本发明涉及一种可降解植物营养功能性复合材料的制备方法，属于土壤修复材料技术领域。
背景技术：
近年来，随着经济发展迅速、人口数量逐年增长，耕地面积持续下降，粮食产量已满足不了人口日益增长的需求，因此提高粮食单位面积产出是解决粮食问题的主要措施。化肥在增加粮食产量的同时也带来一定的负面效应。由于盲目追求产量效益，从而导致大量的化肥进入农田生态系统，但是，目前化肥当季利用率非常低，损失量大，从而带来的一系列的生态环境问题。氮、憐肥过量和不合理施肥，导致集约化农田土壤养分非均衡性富集，土壤结构性变差，土壤酸化、潜育化、盐渍化增加，土壤生物性状退化严重影响农田的可持续利用。因此，针对化肥高量投入和农田高强度利用生产体系，提高肥料资源高效利用，保障作物持续高产和农田可持续利用，实现集约化农区农学效益、经济效益和环境效益协调统一和农田可持续利用有重要意义。
植物营养功能性材料是利用废弃物、工业副产物及廉价、环保的化工原料，如废弃塑料、造纸黑液、生活污泥、风化煤、煤奸石、竹醋液等，通过微乳化、高剪切、化学聚合反应和纳米材料技术制成的纳米-亚微米级型材料，具有调控养分释放速率、改善土壤微生态环境等功能。可应用于缓/控释肥料膜剂、荒漠化土地修复材料及有机肥料造粒粘结剂等农业和生态领域。缓/控释肥料是提高肥料利用率、节约资源、减少能耗和减轻环境压力的主要措施之一，然而由于有机聚合物膜材料性质稳定，树脂在土壤中很难降解，降解期长达30~50年，使得其难以推广应用，针对目前植物营养功能性材料存在的突出问题，制备一种可降解、成本低、制备工艺简单、环境友好型植物营养功能性材料势在必行。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对植物营养功能性材料在土壤中很难降解的问题，提供了一种可降解植物营养功能性复合材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）将玉米淀粉加入去离子水中，在70~80℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌糊化30~40min，得糊化淀粉；
（2）将糊化淀粉冷却至30~40℃，滴加质量分数10%的乙酸调节ph至4~5，并加入无水乙醇，以200~240r/min转速搅拌30~40min，得淀粉混合物；
（3）将淀粉混合物冷却至常温，滴加质量分数1%的氨水调节ph至7，得交联淀粉；
（4）将小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂、交联淀粉、聚乳酸置于搅拌机中，常温下以250~300r/min搅拌混合10~20min，得混合料；
（5）将混合料置于注塑机中注塑10~15min，再置于造粒机中造粒，得可降解植物营养功能性复合材料。
所述的聚乳酸、小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂、玉米淀粉、无水乙醇、去离子水的重量份数分别为：40~60份聚乳酸、20~30份小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂、12~18份玉米淀粉、20~30份无水乙醇、32~48份去离子水。
所述的注塑条件为60~80℃、10~12mpa。
所述的麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂的具体制备步骤为：
（1）将马来酸酐改性小麦秸秆纤维加入去离子水中，在60~80℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌30~40min，保温，得马来酸酐改性小麦秸秆纤维混合液；
（2）将丙烯酸、丙烯酰胺加入马来酸酐改性小麦秸秆纤维混合液中，在60~80℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌10~20min，得混合液；
