仿生聚合物的合成及其用于多功能緩控釋肥料的研究.pdf

1、世界人口在過去40年間呈現(xiàn)爆炸式的增長，導(dǎo)致了人們對糧食產(chǎn)量的需求也隨之不斷地提高。為了獲得更高的糧食產(chǎn)量，化肥、農(nóng)藥和灌溉用水在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的投入量逐年增加。然而，施用后的肥料只有很少一部分可以被農(nóng)作物吸收利用，絕大多數(shù)的養(yǎng)分在施用后會通過揮發(fā)而逸入大氣中或者經(jīng)過淋溶而滲入地下水中，從而致使養(yǎng)分不斷地流失，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。為了提高養(yǎng)分利用率和植物對有效的養(yǎng)分?jǐn)z取量，緩控釋肥料得到了人們的廣泛研究，以解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中日益突出

2、的環(huán)境污染和資源浪費(fèi)問題。
　　仿生材料是指模仿生物體的某些特點(diǎn)和特性而制備的材料，如模擬荷葉葉面自清潔作用的仿生超疏水材料、模擬蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的聚氨基酸或者多肽、基于仿生原理的貽貝化學(xué)等。作為近年來新興的高分子材料，仿生材料通常具備優(yōu)良的理化性質(zhì)，如較高的化學(xué)活性、良好的生物降解性和優(yōu)異的生物相容性等。因此，將仿生材料用于緩控釋肥料的研究，具有十分重要的意義。
　　本學(xué)位論文以仿生聚合物材料聚天冬氨酸和基于仿生原理的貽貝

3、化學(xué)為基礎(chǔ)，分別利用自由基共聚、Diels-Alder反應(yīng)和表面原子轉(zhuǎn)移自由基聚合三種合成方式制備了三種類型的緩控釋肥料，考察了這三種肥料的緩控釋性能，同時(shí)分析了其養(yǎng)分組成，觀察了其形貌。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　1.以尿素、魔芋葡甘露聚糖和多聚磷酸銨為原料混合造粒，將其作為肥料內(nèi)核，以脫除乙酰基團(tuán)的魔芋葡甘露聚糖作為內(nèi)層包膜材料，以魔芋葡甘露聚糖、丙烯酰胺、丙烯酸、聚天冬氨酸和基于聚天冬氨酸的大分子交聯(lián)劑為原料制備的一種可生

4、物降解的保水劑作為外層包膜材料，采用包膜法制備了一種雙層包膜的環(huán)境友好緩控釋肥料。將所制備的保水劑材料作為肥料的外層包膜，不僅可以降低養(yǎng)分釋放速率，還可以提高土壤的含水量。同時(shí)降解實(shí)驗(yàn)表明，該保水劑具有良好的降解能力。此外，我們也對外層保水劑材料在土壤中的吸水和保水性能以及所制備出的緩控釋肥料的釋放性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　2.采用Diels-Alder反應(yīng)，以糠胺修飾的聚天冬氨酸鈉鹽、末端修飾馬來酰亞胺基團(tuán)的聚乙二醇和聚天冬氨

5、酸鈉鹽為原料制備了一種半互穿的農(nóng)用保水劑。同時(shí)采用鈣離子對已制備的農(nóng)用保水劑材料進(jìn)行離子交聯(lián)，得到一種雙重交聯(lián)的保水劑。分別以這兩種保水劑作為肥料載體負(fù)載尿素，制備了一種可生物降解的環(huán)境友好緩釋肥料，并對這兩種肥料在水和土壤中的緩釋性能分別進(jìn)行了考察。同時(shí)對兩種保水劑的表面形貌、吸水溶脹性能和降解性能進(jìn)行了系統(tǒng)考察。
　　3.以微溶性無機(jī)鹽磷酸鋅銨作為肥料內(nèi)核，以聚多巴胺涂層為內(nèi)層包膜，利用表面原子轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)在包膜層表面修