一種生物降解黏膠劑制造技術

本發明專利技術公開一種由水解蛋白與尿素和甲醛共聚獲得的生物降解黏膠劑，在該黏膠劑制備過程中，可以通過調控共聚過程中的尿素甲醛的摩爾比以及水解蛋白的水解度、添加量來調控該粘合材料與育苗基質的粘合強度和養分釋放速率；該黏膠劑既能用于粘合育苗基質成型，避免在苗在機械化移栽過程中散坨和傷根；其與基質復合后，能在育苗生長期間降解提供養分，也可作為營養元素的包膜緩釋材料，促進苗的生長。

A kind of biodegradable adhesives

The invention discloses a protein obtained by hydrolysis with urea and formaldehyde copolymer biodegradable adhesives, adhesive agent in the preparation process, the molar ratio of urea formaldehyde regulated copolymerization process and hydrolysis of protein hydrolysis degree, adding to the regulation of the bonding material and the substrate bonding strength and nutrient release rate this can be used for adhesives; adhesive matrix forming seedling, avoid the seedlings in the mechanized transplanting process of powder lump and root cutting; and the composite matrix, it can provide nutrients in seedling growth during degradation, but also can be used as slow-release nutrient materials, promote the growth of seedling.

【技術實現步驟摘要】
一種生物降解黏膠劑
本專利技術涉及化工材料領域，特別是一種生物降解黏膠劑。
技術介紹
隨著我國農業現代化的推進及農業人口的轉移，在單調繁重的移栽作業方面急需高效率、通用化、低成本的穴盤苗自動移栽機。機械移栽能保證移栽的株距、行距、深度；移栽技術在提高作物生長的抗災抗逆能力，保證作物穩產增產和提高產品品質；機械化移栽是現代農業發展的趨勢，而有些作物的盤根型差，機械化移栽過程會造成基質散落、根系破壞，從而使緩苗期延長。目前基質塊基本都是以土為主要原料，在模具中壓縮成型，而且利用土坨育苗，由粘性較大的土壤壓制而成，其通透性差，成活率低，在澆水以及移栽過程中容易破碎傷根。尿素和甲醛共聚既可以合成脲甲醛緩釋氮肥，通過改變摩爾比也能合成脲醛樹脂膠黏劑，然而脲醛樹脂由于交聯度過大難降解，在其結構中引入具有豐富的營養元素、具有反應性基團、天然可再生、價廉易得的水解蛋白來改善其生物降解性。目前尿素和甲醛共聚物主要用于粘合木質、秸稈等材料制造人造板，添加蛋白主要用于降低甲醛釋放量，例如公開號為CN104130732A的專利文獻公開了一種棉籽蛋白與脲醛樹脂共混制備改性脲醛樹脂膠粉體，用于解決脲醛樹脂膠黏劑使用過程中長期釋放甲醛的問題；公開號為CN102277114A的專利文獻公開了一種菌體蛋白脲醛膠黏劑的制備方法，該膠黏劑的耐水性、穩定性在添加菌體蛋白后明顯提高，游離甲醛則是明顯降低；公開號為CN104130732A的專利采用棉籽蛋白與脲醛樹脂進行共混來降低脲醛樹脂在使用過程中的甲醛釋放；公開號為CN102585130A和CN102277114A的專利文獻是將氨基酸或蛋白在合成過程中加入來降低甲醛釋放。在木材加工行業，蛋白的加入能明顯降低脲醛樹脂的甲醛釋放量。然而木材加工行業中對膠黏劑的要求是耐久性，也就是說膠黏劑難降解。脲醛樹脂是木材加工中應用最廣泛的膠黏劑，其最大特點就是難降解。而基質塊則要求膠黏劑能夠降解，定植后期有利于作物根系生長，并且降解前和降解后均對作物沒有影響，進而需要對傳統的膠黏劑脲醛樹脂進行改性。因此，一種有一定耐水性、能提供營養元素有助于作物生長、能夠粘合基質成塊的又可生物降解的膠黏劑已成為本領域亟待解決的技術難題。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術提供一種用于育苗基質成塊用的可生物降解膠黏劑，該膠黏劑在合成過程中加入育苗期間作物所需的營養元素，既可以粘合基質成塊，又能在育苗期間均衡釋放養分，既能適用于機械化移栽，又能促進幼苗生長，免除后期追肥，本專利技術是這樣實現的：一種生物降解黏膠劑，其是通過如下方法獲得的：(a)水解蛋白的制備：90-95℃，將蛋白加入1-2mol/L尿素和0.01-0.02mol/L的氫氧化鉀的混合水溶液中，攪拌1h，然后自然冷卻至室溫出料，獲得固含量為10-15％的水解蛋白；(b)水解蛋白-尿素-甲醛共聚物的制備：將甲醛加入反應釜中，用堿性溶液調pH為7.0-7.5；加入第一次尿素(為尿素總量的70-75％)和步驟(a)獲得的水解蛋白，將溫度升至50℃后停止加熱，再溫度不在繼續上升時再升溫至90℃，在此溫度下保溫半小時；用酸性溶液調節pH至4.5-5，到霧點(即滴到水中后像白色霧狀散開)后，用堿性溶液調pH至7.5；加入第二次尿素(為尿素總量的25-30％)，降溫至75℃，加入中量元素和微量元素，保溫半小時后；降溫至35℃后放料，即獲得生物降解黏膠劑，其pH不小于7.0；其中，甲醛與當量尿素的摩爾比為為1.1-1.3：1，水解蛋白加入量占生物降解膠黏劑干物質的10-15％；進一步，步驟(b)中所加入甲醛與當量尿素的摩爾比為為1.2：1。