（3）将过硫酸铵、n,n-亚甲基双丙烯酰胺加入混合液中，在50~60℃的水浴条件下以300~400r/min转速搅拌反应2~4h，得反应物；
（4）将反应物用无水乙醇洗涤3~5次，置于40~50℃的烘箱中干燥20~30min，常温冷却，得小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂。
所述的马来酸酐改性小麦秸秆纤维、丙烯酸、丙烯酰胺、过硫酸铵、n,n-亚甲基双丙烯酰胺、去离子水的重量份数分别为：40~60份马来酸酐改性小麦秸秆纤维、20~30份丙烯酸、12~18份丙烯酰胺、0.2~0.4份过硫酸铵、0.8~1.6份n,n-亚甲基双丙烯酰胺、80~120份去离子水。
所述的马来酸酐改性小麦秸秆纤维的具体制备步骤为：
（1）将小麦秸秆用粉粹机粉碎10~15min，得小麦秸秆纤维粉末；
（2）将小麦秸秆纤维粉末置于氢氧化钠溶液中，常温下以120~160r/min转速搅拌5~10min，浸泡10~15min，过滤，用去离子水洗涤至中性，置于60~70℃的烘箱中干燥1~2h，常温冷却，得碱处理小麦秸秆；
（3）将碱处理小麦秸秆加入n，n-二甲基甲酰胺中，置于超声波振荡器内，常温下超声处理20~30min，得小麦秸秆悬浮液；
（4）将马来酸酐加入小麦秸秆悬浮液中，在80~120℃的油浴条件下以300~350r/min转速搅拌反应4~6h，常温冷却，过滤，取滤饼，用无水乙醇洗涤3~5次，置于50~60℃的烘箱中干燥30~40min，常温冷却，得马来酸酐改性小麦秸秆纤维。
所述的小麦秸秆、氢氧化钠溶液、马来酸酐、n，n-二甲基甲酰胺的重量份数分别为：60~80份小麦秸秆、120~160份质量分数10%的氢氧化钠溶液溶液、12~16份马来酸酐、240~320份n，n-二甲基甲酰胺。
所述的超声处理的功率为300~400w。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明以聚乳酸为基体材料，制备一种可降解植物营养功能性复合材料，聚乳酸对环境没有任何毒性，聚乳酸不仅具有良好的加工性能与稳定性，更具备高强度，耐穿耐裂，热封合性优秀，以聚乳酸为基材制备可降解植物营养功能性复合材料可以达到增温、保水、保肥、早熟、抗虫、防病、防霜冻、抑制杂草生长等诸多作用，同时可以促进土壤氢份分解，从而有利于作物生长，大幅提高作物产量，并扩大作物适作区，进一步提高整体农业效益，以聚乳酸为主要原料，同时，在聚乳酸高分子主链中引入易断裂纤维素和淀粉的基团，使其在农田生态系统中达到自行降解的效果，在加入此类基团后，经过一段时间，分子会出现断裂现象，并逐步碎化成碎片或粉末，最终被土壤同化，从而达到减少对环境的污染；
（2）本发明以丙烯酸和马来酸酐改性小麦秸秆为原料，制备小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂，高吸水性树脂是一种具有优异的吸水性和保水性且具有微交联三维网络结构的新型功能高分子材料，由于它分子中含有大量的强亲水性基团，而具有高分子电解质的分子扩张性能，同时，由于它独特的微交联三维网络结构，可以阻碍分子的进一步扩张，使得树脂在水中只溶胀不溶解，它吸收相当于自身重量数百倍或数千倍的水后形成凝胶状的物质，而且给它施加一定的压力所吸收的水分也不会漏出来，把吸水后的凝胶物重新干燥后还可以重复它的吸水性能，随着水分不断地进入高吸水树脂的内部，其内部阳离子的浓度不断的降低，高聚物网络内外的渗透压不断地减小，高吸水材料不断的吸收水分膨胀，其三维网络结构不断扩张，相应的网络结构间的收缩力也不断地增大，当高吸水树脂网络结构间的收缩力的大小与阴离子之间的静电排斥力的大小相等时，树脂的吸水膨胀过程就达到了一个动态平衡，从而有效提高复合材料的保水性，并且以小麦秸秆为原料制备的高吸水树脂对环境没有毒性，可以在土壤中完全降解。
