聚乙烯包膜肥料控释膜层结构特征研究

• 作者: 乔丹 孙明雪 张建君 李娟 李春花 杨相东
• 来源期刊: 植物营养与肥料学报
• 关键词: 包膜控释肥料 聚乙烯 膜层结构 孔隙参数 释放特性
• 年，卷（期）: 2019,（12）
• 所属期刊栏目: “新型肥料的研制与高效利用”专刊
• 页码范围: 2032-2043
• 页数: 12页
• 字数: 7128字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11674/zwyf.19315

摘要

[目的]包膜肥料控释膜层结构和孔隙性质直接影响其养分释放速率.研究包膜肥料膜层结构特征,可以明确膜层结构参数与养分释放速率的关系,揭示包膜肥料控释机制,为建立养分释放数理模型提供理论依据.[方法]以聚乙烯包膜肥料控释膜层作为研究对象,量化研究了聚乙烯喷涂控释膜层的结构特征参数.利用扫描电镜,观测了在不同放大倍数下,采用喷涂工艺制备的聚乙烯包膜肥料膜层的外表层、横断面和内表层特征;以压汞仪测定了膜上孔隙的大小和分布;采用泡点法研究了大孔隙的最大孔径.[结果]不同放大倍数下的扫描电镜观测结果表明,喷涂法制备的包膜肥料控释膜层外表面整体上光滑、平整、均匀、疏松,但局部存在少量孔隙,孔径主要分布在1000～50 nm的范围内;在放大倍数很高的情况下,整体上膜层无细微孔隙结构.控释膜层厚度约为60～100μm,断面形貌疏松无孔.膜层内表面粗糙,高低起伏不平、犬牙交错.膜壳材料堆密度为0.4～0.8 g/mL,低于聚乙烯密度,属于疏松结构.孔隙结构分析结果表明,聚乙烯控释膜层的中值孔径为4.5～5.3 nm,与对比的聚乙烯薄膜基本一致,说明两种膜分子链间的细微结构没有差异;但是聚乙烯控释膜层中存在占比18％ 的直径约为1000～50 nm的较大孔,孔径小于10 nm的间隙占82％,进一步说明占比少的大孔影响控释膜层释放性能.喷涂控释膜层总孔体积在0.4686～1.2260 mL/g,平均孔径在25.1～86.8 nm范围内,孔隙率为33.0％～50.6％,显著高于拉伸工艺制备的聚乙烯薄膜.释放期在1～6个月的包膜控释肥料,最大孔径在990～480 nm的范围,随包膜肥料释放期的增加,膜孔直径逐步减小,说明包膜控释肥料养分释放速率与其最大孔径存在内在联系.[结论]综合3种方法的测定结果,聚乙烯控释膜层可以看作是膜层均匀致密且局部有孔隙,膜壳直径3 mm,膜层厚度约为50μm,最大孔径为1μm,平均孔径为50 nm的密闭球形壳体.最大孔是水分和养分进出膜层的主要通道,决定了包膜肥料养分释放速率的快慢.