進一步，步驟(b)中，所述中量元素為鈣、鎂和硫中的一種或多種；所述微量元素為鐵、錳、銅、鋅、鉬和硼中的一種或多種；其中，中量元素和微量元素的添加量分別為生物降解膠黏劑質量的0.1-0.5％和0.01-0.05％。一步，本專利技術中，所使用的蛋白為豆蛋白、玉米蛋白、植物種子榨油后形成的餅粕、畜禽加工和魚類產品加工下腳料及其蛋白質提純物中的一種或多種。進一步，本專利技術中，步驟(b)所述堿性溶液是指氫氧化鉀(質量分數20-25％)、氨水及磷酸氫二鉀(質量分數15-20％)中的一種或多種。進一步，本專利技術中，步驟(b)所述酸性溶液是指：甲酸、乙酸、草酸(質量分數20-30％)、磷酸(質量分數15-20％)及磷酸二氫鉀(質量分數15-20％)中的一種或多種。一種本專利技術所述生物降解膠黏劑在制備具有養分緩釋功能的產品中的應用。進一步，將本專利技術所述生物降解膠黏劑用于制備育苗用基質塊。進一步，本專利技術所述基質塊是適宜機械化移栽的基質塊，由生物降解膠黏劑與基質按質量比1.5-2.5:1混合后裝入育苗穴盤制成。與現有技術相比，本專利技術具有下述有益效果：(1)適用于基質成塊，并且降解速率可調本專利技術通過共聚方法制備的生物降解膠黏劑，可以通過控制蛋白水解物的水解度、添加量來調控改性脲醛樹脂的空間結構和膠黏劑的降解速率，從而制備出適宜于機械化移栽的基質塊。(2)育苗過程中降解轉為營養在水以及微生物的作用下，本專利技術獲得的生物降解膠黏劑的網絡結構逐漸降解，轉變成氮磷鉀等容易被作物吸收的養分。(3)育苗過程中釋放包膜材料本專利技術提供的生物降解膠黏劑作為營養元素的包膜材料，在包膜材料(膠黏劑)自身降解的同時，可以釋放出制備過程中添加的中量和微量元素，為作物提供更多的養分。附圖說明圖1為生物降解黏膠劑養分釋放率的示意圖。具體實施方式實施例中涉及的原料和試劑，均是通過商業途徑購買。實施例1生物降解膠黏劑的制備1、水解蛋白的制備：實施例中使用的蛋白為玉米蛋白，生產廠家為山東壽光巨能金玉米開發有限公司。配制終濃度分別為1mol/L尿素和0.01mol/L的氫氧化鉀混合水溶液，加熱到95℃，向其中加入玉米蛋白，加熱攪拌1h，然后自然冷卻出料，獲得固含量為15％的水解蛋白。2、水解蛋白-尿素-甲醛共聚物的制備：將甲醛加入反應釜中，用堿性溶液(質量分數為20％的氫氧化鉀溶液)調pH＝7.2(具體操作過程中，pH的范圍可以在7.0-7.5之間選擇)；加入第一次尿素(質量為所加入尿素總量的70％)和水解蛋白，將溫度升至50℃時停止加熱，當溫度不再繼續上升后，再升溫至90℃，在此溫度下保溫半小時；然后用質量分數為20％的草酸溶液調節pH＝4.5(具體實施過程中，pH值可以在4.5-5之間選擇)，到霧點(即滴到水中后像白色霧狀散開)后，用堿性溶液(質量分數為20％的氫氧化鉀溶液)調pH至7.5；再加入剩余尿素，降溫至75℃，加入中量元素和微量元素，保溫半小時后；自然降溫至35℃后放料，即獲得所述生物降解膠黏劑，其pH不小于7.0。本實施例中，甲醛與當量尿素的摩爾比為為1.2：1(具體操作中，該比值可以在1.1-1.3:1范圍內選擇)，所加入水解蛋白占生物降解膠黏劑干物質質量的15％。本實施例中，所加入的中量元素為等質量的鈣元素(硝酸鈣，添加量以鈣元素計算，下同)、鎂元素(硝酸鎂)和硫元素(硫磺)，微量元素為等質量的鐵元素(硫酸亞鐵)、錳元素(氧化錳)、銅元素(氧化亞銅)、鋅元素(氯化鋅)、鉬元素(鉬酸鈉)和硼元素(硼砂)，元素的添加量(添加時，按照常規方法換算為具體元素的質量)分別為生物降解膠黏劑質量的0.1％和0本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生物降解黏膠劑，其特征在于，所述生物降解黏膠劑是通過如下方法獲得的：（a）90?95℃溫度下，將蛋白加入終濃度為1?2mol/L尿素和0.01?0.02mol/L氫氧化鉀的混合水溶液中，攪拌反應1h，冷卻后出料，獲得固含量為10?15%的水解蛋白；（b）用堿性溶液調節甲醛pH為7.0?7.5，第一次加入尿素和步驟（a）獲得的水解蛋白，升溫至50℃后停止加熱，當溫度不再繼續上升時，再升溫至90℃，保溫半小時；用酸性溶液調節pH至4.5?5，到霧點后，再用堿性溶液調pH至7.5；加入剩余尿素，降溫至75℃，加入中量元素和微量元素，保溫半小時；然后降溫至35℃放料，即獲得所述生物降解黏膠劑；其中，所加入甲醛與當量尿素的摩爾比為為1.1?1.3：1，水解蛋白加入量占生物降解膠黏劑干物質質量的10?15%。