具体实施方式
按重量份数计，分别称量60~80份小麦秸秆、120~160份质量分数10%的氢氧化钠溶液、12~16份马来酸酐、240~320份n，n-二甲基甲酰胺，将小麦秸秆用粉粹机粉碎10~15min，得小麦秸秆纤维粉末，将小麦秸秆纤维粉末置于氢氧化钠溶液中，常温下以120~160r/min转速搅拌5~10min，浸泡10~15min，过滤，用去离子水洗涤至中性，置于60~70℃的烘箱中干燥1~2h，常温冷却，得碱处理小麦秸秆，将碱处理小麦秸秆加入n，n-二甲基甲酰胺中，置于超声波振荡器内，常温下以300~400w的功率超声处理20~30min，得小麦秸秆悬浮液，将马来酸酐加入小麦秸秆悬浮液中，在80~120℃的油浴条件下以300~350r/min转速搅拌反应4~6h，常温冷却，过滤，取滤饼，用无水乙醇洗涤3~5次，置于50~60℃的烘箱中干燥30~40min，常温冷却，得马来酸酐改性小麦秸秆纤维；
再按重量份数计，分别称量40~60份马来酸酐改性小麦秸秆纤维、20~30份丙烯酸、12~18份丙烯酰胺、0.2~0.4份过硫酸铵、0.8~1.6份n,n-亚甲基双丙烯酰胺、80~120份去离子水，将马来酸酐改性小麦秸秆纤维加入去离子水中，在60~80℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌30~40min，保温，得马来酸酐改性小麦秸秆纤维混合液，将丙烯酸、丙烯酰胺加入马来酸酐改性小麦秸秆纤维混合液中，在60~80℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌10~20min，得混合液，将过硫酸铵、n,n-亚甲基双丙烯酰胺加入混合液中，在50~60℃的水浴条件下以300~400r/min转速搅拌反应2~4h，得反应物，将反应物用无水乙醇洗涤3~5次，置于40~50℃的烘箱中干燥20~30min，常温冷却，得小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂。
再按重量份数计，分别称量40~60份聚乳酸、20~30份小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂、12~18份玉米淀粉、20~30份无水乙醇、32~48份去离子水，将玉米淀粉加入去离子水中，在70~80℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌糊化30~40min，得糊化淀粉，将糊化淀粉冷却至30~40℃，滴加质量分数10%的乙酸调节ph至4~5，并加入无水乙醇，以200~240r/min转速搅拌30~40min，得淀粉混合物，将淀粉混合物冷却至常温，滴加质量分数1%的氨水调节ph至7，得交联淀粉，将小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂、交联淀粉、聚乳酸置于搅拌机中，常温下以250~300r/min搅拌混合10~20min，得混合料，将混合料置于注塑机中，在60~80℃、10~12mpa的条件下注塑10~15min，再置于造粒机中造粒，得可降解植物营养功能性复合材料。按质量比20:1将尿素与可降解植物营养功能性复合材料进行混合复配后均匀喷洒至农田里。
实施例1
按重量份数计，分别称量60份小麦秸秆、120份质量分数10%的氢氧化钠溶液、12份马来酸酐、240份n，n-二甲基甲酰胺，将小麦秸秆用粉粹机粉碎10min，得小麦秸秆纤维粉末，将小麦秸秆纤维粉末置于氢氧化钠溶液中，常温下以120r/min转速搅拌5min，浸泡10min，过滤，用去离子水洗涤至中性，置于60℃的烘箱中干燥1h，常温冷却，得碱处理小麦秸秆，将碱处理小麦秸秆加入n，n-二甲基甲酰胺中，置于超声波振荡器内，常温下以300w的功率超声处理20min，得小麦秸秆悬浮液，将马来酸酐加入小麦秸秆悬浮液中，在80℃的油浴条件下以300r/min转速搅拌反应4h，常温冷却，过滤，取滤饼，用无水乙醇洗涤3次，置于50℃的烘箱中干燥30min，常温冷却，得马来酸酐改性小麦秸秆纤维；
