專利名稱：溫控緩釋抗寒型種衣劑及抗寒劑制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)種子處理及包衣技術(shù)，具體涉及一種能夠提高抗寒能力的溫控緩釋種衣劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
早春低溫逆境對全世界作物生產(chǎn)都會帶來危害，煙草在早春播種時也常會遇到低溫逆境，引起種子出苗率降低、出苗遲緩、幼苗生長差，甚至使種子完全失去發(fā)芽力，造成嚴重的經(jīng)濟損失。20世紀60年代美國、巴西、日本等國開始對煙草種子丸?；录夹g(shù)研究， 目前，已形成了一整套完善的煙草種子繁育、丸化、包裝、推廣、銷售體系。我國從上世紀90 年代初開始推廣煙草包衣丸化種子，目前在全國的推廣率已經(jīng)達到90%左右，在煙葉生產(chǎn)中取到了明顯的效果。目前，煙草種子包衣劑有效活性成分主要靠擴散機制釋放，丸化種子播種后遇水破裂，其活性成分與種子及臨近土壤接觸，靠擴散機制緩慢而自由地釋放。如中國專利“煙草包衣種子及其制備方法”，專利申請?zhí)?00410022 ^. 3 ；專利“烤煙種子包衣劑配方”，專利申請?zhí)?3103717.4 ；專利“一種縮短煙草丸化種子發(fā)芽時間及提高抗寒性的方法”，專利申請?zhí)?00810058970. 1 ；專利“一種煙草生物型包衣丸化種子的生產(chǎn)方法”，專利申請?zhí)?3135484.X。上述專利無一例外的都采用活性成分自然釋放的模式，該模式不僅容易造成種衣劑有效成分的大量流失，而且活性成分有效作用時間過短。由于作物對寒害的耐受性有一個溫度臨界點，如當溫度低于11 13°C時，煙草種子的發(fā)芽會受到抑制。因此，如果在種衣劑中采用溫控緩釋材料來控制抗寒劑的釋放，可以最大限度地發(fā)揮抗寒劑的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于克服現(xiàn)有的種衣劑自然釋放活性成分而活性成分并未完全起到應有的作用的缺點，提供一種溫控緩釋抗寒型種衣劑，該種衣劑能夠最大限度地發(fā)揮溫控緩釋材料的溫控作用，使溫控緩釋材料控制抗寒劑在特定的溫度下釋放，保證抗寒劑的有效作用充分發(fā)揮。本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下所述。一種溫控緩釋抗寒型種衣劑，由溫控緩釋抗寒劑和包衣輔料組成，所述的溫控緩釋抗寒劑由溫控緩釋材料和水楊酸(SA)組成，所述的溫控緩釋材料為N-異丙基丙烯酰胺與甲基丙烯酸丁酯的無規(guī)共聚物(PNIPAm-co-BMA)，所述的抗寒劑與包衣輔料的質(zhì)量比為 0. 0015 0. 03 :1ο其中，所述的溫控緩釋抗寒劑中水楊酸與溫控緩釋材料的質(zhì)量比為1:2。其中，所述的溫控緩釋抗寒劑與包衣輔料的質(zhì)量比優(yōu)選為0. 03 :1。其中，所述的包衣輔料包括滑石粉和膨潤土，其配比為60%_80%的滑石粉和20%-40%的膨潤土。其中，所述的溫控緩釋抗寒劑的制備方法包括如下步驟
取N-異丙基丙烯酰胺與甲基丙烯酸丁酯的無規(guī)共聚物(PNIPAm-C0-BMA)固體顆粒， 浸泡在2g/L水楊酸水溶液中3 5 d至溶脹平衡，將溶脹后的N-異丙基丙烯酰胺與甲基丙烯酸丁酯的無規(guī)共聚物顆粒在真空干燥器中于40 50°C真空干燥3 5 d后得包裹了水楊酸的N-異丙基丙烯酰胺與甲基丙烯酸丁酯的無規(guī)共聚物固體顆粒，將包裹水楊酸的 N-異丙基丙烯酰胺與甲基丙烯酸丁酯的無規(guī)共聚物固體顆粒粉碎、過100目篩孔得到抗寒劑固體粉末。本發(fā)明提供的溫控緩釋抗寒型煙草種衣劑的溫控緩釋與傳統(tǒng)的擴散釋放具有截然不同的作用機理。