CN111823678A - 一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜及其制备方法，属于农业生产技术领域。本发明的配方包括如下组分：10～15份混合聚乙烯醇料、14～20份载体基料、1～3份农药阿维菌素、0.5～1.8份生物质炭、1～3份十二烷基甜菜碱、0.1～0.4份甲醛、2～5份甘油、0.2～0.5份助剂、110～130份水，其中的混合聚乙烯醇料，即较低分子量的聚乙烯醇和较高分子量聚乙烯醇的混合；载体基料的制备：取偏铝酸钠溶液、碳酸氢钠于密封容器混合，调节pH，于40～60℃，通入二氧化碳气体，控制二氧化碳气体的压力，在通气的同时震荡液体，老化、分离洗涤，干燥，即得载体基料。本发明能够通过膜自身不同程度的降解逐层释放农药，起到缓释的效果。
Description
技术领域
本发明涉及农业生产技术领域，尤其涉及一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜及其制备方法。
背景技术
农业属于第一产业，是支撑国民经济建设与发展的基础产品。农业生产中，为保障、促进植物和农作物的成长，必不可少的使用多种类型的农药。由于使用者不能有效把握病虫、草害的防治适期，反复用药，造成土壤板结、增强病菌、害虫对农药的抗药性、污染大气和水环境、危害人体健康，同时增加了成本投入。传统的化学农药能有效防治杂草和害虫，但这些有毒化合物在土壤中的潜在径流和淋溶会造成资源浪费和环境污染，导致农作物中残留大量有害物，危及人体健康，这限制了化学农药的应用。因此，降低农药毒性和改善农药技术的应用已逐渐受到关注。
农药控释体系因其具有的经济和生态优势，逐渐受到研究者的青睐。农药控释体系可有效控制活性成分的释放，延长农药的药效期，降低农药用量，减少对施药者的危害。控释体系的应用可降低农药对水和土壤的污染，减少农药在粮食和瓜果蔬菜中的残留，减轻农药对环境的危害。因此，将植物农药与控释材料结合起来不仅可以有效提高药物利用率，还对农业生产和生态环境保护起积极作用。
聚乙烯醇(PVA)是一种可生物降解的聚合物，具有优异的耐化学性，光学和物理性能，良好的成膜能力，水溶性和优异的生物相容性等许多有用的性能。淀粉(ST)是一种可再生天然高分子材料，价格低廉，可生物降解，应用广泛。目前国内将PVA与ST结合制备缓释膜的研究较少。
当代世界农业发展的基本趋势是高度的商业化、资本化、规模化、专业化、区域化、工厂化、知识化、社会化和国际化。高效低毒农药取代高毒农药是不可扭转的趋势。如何稳定农药成分，控制有效成分释放速度，延长农药成分对植物保护周期，特别是对于缓释膜的研究是一项值得研究的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜及其制备方法，能够通过膜自身不同程度的降解逐层释放农药，起到缓释的效果。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，按重量份数计，包括如下组分：
10～15份混合聚乙烯醇料、14～20份载体基料、1～3份农药阿维菌素、0.5～1.8份生物质炭、1～3份十二烷基甜菜碱、0.1～0.4份甲醛、2～5份甘油、0.2～0.5份助剂、110～130份水。
进一步的，所述混合聚乙烯醇料：按质量比5～8：1～3：0.01取分子量为1000～2000的聚乙烯醇、分子量为5000～8000的聚乙烯醇、改性剂混合，即可。
进一步的，所述改性剂：按质量比3～7：0.01取硅烷偶联剂 KH-550、纳米二氧化钛。
进一步的，所述助剂：按质量比4～8：1取淀粉、糊精混合，即得助剂。
进一步的，载体基料的制备：按质量比20～30：3取质量分数为 20～30％的偏铝酸钠溶液、碳酸氢钠于密封容器混合，调节pH，于 40～60℃，通入二氧化碳气体，控制二氧化碳气体的压力，在通气的同时震荡液体，老化、分离洗涤，干燥，即得载体基料。
进一步的，所述老化步骤中的老化温度为40～60℃，老化时间为 60～90min。