再按重量份数计，分别称量40份马来酸酐改性小麦秸秆纤维、20份丙烯酸、12份丙烯酰胺、0.2份过硫酸铵、0.8份n,n-亚甲基双丙烯酰胺、80份去离子水，将马来酸酐改性小麦秸秆纤维加入去离子水中，在60℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌30min，保温，得马来酸酐改性小麦秸秆纤维混合液，将丙烯酸、丙烯酰胺加入马来酸酐改性小麦秸秆纤维混合液中，在60~80℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌10min，得混合液，将过硫酸铵、n,n-亚甲基双丙烯酰胺加入混合液中，在50℃的水浴条件下以300r/min转速搅拌反应2h，得反应物，将反应物用无水乙醇洗涤3次，置于40℃的烘箱中干燥20min，常温冷却，得小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂。
再按重量份数计，分别称量40份聚乳酸、20份小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂、12份玉米淀粉、20份无水乙醇、32份去离子水，将玉米淀粉加入去离子水中，在70℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌糊化30min，得糊化淀粉，将糊化淀粉冷却至30℃，滴加质量分数10%的乙酸调节ph至4，并加入无水乙醇，以200r/min转速搅拌30min，得淀粉混合物，将淀粉混合物冷却至常温，滴加质量分数1%的氨水调节ph至7，得交联淀粉，将小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂、交联淀粉、聚乳酸置于搅拌机中，常温下以250r/min搅拌混合10min，得混合料，将混合料置于注塑机中，在60℃、10mpa的条件下注塑10min，再置于造粒机中造粒，得可降解植物营养功能性复合材料。
实施例2
按重量份数计，分别称量70份小麦秸秆、140份质量分数10%的氢氧化钠溶液、14份马来酸酐、280份n，n-二甲基甲酰胺，将小麦秸秆用粉粹机粉碎12.5min，得小麦秸秆纤维粉末，将小麦秸秆纤维粉末置于氢氧化钠溶液中，常温下以140r/min转速搅拌7min，浸泡12.5min，过滤，用去离子水洗涤至中性，置于65℃的烘箱中干燥1.5h，常温冷却，得碱处理小麦秸秆，将碱处理小麦秸秆加入n，n-二甲基甲酰胺中，置于超声波振荡器内，常温下以350w的功率超声处理25min，得小麦秸秆悬浮液，将马来酸酐加入小麦秸秆悬浮液中，在100℃的油浴条件下以325r/min转速搅拌反应5h，常温冷却，过滤，取滤饼，用无水乙醇洗涤4次，置于55℃的烘箱中干燥35min，常温冷却，得马来酸酐改性小麦秸秆纤维；
再按重量份数计，分别称量50份马来酸酐改性小麦秸秆纤维、25份丙烯酸、15份丙烯酰胺、0.3份过硫酸铵、1.2份n,n-亚甲基双丙烯酰胺、100份去离子水，将马来酸酐改性小麦秸秆纤维加入去离子水中，在70℃的水浴条件下以225r/min转速搅拌35min，保温，得马来酸酐改性小麦秸秆纤维混合液，将丙烯酸、丙烯酰胺加入马来酸酐改性小麦秸秆纤维混合液中，在70℃的水浴条件下以225r/min转速搅拌15min，得混合液，将过硫酸铵、n,n-亚甲基双丙烯酰胺加入混合液中，在55℃的水浴条件下以350r/min转速搅拌反应3h，得反应物，将反应物用无水乙醇洗涤4次，置于45℃的烘箱中干燥25min，常温冷却，得小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂。
