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      一種種子的納米金屬顆粒包衣劑及包衣方法

      文檔序號:10666743閱讀:1551來源:國知局
      一種種子的納米金屬顆粒包衣劑及包衣方法
      【專利摘要】本發(fā)明提供了一種種子的納米金屬顆粒包衣方法,其特征在于,包括如下步驟:(1)高分子粘結(jié)劑溶液的制備:恒溫振蕩高分子粘結(jié)劑溶液;(2)納米金屬顆粒溶液的制備:稱取納米金屬顆粒置于容器中用蒸餾水溶解后進(jìn)行振蕩均質(zhì);對均質(zhì)后的溶液在60分鐘內(nèi)重復(fù)上述冰浴超聲波振蕩進(jìn)行逐級稀釋;(3)將步驟(2)所得溶液加入步驟(1)的高分子粘結(jié)劑溶液中冰浴超聲波振蕩后加入色漿即得納米金屬顆粒包衣劑;(4)將步驟(3)的納米金屬顆粒包衣劑注入包衣機(jī)、充分霧化后對種子進(jìn)行包衣處理,處理后的種子晾干即可。本發(fā)明利用納米金屬顆粒對植物種子進(jìn)行包衣,形成的納米結(jié)構(gòu)可以保護(hù)營養(yǎng)成分吸收,有效地抑制土壤中的微生物對種子的侵害。
      【專利說明】
      一種種子的納米金屬顆粒包衣劑及包衣方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      [0001]本發(fā)明涉及一種植物種子包衣技術(shù),特別是涉及一種使用納米金屬顆粒作為種子薄膜包衣劑及包衣方法?!颈尘凹夹g(shù)】
      [0002]目前,目前,農(nóng)業(yè)種植栽培過程中大量農(nóng)藥和化學(xué)肥料的使用,對農(nóng)產(chǎn)品安全、土壤耕地和水環(huán)境安全均具有顯著的破壞作用。納米技術(shù)應(yīng)用在植物生長發(fā)育過程中,可以促進(jìn)植物快速生長,改善作物品質(zhì)和提高產(chǎn)量,還可以抑制有害微生物生存,從而替代或減少農(nóng)藥使用,生產(chǎn)高品質(zhì)綠色農(nóng)產(chǎn)品。限于技術(shù)手段的制約,納米材料尚未高效地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、促進(jìn)農(nóng)作物生長。不同微量元素對植物和農(nóng)作物生長必不可少,銅參與植物的光合作用,鋅參與植物體內(nèi)的氮代謝,鐵參與葉綠素的合成,錳對植物體內(nèi)的酶具有活化作用。 鐵、銅、鋅、錳等納米金屬顆粒具有生物學(xué)活性,利用其對植物種子進(jìn)行包衣,形成的納米三維結(jié)構(gòu)可以保護(hù)營養(yǎng)成分吸收促進(jìn)發(fā)育,可以有效地抑制土壤中的微生物對種子的侵害, 使病害難于侵入和發(fā)展。
      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有種子包衣技術(shù)中存在的部分問題,提供一種種子的納米金屬顆粒包衣劑及包衣方法。
      [0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
      [0005]—種種子的納米金屬顆粒包衣方法,包括如下步驟:
      [0006](1)高分子粘結(jié)劑溶液的制備:恒溫過夜振蕩高分子粘結(jié)劑溶液;
      [0007](2)納米金屬顆粒溶液的制備:稱取納米金屬顆粒置于容器中用蒸餾水溶解后進(jìn)行冰浴超聲波振蕩均質(zhì);將均質(zhì)后的溶液在60分鐘內(nèi)稀釋后重復(fù)上述冰浴超聲波振蕩均質(zhì);
      [0008](3)將步驟(2)所得溶液加入步驟(1)的高分子粘結(jié)劑溶液中后進(jìn)行冰浴超聲波振蕩、再加入色漿即得納米金屬顆粒包衣劑;
      [0009](4)將步驟(3)的納米金屬顆粒包衣劑置于包衣機(jī)的轉(zhuǎn)盤上充分霧化后對種子進(jìn)行包衣處理,包衣處理后的種子晾干即可;
      [0010]所述步驟(1)中恒溫為25°c-30°c,振蕩采用水浴搖床;
      [0011]所述步驟(1)中高分子粘結(jié)劑溶液的質(zhì)量濃度為4 X l(T2-6 X l(r2g/ml;
      [0012]所述步驟⑵中冰浴溫度為〇°C-6°C,振蕩的頻率為振蕩1 s、間歇1 s,持續(xù)30s后停置15s,總振蕩時間不超過120s;
      [0013]所述步驟⑵中納米金屬顆粒溶液的質(zhì)量濃度為1 X 10—1Q-1 X 10—6g/ml。
      [0014]優(yōu)選地,所述步驟(1)中高分子粘結(jié)劑為聚丙烯酸、聚醋酸乙烯或聚乙烯吡咯烷酮中一種或多種。[〇〇15]優(yōu)選地,所述步驟(1)的振蕩時間為24-40小時。