进一步的，所述分离洗涤步骤中，洗涤温度为30～50℃，洗涤次数为5～10次；最终的洗涤废水的pH值为6.8～7.3；干燥步骤中温度为85～100℃，干燥时间为4～8h。
一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)按重量份数计，取下列组分：10～15份混合聚乙烯醇料、 14～20份载体基料、1～3份农药阿维菌素、0.5～1.8份生物质炭、1～3 份十二烷基甜菜碱、0.1～0.4份甲醛、2～5份甘油、0.2～0.5份助剂、 110～130份水；
(2)取水加热至35～45℃保温，加入混合聚乙烯醇料、载体基料、水混合搅拌，升温至70～85℃，密封搅拌，加速搅拌，冷却，加入十二烷基甜菜碱，室温搅拌，得混合液，加入农药阿维菌素、生物质炭、甲醛、助剂常温搅拌至溶解，得混合液，于50～65℃保温搅拌，加入甘油混合搅拌，真空脱气，引流均匀展开，干燥后得的膜A，再与一份同等尺寸的膜B热压贴合，即得基于聚乙烯醇的农药缓释膜。
使用时，A面在下B面朝上。
进一步的，所述真空脱气的压力为0.05～0.08MPa；所述控温干燥在28～35℃；干燥后薄膜厚度为0.16～0.45mm
进一步的，所述膜B的与膜A的制法基本相同，唯有不同的是所用混合聚乙烯醇料中并未加入改性剂。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明所用混合聚乙烯醇料，采用较低分子量的聚乙烯醇和较高分子量聚乙烯醇的混合，形成交错的聚乙烯醇主体，稳定成膜的，本发明以改性剂活化处理聚乙烯醇，并混入纳米二氧化钛，提供光降解作用，所用载体基料以偏铝酸钠溶液、碳酸氢钠制拟薄水铝石，并加入碳酸氢钠作稳定剂结合更多的二氧化碳，形成多孔径吸附主体，也可配合活性炭更好的承载农药，本发明采用加入改性剂改性主料的膜A和未改性的膜B热压贴合形成，构成基于聚乙烯醇的农药缓释膜，A面向下，B面朝上，阳光照射，A面含有的纳米二氧化钛提供光催化效果，加速膜中农药的分解，纳米二氧化钛本身也可提供助力，协同强化农药的杀虫抑菌作用，先快后满梯度释放农药进行作用，强化缓释效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，按重量份数计，包括如下组分：
10～15份混合聚乙烯醇料、14～20份载体基料、1～3份农药阿维菌素、0.5～1.8份生物质炭、1～3份十二烷基甜菜碱、0.1～0.4份甲醛、2～5份甘油、0.2～0.5份助剂、110～130份水。
混合聚乙烯醇料，即较低分子量的聚乙烯醇和较高分子量聚乙烯醇的混合，按质量比5～8：1～3：0.01由分子量为1000～2000的聚乙烯醇、分子量为5000～8000的聚乙烯醇、改性剂的组合。
助剂：按质量比4～8：1取淀粉、糊精混合，即得助剂。
改性剂：按质量比3～7：0.01取硅烷偶联剂KH-550、纳米二氧化钛。
载体基料的制备：按质量比20～30：3取质量分数为20～30％的偏铝酸钠溶液、碳酸氢钠于密封容器混合，调节pH至9.2～10.3，于 40～60℃，以3～8L/min通入二氧化碳气体，控制二氧化碳气体的压力大于0.1MPa，在通气的同时震荡液体，通气3～6min后，进行老化、分离洗涤，干燥，即得载体基料。
在所述的老化步骤中，老化温度为40～60℃，老化时间为60～90min；
在所述的分离洗涤步骤中，洗涤温度为30～50℃，洗涤次数为 5～10次；最终的洗涤废水的pH值为6.8～7.3。
在所述的干燥步骤中，干燥温度为85～100℃，干燥时间为4～8h。
一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份数计，取下列组分：10～15份混合聚乙烯醇料、 14～20份载体基料、1～3份农药阿维菌素、0.5～1.8份生物质炭、1～3 份十二烷基甜菜碱、0.1～0.4份甲醛、2～5份甘油、0.2～0.5份助剂、 110～130份水；