再按重量份数计，分别称量50份聚乳酸、25份小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂、15份玉米淀粉、25份无水乙醇、40份去离子水，将玉米淀粉加入去离子水中，在75℃的水浴条件下以225r/min转速搅拌糊化35min，得糊化淀粉，将糊化淀粉冷却至35℃，滴加质量分数10%的乙酸调节ph至4.5，并加入无水乙醇，以220r/min转速搅拌35min，得淀粉混合物，将淀粉混合物冷却至常温，滴加质量分数1%的氨水调节ph至7，得交联淀粉，将小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂、交联淀粉、聚乳酸置于搅拌机中，常温下以275r/min搅拌混合15min，得混合料，将混合料置于注塑机中，在70℃、11mpa的条件下注塑12.5min，再置于造粒机中造粒，得可降解植物营养功能性复合材料。
实施例3
按重量份数计，分别称量80份小麦秸秆、160份质量分数10%的氢氧化钠溶液、16份马来酸酐、320份n，n-二甲基甲酰胺，将小麦秸秆用粉粹机粉碎15min，得小麦秸秆纤维粉末，将小麦秸秆纤维粉末置于氢氧化钠溶液中，常温下以160r/min转速搅拌10min，浸泡15min，过滤，用去离子水洗涤至中性，置于70℃的烘箱中干燥2h，常温冷却，得碱处理小麦秸秆，将碱处理小麦秸秆加入n，n-二甲基甲酰胺中，置于超声波振荡器内，常温下以400w的功率超声处理30min，得小麦秸秆悬浮液，将马来酸酐加入小麦秸秆悬浮液中，在120℃的油浴条件下以350r/min转速搅拌反应6h，常温冷却，过滤，取滤饼，用无水乙醇洗涤5次，置于60℃的烘箱中干燥40min，常温冷却，得马来酸酐改性小麦秸秆纤维；
再按重量份数计，分别称量60份马来酸酐改性小麦秸秆纤维、30份丙烯酸、18份丙烯酰胺、0.4份过硫酸铵、1.6份n,n-亚甲基双丙烯酰胺、120份去离子水，将马来酸酐改性小麦秸秆纤维加入去离子水中，在80℃的水浴条件下以250r/min转速搅拌40min，保温，得马来酸酐改性小麦秸秆纤维混合液，将丙烯酸、丙烯酰胺加入马来酸酐改性小麦秸秆纤维混合液中，在80℃的水浴条件下以250r/min转速搅拌20min，得混合液，将过硫酸铵、n,n-亚甲基双丙烯酰胺加入混合液中，在60℃的水浴条件下以400r/min转速搅拌反应4h，得反应物，将反应物用无水乙醇洗涤5次，置于40~50℃的烘箱中干燥30min，常温冷却，得小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂。
再按重量份数计，分别称量40~60份聚乳酸、20~30份小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂、18份玉米淀粉、30份无水乙醇、48份去离子水，将玉米淀粉加入去离子水中，在80℃的水浴条件下以250r/min转速搅拌糊化40min，得糊化淀粉，将糊化淀粉冷却至30~40℃，滴加质量分数10%的乙酸调节ph至5，并加入无水乙醇，以240r/min转速搅拌40min，得淀粉混合物，将淀粉混合物冷却至常温，滴加质量分数1%的氨水调节ph至7，得交联淀粉，将小麦秸秆接枝共聚物高吸水树脂、交联淀粉、聚乳酸置于搅拌机中，常温下以300r/min搅拌混合20min，得混合料，将混合料置于注塑机中，在80℃、12mpa的条件下注塑15min，再置于造粒机中造粒，得可降解植物营养功能性复合材料。
对比例：市售普通植物营养材料
将本发明制备的可降解植物营养功能性复合材料及市售普通植物营养材料进行检测，具体检测结果如下：
性能测试：
以质量比20:1将尿素与本发明制备的可降解植物营养功能性复合材料进行复配，然后均匀均匀喷洒在农田里。
表1可降解植物营养功能性复合材料性能表征
由表1可知本发明制备的可降解植物营养功能性复合材料具有良好的降解性。