型无机材料(A组分)锚定，冷却结晶后在尿素晶体内部形成鸟巢状立体结构(SEM分析)，光学显微镜照片显示随着水分在缓

8、释尿素中的扩散，新型缓释化肥中高分子材料的缓释机理研究晶体网格中的A材料吸水膨胀形成一个隔水层，延长了水分的扩散路径，起到缓释的作用；XRD与BET分析说明缓释材料的添加影响了尿素晶体的结晶过程，降低了其分子间距和孔隙率，将尿素颗粒的比表面积由1．698m2／g