(2)取水加热至35～45℃保温，加入混合聚乙烯醇料、载体基料、水混合搅拌30～50min至溶胀，升温至70～85℃，密封，以 200～250r/min的速度搅拌20～35min，再以400～600r/min的速度搅拌30～55min，自然冷却至室温，再加入十二烷基甜菜碱，室温以 300r/min速度搅拌30～45min，得混合液，加入农药阿维菌素、生物质炭、甲醛、助剂常温搅拌至溶解，得混合液，于50～65℃保温搅拌 40～60min，加入甘油混合搅拌20～40min，于0.05～0.08MPa下真空脱气，将脱气后的物料缓慢置于聚四氟乙烯塑料水平干燥台上引流均匀展开，控温28～35℃进行干燥，控制干燥后得到薄膜厚度为 0.14～0.20mm的膜A，再与一份同等尺寸的膜B热压贴合，即得基于聚乙烯醇的农药缓释膜。
具体的，所述膜B的制备方法与膜A的基本一致，唯有不同的是混合聚乙烯醇料中不加入改性剂。
使用时，A面在下B面朝上。
实施例1
一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，按重量份数计，包括如下组分：
10份混合聚乙烯醇料、14份载体基料、1份农药阿维菌素、0.5 份生物质炭、1份十二烷基甜菜碱、0.1份甲醛、2份甘油、0.2份助剂、110份水。
混合聚乙烯醇料，即较低分子量的聚乙烯醇和较高分子量聚乙烯醇的混合，按质量比5：1：0.01由分子量为1000的聚乙烯醇、分子量为5000的聚乙烯醇、改性剂的组合。
助剂：按质量比4：1取淀粉、糊精混合，即得助剂。
改性剂：按质量比3：0.01取硅烷偶联剂KH-550、纳米二氧化钛。
载体基料的制备：按质量比20：3取质量分数为30％的偏铝酸钠溶液、碳酸氢钠于密封容器混合，调节pH至9.6，于40℃，以3L/min 通入二氧化碳气体，控制二氧化碳气体的压力大于0.1MPa，在通气的同时震荡液体，通气3min后，进行老化、分离洗涤，干燥，即得载体基料。
在所述的老化步骤中，老化温度为40℃，老化时间为60min；
在所述的分离洗涤步骤中，洗涤温度为30℃，洗涤次数为5次；最终的洗涤废水的pH值为6.8。
在所述的干燥步骤中，干燥温度为85℃，干燥时间为4～8h。
一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份数计，取如下组分：10份混合聚乙烯醇料、14 份载体基料、1份农药阿维菌素、0.5份生物质炭、1份十二烷基甜菜碱、0.1份甲醛、2份甘油、0.2份助剂、110份水；
(2)取水加热至35℃保温，加入混合聚乙烯醇料、载体基料、水混合搅拌30min至溶胀，升温至70℃，密封，以200r/min的速度搅拌20min，再以400r/min的速度搅拌30min，自然冷却至室温，再加入十二烷基甜菜碱，室温以300r/min速度搅拌30min，得混合液，加入农药阿维菌素、生物质炭、甲醛、助剂常温搅拌至溶解，得混合液，于50℃保温搅拌40min，加入甘油混合搅拌20min，于 0.05MPa下真空脱气，将脱气后的物料缓慢置于聚四氟乙烯塑料水平干燥台上引流均匀展开，控温28℃进行干燥，控制干燥后得到薄膜厚度为0.15mm的膜A，再与一份同等尺寸的膜B热压贴合，即得基于聚乙烯醇的农药缓释膜。
具体的，所述膜B的制备方法与膜A的基本一致，唯有不同的是混合聚乙烯醇料中不加入改性剂。
使用时，A面在下B面朝上。
实施例2
一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，按重量份数计，包括如下组分：
15份混合聚乙烯醇料、20份载体基料、3份农药阿维菌素、1.8 份生物质炭、3份十二烷基甜菜碱、0.4份甲醛、5份甘油、0.5份助剂、130份水。
混合聚乙烯醇料，即较低分子量的聚乙烯醇和较高分子量聚乙烯醇的混合，按质量比8：3：0.01由分子量为2000的聚乙烯醇、分子量为8000的聚乙烯醇、改性剂的组合。
助剂：按质量比8：1取淀粉、糊精混合，即得助剂。