傳統(tǒng)的擴散釋放模式中，抗寒型種衣劑從種子播種開始，不論溫度高低其有效成份一直緩慢釋放，直到有效作用成分完全喪失為止，一般在作物幼苗早期即失去功效。而利用溫控緩釋材料制備的溫控緩釋抗寒型煙草種衣劑則可以做到種衣劑有效成份只有在溫度低于某臨界值時才響應式釋放，因而可以最大限度的地發(fā)揮抗寒功效。本發(fā)明將溫控緩釋材料PNIPAm-C0-BMA引入到種子抗寒包衣中，通過這一材料在一定溫度臨界點的“開-關(guān)”效應，使得抗寒劑只在低于一定的溫度臨界值時才釋放發(fā)揮作用，沒有達到臨界值時則不釋放，做到抗寒劑的響應式釋放，這將會大大提高種衣劑的抗寒作用效果，延長作用時間。同時，抗寒型煙草種衣劑可以使用更少的種衣劑有效成分來達到作物增產(chǎn)效果，使包衣成本降低，減少對環(huán)境的污染。另外，制備溫控緩釋抗寒劑的原材料價格適中，丸化1萬粒煙草種子成本約為0. 44元人民幣，不會顯著增加丸化種子成本，經(jīng)濟上用于煙草種子丸化具有可行性。


圖1是溫控緩釋抗寒劑在10°C和20°C交替變溫條件下SA的釋放速率。
具體實施例方式下述實施例中，煙草品種“紅花大金元”和“MS K326”的種子來自玉溪中煙種子有限責任公司。膨潤土和滑石粉來自玉溪中煙種子有限責任公司，羧甲基纖維素購自杭州華東醫(yī)藥集團有限公司。包衣機的型號為BTO00A，購自上海新諾儀器設(shè)備有限公司。實施例1溫控緩釋材料的制備
氮氣保護下于100 ml廣口瓶中依次加入45 ml去離子水、5 g聚N-異丙基丙烯酰胺晶體、0. 81 g甲基丙烯酸丁酯單體、0. 136 g交聯(lián)劑N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺和0. 125 g引發(fā)劑偶氮二異丁腈。廣口瓶置于50°C恒溫水浴鍋中反應12h，從廣口瓶中取出反應產(chǎn)物PNIPAm-co-BMA，取出反應產(chǎn)物用剪刀將其破碎，得到重量約0. 1 0. 5 g顆粒。將破碎后的顆粒先浸泡于去離子水中5 d，再取出浸泡于甲醇中5 d，以去除雜質(zhì)。取出浸泡后的 PNIPAm-co-BMA，在真空干燥器中于40 50°C真空干燥3 5 d后得PNIPAm-co-BMA固體顆粒。溫控緩釋材料制備時，根據(jù)甲基丙烯酸丁酯單體量的不同，其溫度敏感點各異，當
4溫度達到或低于其敏感溫度時，高分子材料會發(fā)生形變膨脹，內(nèi)部空隙加大，內(nèi)部包裹物流出。以實施例1方法制備的溫控緩釋材料將在溫度達到或低于15°C時發(fā)揮作用。
實施例2溫控緩釋抗寒劑的制備
取4克實施例1制備的PNIPAm-C0-BMA固體顆粒，浸泡在2g/L水楊酸水溶液1. OL中 4 d至溶脹平衡，將溶脹后的PNIPAm-C0-BMA無規(guī)共聚物顆粒在真空干燥器中于40 50°C 真空干燥4 d后得包裹了水楊酸的PNIPAm-C0-BMA無規(guī)共聚物固體顆粒，將包裹水楊酸的 POTPAm-co-BMA無規(guī)共聚物固體顆粒粉碎、過100目篩孔得到抗寒劑固體粉末。其中水楊酸與緩釋材料PNIPAm-C0-BMA無規(guī)共聚物的質(zhì)量比為1:2。根據(jù)圖1所示，實施例2制備的溫控緩釋抗旱劑在10°C時，由于已低于其敏感溫度點，因此其內(nèi)部水楊酸的釋放速率明顯增大，而當溫度為20°C時，水楊酸釋放速率明顯降低，且均維持在一個較低的水平。隨著時間的延長，10°C下SA釋放速率降低，但始終高于 20°C。實施例3煙草丸化種子的制備
