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1、第28卷第18期农业工程学报V01.28No.182082012年9月TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineeringSep.2012聚丙烯酸接枝碱木质素基铁肥的制备及其缓释性能马艳丽1,一,王儒儒1,方桂珍1,一,李大奇1(1.东北林业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150040;2.教育部生物质材料重点实验室,哈尔滨150040)摘要:为提高铁元素的累积释放率,以丙烯酸单体接枝无定形高分子碱木质素制备了具有保水、缓释功能的聚丙烯酸接枝碱木质素基铁肥(简写,ALS.G.P(AA)铁肥)。考察了丙烯酸中和度、
2、引发剂用量、交联剂用量、温度、碱木质素接枝率等因素对ALS.G.P(AA)铁肥吸水倍率的影响,研究了ALS—G.P(AA)铁肥在水中的Fe离子的缓释行为。结果表明:最佳制各条件为丙烯酸中和度60%、引发剂用量O.06g、交联剂用量O.03g、温度为60。C、碱木质素接枝率为25%;该产物铁质量分数为7.74mg售吸水倍率可达1017g儋。吸水饱和的ALS.G.P(AA)铁肥的肥效期为22d,其在水中铁元素累积溶出特征符合一元二次方程模型,铁元素释放曲线呈“S”形。该研究为高效施用铁肥和碱木质素在农业可降解缓/控释载体领域的应用提供了参考,并有望进一步拓展。关键词:铁,聚
3、合,木质素,聚丙烯酸,接枝,缓释doi:10.3969巧.issn.1002—6819.2012.18.030中图分类号:S143.5;S147.5;TQ351文献标志码:A文章编号:1002—6819(2012)一18—0208—07马艳丽,王儒儒,方桂珍,等.聚丙烯酸接枝碱木质素基铁肥的制备及其缓释性能[J].农业工程学报,2012,28(18):208—214.MaYanli,WangRuru,FangGuizhen,eta1.Preparationandreleaseperformanceofpolyacrylicacidgraftedalkalilignin—
4、basedironfertilizer[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering(TransactionsoftheCSAE),2012,28(18):208--214.(inChinesewithEnglishabstracOO引言近年来农药及作物的缓释研究领域,控释体的无毒、安全性以及对温度、pH值的环境影响的研究倍受关注11。5l。控释肥的释放曲线有3种:第1种是Higuchi型,这种膜通常厚度较薄或材料性能差,前期释放速度快,后期释放很慢,例如聚丙烯铁肥的缓释;第1种为匀速释放,温度恒
5、定的前提下,每天释放基本完全一样,这种包衣材料膜没有膨胀性,微孔或孔隙的大小是恒定的;第3种是“S”的释放曲线,通常这种肥料前期释放很慢,后期释放加快。植物生长最喜欢的养分释放曲线,前期植物苗期时,对养分需求少,随着生长的加快,对养分的需求随之加快,因此,S型的释放曲线是非常理想的曲线州。目前通用的聚丙烯酸树脂具有网络结构和亲水基团,无毒【7J、保水性好18J且具有缓/控释功能[9l。但因其吸水膨胀倍数较高,其凝胶结构水通道空腔收稿日期:2012.01.31修订日期:2012—07—15基金项目:国家林业局公益项目(200904072);黑龙江省重点项目(GB06850
6、1—3);中央高校基本科研业务费专项资金(DL09BB30)作者简介:马艳丽(1979一),女,讲师,博士,主要从事木材化学、生物质复合材料研究。哈尔滨东北林业大学材料科学与工程学院,150040。Email:myl219@126.com。※通信作者:方桂珍(1954一),女,教授,博士生导师,主要从事木材化学、生物质复合材料研究。哈尔滨东北林业大学材料科学与工程学院,150040。尺寸大导致肥料的缓释释放期相对较短,影响其发对肥料的缓释效果¨川。木质素无毒、可再生⋯1且来源丰富【12】,其苯基丙烷结构单元通过碳碳键、醚键连接具有较多疏水基团的可降解【l3J天然高分子。
7、将木质素引入到水凝胶中,可以提高水凝胶的强度。木质素本身具有一定的生物相容性,故它的加入不会影响水凝胶的生物相容性。由于木质素含有酚羟基和羧基等基团,可形成配位结构,故在水凝胶中引入木质素对其吸附离子十分有利【l¨7l。因此,该研究以过硫酸铵为碱木质素和丙烯酸接枝反应的引发剂【18。19】,通过溶液聚合的方式制备了可生物降解的膨胀型ALS—G—P(AA)铁肥。采用具有无定形结构的碱木质素做为嵌段与丙烯酸单体共聚,目的是改变聚丙烯酸结构中封闭空腔的结构,以无定形结构搭建的缓释通道,提高铁元素的累积释放率;并将聚丙烯酸对铁的Higuchi缓释
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