碳碳双键调控植物油基控释肥膜材性能的机制

文献类型： 中文期刊

第一作者： 刘子瑞

作者： 刘子瑞;张峰;庞敏晖;何文天;李鸿雁;谷佳林;高利娟;李丽霞

作者机构：

关键词： 植物油;多元醇;碳碳双键;控释性能

期刊名称： 植物营养与肥料学报

ISSN： 1008-505X

年卷期： 2025 年 31 卷 005 期

页码： 982-993

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： [目的]植物油碳碳双键是形成羟基的前体,探究不同植物油中的碳碳双键对多元醇理化性质的影响,并通过表征测试以其合成的多元醇制备的聚氨酯包膜的结构和性能,来表征碳碳双键、多元醇理化性质和聚氨酯包膜性能之间的关联性,从而揭示碳碳双键对于包膜性能的调控机制.[方法]供试原始材料为亚麻籽油(LO)、大豆油(SO)、橄榄油(OO)和棕榈油(PO),采用环氧开环法合成了 4 种植物油多元醇,依次标记为LOP、SOP、OOP、POP;在包衣机内将上述多元醇与异氰酸酯在尿素颗粒表面进行原位固化成膜(分别记为LPU、SPU、OPU和PPU),制备了 4 种植物油基包膜尿素,分别标记为LPCU、SPCU、OPCU、PPCU.分析了植物油多元醇的羟值、酸值、黏度等指标,借助傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)和X射线光电子能谱(XPS)等方法,表征了多元醇及膜材微观结构.采用水泡法和土培法测试了包膜尿素的氮素累积释放率.最后,采用LPCU进行了快菜盆栽试验.[结果]LO、SO、OO和PO的C=C数量分别为5.71、4.26、4.29 和 1.97,改性后,4 个产物的FTIR均显示出 3500 cm-1 附近的羟基伸缩振动峰和1H NMR在3.60 ppm处与羟基相邻的亚甲基质子峰,表明成功合成了 4 种植物油多元醇.LOP、SOP、OOP、POP的羟值依次为 194、137、141、132 KOH mg/g,官能度分别为 4.4、3.6、3.8、2.6,黏度分别为 1431、2016、2858、746 mPa·s.植物油多元醇与异氰酸酯反应生成的聚氨酯膜在 1250~1000 cm-1 的C―O伸缩振动峰表现出明显的差异,LPU、SPU、OPU、PPU 4 个膜中C―O拟合峰面积百分比分别为 18.15%、15.43%、11.03%和10.70%,而C=O拟合峰面积百分比分别为 4.20%、4.15%、3.53%和 3.46%.以上 4 个膜材制备的包膜尿素LPCU、SPCU、OPCU和PPCU的初始释放率分别为 1.7%、1.9%、1.0%和 2.4%,均低于 2.5%,表明包膜均匀完整,养分释放期依次为 56、35、35、14 天,只有PPCU控释性能未达到要求.盆栽试验结果表明,相较于施 3g尿素,施植物油基包膜尿素LPCU 2.17 g(减氮 30%)不减产.[结论]植物油中的碳碳双键含量和位置,影响着改性后植物油多元醇的理化性质以及形成的聚氨酯膜的结构和功能,共轭三烯烃、双烯烃碳碳双键含量高的植物油改性后的羟值高,接枝羟基后制备的控释膜材交联密度高,包膜尿素控释效果好.但是能够形成优质膜材的植物油碳碳双键数量的低限,以及不同位置碳碳双键的数量低限还需要研究.同时,提高改性植物油羟值的工艺也还需进一步探索.

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