將裝載SA的PNIPAm-CO-BMA粉末與包衣輔料按質(zhì)量比為0. 0015: 1混合，包衣輔料由 70g滑石粉和30g膨潤土組成，得到溫控緩釋抗寒型煙草種衣劑。取煙草品種紅花大金元種子2 g，將其倒入包衣機，噴霧清水濕潤種子表面，加入 0. Ig溫控緩釋抗寒型煙草種衣劑，不斷攪拌使之包裹于種子表面，重復上述步驟3 5次， 形成微小丸粒狀。然后每次加入0. 4g-lg溫控緩釋抗寒型煙草種衣劑，噴霧粘合劑，不斷攪拌，使丸粒狀種子粒徑逐漸增加到1.60 mm 1.80 mm。然后篩選、拋光、上色、干燥得到包衣完畢的種子。另取MS K326種子2 g，經(jīng)過同樣的包衣操作，得到MS K326丸化種子成品。所有丸化種子干燥后置于4 ！冰箱保存?zhèn)溆?。實施?煙草丸化種子的制備
重復實施例3的流程，唯一不同的是，在實施例3中將裝載SA的PNIPAm-CO-BMA粉末與包衣輔料質(zhì)量比設(shè)為0. 0075 1。
實施例5煙草丸化種子的制備
重復實施例3的流程，唯一不同的是，在實施例3中將裝載SA的PNIPAm-CO-BMA粉末與包衣輔料質(zhì)量比設(shè)為0.03:1。
實施例6煙草丸化種子發(fā)芽
取實施例3-5所得煙草丸化種子進行種子發(fā)芽和幼苗生長試驗，為了便于表示，實施例3所得煙草丸化種子簡稱為T1,實施例4所得煙草丸化種子簡稱為T2，實施例5所得煙草丸化種子簡稱為Τ3。同時，為了研究裝載SA的PNIPAm-CO-BMA相對于單獨使用SA或 PNIPAm-CO-BMA的優(yōu)勢，又制備了 7種丸化種子作為對照，分別以CK1，CK2，…CK7來表示， 對照組種子的丸化方法同實施例3，所有處理的具體配方見表1。其中的包衣輔料由70%的滑石粉和30%的膨潤土組成。表1試驗處理配方
權(quán)利要求
1.一種溫控緩釋抗寒型種衣劑，其特征在于，由溫控緩釋抗寒劑和包衣輔料組成，所述的溫控緩釋抗寒劑由溫控緩釋材料和水楊酸組成，所述的溫控緩釋材料為N-異丙基丙烯酰胺與甲基丙烯酸丁酯的無規(guī)共聚物，所述的溫控緩釋抗寒劑與包衣輔料的質(zhì)量比為 0. 0015 0. 03:1。
2.如權(quán)利要求1所述的溫控緩釋抗寒型種衣劑，其特征在于，所述的溫控緩釋抗寒劑中水楊酸與緩釋材料的質(zhì)量比為1:2。
3.如權(quán)利要求1所述的溫控緩釋抗寒型種衣劑，其特征在于，所述的包衣輔料包括滑石粉和膨潤土，其配比為60% 80%的滑石粉和20% 40%的膨潤土。
4.如權(quán)利要求1-3任意一項所述的溫控緩釋抗寒型種衣劑，其特征在于，所述的溫控緩釋抗寒劑與包衣輔料的質(zhì)量比優(yōu)選為0.03:1。
5.一種溫控緩釋抗寒劑的制備方法，其包括如下步驟取N-異丙基丙烯酰胺與甲基丙烯酸丁酯的無規(guī)共聚物固體顆粒，浸泡在2g/L水楊酸水溶液中3-5 d至溶脹平衡，將溶脹后的N-異丙基丙烯酰胺與甲基丙烯酸丁酯的無規(guī)共聚物顆粒在真空干燥器中于40 50°C真空干燥3 5 d后得包裹了水楊酸的N-異丙基丙烯酰胺與甲基丙烯酸丁酯的無規(guī)共聚物固體顆粒，將包裹水楊酸的N-異丙基丙烯酰胺與甲基丙烯酸丁酯的無規(guī)共聚物固體顆粒粉碎、過100目篩孔得到溫控緩釋抗寒劑固體粉末。
全文摘要
本發(fā)明提供一種溫控緩釋抗寒型種衣劑，由溫控緩釋抗寒劑和包衣輔料組成，所述的溫控緩釋抗寒劑由溫控緩釋材料和水楊酸組成，所述的溫控緩釋材料為N-異丙基丙烯酰胺與甲基丙烯酸丁酯的無規(guī)共聚物，所述的抗寒劑與包衣輔料的質(zhì)量比為0.0015～0.03:1。本發(fā)明還提供了溫控緩釋抗寒劑的制備方法。本發(fā)明提供的溫控緩釋抗寒型種衣劑能夠發(fā)揮溫控緩釋材料的溫控作用，使其控制抗寒劑在特定的溫度下釋放，以保證抗寒劑的有效作用充分發(fā)揮，同時也可節(jié)約成本，減少環(huán)境污染。
文檔編號A01N25/10GK102511480SQ20111039012
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者關(guān)亞靜, 崔華威, 祝水金, 胡偉民, 胡晉 申請人:浙江大學