改性剂：按质量比7：0.01取硅烷偶联剂KH-550、纳米二氧化钛。
载体基料的制备：按质量比30：3取质量分数为30％的偏铝酸钠溶液、碳酸氢钠于密封容器混合，调节pH至10.3，于60℃，以8L/min 通入二氧化碳气体，控制二氧化碳气体的压力大于0.1MPa，在通气的同时震荡液体，通气6min后，进行老化、分离洗涤，干燥，即得载体基料。
在所述的老化步骤中，老化温度为60℃，老化时间为90min；
在所述的分离洗涤步骤中，洗涤温度为50℃，洗涤次数为10 次；最终的洗涤废水的pH值为7.3。
在所述的干燥步骤中，干燥温度为100℃，干燥时间为8h。
一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份数计，取下列组分：15份混合聚乙烯醇料、20 份载体基料、3份农药阿维菌素、1.8份生物质炭、3份十二烷基甜菜碱、0.4份甲醛、5份甘油、0.5份助剂、130份水；
(2)取水加热至45℃保温，加入混合聚乙烯醇料、载体基料、水混合搅拌50min至溶胀，升温至85℃，密封，以250r/min的速度搅拌35min，再以600r/min的速度搅拌55min，自然冷却至室温，再加入十二烷基甜菜碱，室温以300r/min速度搅拌45min，得混合液，加入农药阿维菌素、生物质炭、甲醛、助剂常温搅拌至溶解，得混合液，于65℃保温搅拌60min，加入甘油混合搅拌40min，于 0.08MPa下真空脱气，将脱气后的物料缓慢置于聚四氟乙烯塑料水平干燥台上引流均匀展开，控温35℃进行干燥，控制干燥后得到薄膜厚度为0.15mm的膜A，再与一份同等尺寸的膜B热压贴合，即得基于聚乙烯醇的农药缓释膜。
具体的，所述膜B的制备方法与膜A的基本一致，唯有不同的是混合聚乙烯醇料中不加入改性剂。
使用时，A面在下B面朝上。
实施例3
一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，按重量份数计，包括如下组分：
12份混合聚乙烯醇料、17份载体基料、2份农药阿维菌素、0.9 份生物质炭、2份十二烷基甜菜碱、0.3份甲醛、4份甘油、0.3份助剂、120份水。
混合聚乙烯醇料，即较低分子量的聚乙烯醇和较高分子量聚乙烯醇的混合，按质量比6：2：0.01由分子量为1000～2000的聚乙烯醇、分子量为5000～8000的聚乙烯醇、改性剂的组合。
助剂：按质量比6：1取淀粉、糊精混合，即得助剂。
改性剂：按质量比4：0.01取硅烷偶联剂KH-550、纳米二氧化钛。
载体基料的制备：按质量比25：3取质量分数为25％的偏铝酸钠溶液、碳酸氢钠于密封容器混合，调节pH至9.8，于50℃，以5L/min 通入二氧化碳气体，控制二氧化碳气体的压力大于0.1MPa，在通气的同时震荡液体，通气4min后，进行老化、分离洗涤，干燥，即得载体基料。
在所述的老化步骤中，老化温度为50℃，老化时间为70min；
在所述的分离洗涤步骤中，洗涤温度为40℃，洗涤次数为7次；最终的洗涤废水的pH值为7.0。
在所述的干燥步骤中，干燥温度为92℃，干燥时间为6h。
一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份数计，取下列组分：12份混合聚乙烯醇料、17 份载体基料、2份农药阿维菌素、0.9份生物质炭、2份十二烷基甜菜碱、0.3份甲醛、4份甘油、0.3份助剂、120份水；
(2)取水加热至38℃保温，加入混合聚乙烯醇料、载体基料、水混合搅拌40min至溶胀，升温至80℃，密封，以220r/min的速度搅拌25min，再以500r/min的速度搅拌45min，自然冷却至室温，再加入十二烷基甜菜碱，室温以300r/min速度搅拌40min，得混合液，加入农药阿维菌素、生物质炭、甲醛、助剂常温搅拌至溶解，得混合液，于55℃保温搅拌50min，加入甘油混合搅拌30min，于 0.07MPa下真空脱气，将脱气后的物料缓慢置于聚四氟乙烯塑料水平干燥台上引流均匀展开，控制干燥后得到薄膜厚度为0.15mm的膜A，再与一份同等尺寸的膜B热压贴合，即得基于聚乙烯醇的农药缓释膜。
