[01373982]用于生产缓释肥的改性包膜溶液

1、课题来源与背景：此成果主要服务于大西北地区干旱少雨的地域环境,由于该地区长期少雨,土壤水分不足,作物水分遭到破坏致使其减产,而化肥作为粮食的“粮食”,在促进农业生产发展中起到了不可替代的作用,因此,基于实际使用中肥料流失多利用率低等不足开展了此项成果的研究。且该缓控释肥面向西北地域特征,明显提高肥料的利用率,以期实现环境响应的缓控释肥,这对促进农业可持续发展、构建节约型社会、减轻农民负担等都有十分重要的意义。 2、技术原理及性能指标：此成果主要以废旧聚苯乙烯泡沫塑料为主要材料,对化肥颗粒进行包膜来制备缓控释肥。首先将聚苯乙烯回收后称取定量并清洁,然后熔融造粒,将其溶于溶剂乙酸乙酯中,加入偏苯三酸三辛酯为增塑剂来降低聚苯乙烯的脆性,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）树脂为增强剂来提高聚苯乙烯膜的附着力。再加入阻尼脂或硼砂、蒙脱土对其进行改性,最后用包衣机将制备好的包膜溶液包覆在化肥颗粒表面。研究了包膜溶液配方比例、组分含量对于包膜材料溶液粘度、力学性能、亲水性的影响,获得缓释效果最佳条件为：包膜溶液为12%、偏苯三酸三辛酯（TOTM）为总量的3%、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）树脂为总量的1.0%、阻尼酯为1倍时,包膜缓释肥料的综合性能最好。 3、技术的创造性与先进性：此成果研究选用聚苯乙烯材料充分发挥它对缓控释包膜肥料的效果,在市场应用与开发方面考虑到成本的问题,采用廉价易得的废弃可回收聚苯乙烯泡沫塑料为基体材料,使用回收聚苯乙烯材料不但缓解了令人闻之色变的“白色污染”问题,也把这种应用广泛的塑料-聚苯乙烯的作用发挥到了极致。并且建立尿素分子穿越聚合物网络薄膜的计算机模型,通过计算尿素分子穿越薄膜的时间,明确释放率与薄膜厚度的关系,并通过测定肥料养份在土壤中的溶出率来预测包膜肥料的缓控释效果。结合了实验研究与计算机模拟研究结果,提出最佳膜配方改性设计方案,优化涂膜方法,简化包膜工艺,对包覆溶液所成膜的各种性能进行表征。 4、技术的成熟程度、适用范围和安全性：在实验方面,此成果采用最优化法,通过改变SBS树脂（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物）、阻尼脂和偏苯三酸三辛酯的用量,进行大量的对比实验,将它们配成具有浓度梯度的溶液并涂膜干燥,确定出最佳包覆溶液配方。在模拟方面,拥有小型服务器6台（96个运算核心）,并与甘肃省超级计算中心长期合作,获得计算资源（80个计算核心）及相关技术帮助,共计176个计算核心,上述服务器均支持OpenMP和MPI并行编程,配置为当下计算服务器最优配置,2台GPU服务器,能够保障本项目的计算硬件条件。同时,课题组负责人与吉林大学理论化学计算和中科院长春应用化学研究所长期合作,在吉林大学吕中元教授团队拥有远程运算资源200个,具备软件使用权;在中科院长春应用化学研究所朱有亮团队,获得galamost软件技术支持,能够保障项目顺利实施。且此成果针对于西北部地区干旱恶劣的自然环境,设计了具有保水效果的缓控释包膜肥料,它将对该地区农作物的增产增收起到重要的促进作用,即该产品定位于西北干旱地区的农作物,它将会以优良的增产效果和绿色环保的降解条件在肥料市场上占有相当大的比重。 5、历年获奖情况：此成果研究期间先后获得了许多奖项。于2018年获得沈阳材料科学国家研究中心 -有色金属加工与再利用国家重点实验室联合基金项目立项,项目编号为18LHPY004。荣获人保杯第六届中国大学生高分子材料创新创业大赛二等奖,单县-中国长寿之乡杯·第七届中国大学生高分子材料创新创业大赛获得三等奖,第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛甘肃省分赛高教主赛道铜奖,兰州理工大学第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛银奖,兰州理工大学第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛银奖等诸多奖项。此外,该研究成果被列为兰州理工大学国家级优秀项目。