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乙基魔芋葡甘聚糖包膜尿素制备及性能研究

兰晶  
【摘要】: 本文以魔芋葡甘聚糖和碳酸二乙酯为原料,通过醚化改性制备乙基魔芋葡甘聚糖(E-KGM)膜。试验以溶胀度为指标,优化了其制备条件,比较了改性前后膜的性能,并采用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(X-ray diffraction)和扫描电镜(SEM)对其结构进行初步表征。以此材料包膜尿素,测定了其在纯水体系、模拟酸碱土壤溶液中的溶出特性,其主要结论如下: (1)通过正交试验设计优化了E-KGM膜材料的制备条件,并对试验结果进行极差值R和方差分析,确定了影响因子的显著性,在此基础上,采用改进单纯形法对最优制备条件二次优化,并探讨了膜的性能。结果表明:当KGM 1%(w/v),碳酸二乙酯3.2mL,pH=11,聚山梨酯-80 2.5mL,石蜡5.3 mL,反应时间17.0h,甘油0.23 mL时,E-KGM膜拉伸强度和断裂伸长率分别较KGM提高了11.4%和36.5%;且疏水性显著提高(吸湿系数降低60.0%,E-KGM醚化度为31.4%,溶胀度为1.81)。 (2)E-KGM红外光谱分析表明KGM分子链上形成了-C-O-CH2CH3醚键,且膜的疏水性增强。而X-射线衍射分析表明:与KGM相比,E-KGM分别在2θ为11.74°和20.9°的衍射峰的消失和较宽泛的弥散峰,表明E-KGM膜结晶度显著降低,整体反映出无定形态。乙基醚化后不仅破坏了氢键缔合作用,而且明显干扰了KGM分子链间的有序排列。SEM结果分析表明E-KGM表面凸凹不平,随机分布着具有大量凹槽和孔状的结构,其截面仍呈层状结构排布,层间距变大,形成松散的网络结构。乙基取代后疏水相互作用产生的网络结构直接导致了对水分子吸附能力的降低,这种结构的改变和疏水性能的增加,使得其作为缓释包膜材料成为可能。 (3)采用流化床包衣机,以E-KGM为包膜液制备包膜尿素。测得包膜尿素在纯水中及模拟酸性、碱性土壤溶液中初期溶出率和累积养分释放率接近HG/T 3931-2007我国缓\控释肥料行业标准的要求。


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