【技術特征摘要】
1.一種生物降解黏膠劑，其特征在于，所述生物降解黏膠劑是通過如下方法獲得的：（a）90-95℃溫度下，將蛋白加入終濃度為1-2mol/L尿素和0.01-0.02mol/L氫氧化鉀的混合水溶液中，攪拌反應1h，冷卻后出料，獲得固含量為10-15%的水解蛋白；（b）用堿性溶液調節甲醛pH為7.0-7.5，第一次加入尿素和步驟（a）獲得的水解蛋白，升溫至50℃后停止加熱，當溫度不再繼續上升時，再升溫至90℃，保溫半小時；用酸性溶液調節pH至4.5-5，到霧點后，再用堿性溶液調pH至7.5；加入剩余尿素，降溫至75℃，加入中量元素和微量元素，保溫半小時；然后降溫至35℃放料，即獲得所述生物降解黏膠劑；其中，所加入甲醛與當量尿素的摩爾比為為1.1-1.3：1，水解蛋白加入量占生物降解膠黏劑干物質質量的10-15%。2.根據權利要求1所述的生物降解黏膠劑，其特征在于，步驟（b）所述中量元素為鈣、鎂和硫中的一種或多種；所述微量元素為鐵、錳、銅、鋅、鉬和硼中的一種或多種；中量元素和微量元素的添加量分別為生物降解膠黏劑質量的0.1-0.5%和0.01-0.05%。3.根據權利要求1所述的生物降解黏膠劑，其特征在于，步驟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曲萍，夏禮如，蔣希芝，徐磊，趙永富，
申請(專利權)人：江蘇省農業科學院，
類型：發明
國別省市：江蘇,32