具体的，所述膜B的制备方法与膜A的基本一致，唯有不同的是混合聚乙烯醇料中不加入改性剂。
使用时，A面在下B面朝上。
对实施例1～3所得农药薄膜成品进行土壤淋溶法实验表征缓释薄膜中农药的累积释放行为，实际结果如下表所示：
由上表可知本发明提供的农药薄膜具有良好的缓释性能和应用效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，其特征在于，按重量份数计，包括如下组分：
10～15份混合聚乙烯醇料、14～20份载体基料、1～3份农药阿维菌素、0.5～1.8份生物质炭、1～3份十二烷基甜菜碱、0.1～0.4份甲醛、2～5份甘油、0.2～0.5份助剂、110～130份水。
2.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，其特征在于，所述混合聚乙烯醇料：按质量比5～8：1～3：0.01取分子量为1000～2000的聚乙烯醇、分子量为5000～8000的聚乙烯醇、改性剂混合，即可。
3.根据权利要求2所述的一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，其特征在于，所述改性剂：按质量比3～7：0.01取硅烷偶联剂KH-550、纳米二氧化钛。
4.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，其特征在于，所述助剂：按质量比4～8：1取淀粉、糊精混合，即得助剂。
5.根据权利要求1所述的一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，其特征在于，载体基料的制备：按质量比20～30：3取质量分数为20～30％的偏铝酸钠溶液、碳酸氢钠于密封容器混合，调节pH，于40～60℃，通入二氧化碳气体，控制二氧化碳气体的压力，在通气的同时震荡液体，老化、分离洗涤，干燥，即得载体基料。
6.根据权利要求5所述的一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，其特征在于，所述老化步骤中的老化温度为40～60℃，老化时间为60～90min。
7.根据权利要求5所述的一种基于聚乙烯醇的农药缓释膜，其特征在于，所述分离洗涤步骤中，洗涤温度为30～50℃，洗涤次数为5～10次；最终的洗涤废水的pH值为6.8～7.3；干燥步骤中温度为85～100℃，干燥时间为4～8h。
8.一种如权利要求1～7任意一项所述的基于聚乙烯醇的农药缓释膜的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(1)按重量份数计，取下列组分：10～15份混合聚乙烯醇料、14～20份载体基料、1～3份农药阿维菌素、0.5～1.8份生物质炭、1～3份十二烷基甜菜碱、0.1～0.4份甲醛、2～5份甘油、0.2～0.5份助剂、110～130份水；
(2)取水加热至35～45℃保温，加入混合聚乙烯醇料、载体基料、水混合搅拌，升温至70～85℃，密封搅拌，加速搅拌，冷却，加入十二烷基甜菜碱，室温搅拌，得混合液，加入农药阿维菌素、生物质炭、甲醛、助剂常温搅拌至溶解，得混合液，于50～65℃保温搅拌，加入甘油混合搅拌，真空脱气，引流均匀展开，干燥后得膜A，再与一份同等尺寸的膜B热压贴合，即得基于聚乙烯醇的农药缓释膜。
9.根据权利要求8所述的基于聚乙烯醇的农药缓释膜的制备方法，其特征在于，所述真空脱气的压力为0.05～0.08MPa；所述控温干燥在28～35℃；干燥后薄膜厚度为0.16～0.45mm。
10.根据权利要求8所述的基于聚乙烯醇的农药缓释膜的制备方法，其特征在于，所述膜B的与膜A的制法基本一致，唯有不同的是所用混合聚乙烯醇料中并未加入改性剂。
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