      [0016]優(yōu)選地,所述步驟(2)中稱取采用精度為萬分之一的分析天平。
      [0017]優(yōu)選地,所述步驟(2)中的金屬為鐵、銅、鋅、錳、銀的一種或多種組合。
      [0018]優(yōu)選地,所述步驟(2)中稱取需要使用稱量紙稱取納米金屬顆粒,將其傾倒至容器中后,需再次對稱量紙上殘留的納米金屬顆粒進(jìn)行稱量,二者數(shù)值相減為納米金屬顆粒的質(zhì)量。
      [0019]優(yōu)選地,所述步驟(2)中振蕩采用超聲波破碎儀進(jìn)行。
      [0020]優(yōu)選地,所述超聲波破碎儀的輸出功率為200W。[〇〇21]優(yōu)選地,所述步驟⑶色漿的質(zhì)量濃度為2Xl(T2-4Xl(T2g/ml。[〇〇22]本發(fā)明的另一發(fā)明為根據(jù)上述方法制備的種子的納米金屬顆粒包衣劑,包衣劑的成分及含量如下:
      [0023]金屬納米顆粒物:1 X 10-1Q-1 X 10-6g/ml;高分子粘結(jié)劑:4 X 10-2-6 X 10-2g/ml;色漿:2Xl(T2-4Xl(T2g/ml;蒸餾水;所述金屬為鐵、銅、鋅、錳的一種或多種組合;所述高分子粘結(jié)劑為聚丙烯酸、聚醋酸乙烯或聚乙烯吡咯烷酮中一種或多種。
      [0024]通過使用超聲波細(xì)胞低溫冰浴振蕩均質(zhì)將具有生物學(xué)活性的納米金屬顆粒制備成為種衣劑的主要配方,與高分子粘結(jié)劑和指示劑色漿配合使用。利用包衣機(jī)對種衣劑的霧化作用,使納米金屬顆粒能夠均勻地包裹覆蓋在種子表面形成一層薄膜。
      [0025]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用的種衣劑材料由種子萌發(fā)生長需要的微量元素金屬納米顆粒和高分子粘結(jié)劑、及作為顏色包裹指示劑的色漿所組成。以納米金屬顆粒制備的種衣劑會在種子表面形成一層薄膜附著物,納米金屬顆粒的生物學(xué)活性所形成的三維微觀結(jié)構(gòu)可以充分富集養(yǎng)分、在種子的萌發(fā)和生長過程中持續(xù)提供營養(yǎng)物質(zhì)、促進(jìn)對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。并且該結(jié)構(gòu)具有抗菌作用,防止土壤中的細(xì)菌和病毒微生物對種子和根系的侵害與滲透,起到防病抗病的效果,最終提高種子萌發(fā)率、在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的作用。納米材料的附著力強(qiáng),不易氧化失效。因此經(jīng)過納米金屬顆粒包衣的植物種子在儲藏過程中不易受到微生物的侵害,有利于長時間的保存和運(yùn)輸,具有一定的經(jīng)濟(jì)價值。應(yīng)用超聲波振蕩、低溫均質(zhì)等生產(chǎn)工藝和包衣技術(shù),可保證納米金屬顆粒種衣劑所具有的生物學(xué)活性不失效。該包衣工藝技術(shù)較為簡單,生產(chǎn)成本低,可操作性強(qiáng),便于示范推廣應(yīng)用。【具體實施方式】
      [0026]為了更好地說明本發(fā)明,下面結(jié)合本發(fā)明實施例中對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
      [0027]實例 1:[〇〇28] 植物材料:玉米,品種“紀(jì)元128”。
      [0029]實施地點(diǎn):北京神舟綠鵬農(nóng)業(yè)科技有限公司通州基地。
      [0030] 2016年4月22日,將10g高分子粘結(jié)劑置于200ml的蒸餾水中,并將容器置于30°C的水浴搖床中振蕩30小時。待溶液完全透明澄清取出備用。稱取1.5mg的錳納米金屬顆粒,置于盛有15ml蒸餾水的50ml離心管容器中,從而獲得IX l(T4g/ml的錳納米金屬顆粒母液。使用超聲波細(xì)胞破碎儀(寧波新芝Scientz-1ID)對上述溶液進(jìn)行低溫冰浴超聲波均質(zhì)。振蕩過程中,輸出功率調(diào)節(jié)為20 %,200W,設(shè)置振蕩時間30s為一個周期,以1 s振蕩/1 s停止為振蕩頻率。共振蕩3個周期,每周期間隔15s。通過微量移液器和超聲波低溫振蕩將母液逐級稀釋10倍,獲得1 x l(r5g/ml和1 X l(r6g/ml的納米金屬顆粒工作液。繼續(xù)使用微量移液器,分別轉(zhuǎn)移0.lml的濃度為1 X l(r4g/ml、1 X l(r5g/ml和1 X 1(T6的錳納米金屬顆粒溶液至10ml的成膜劑溶液中,分別獲得3個濃度(1 X l(T6g/ml、l X l(T7g/ml和1 X l(T8g/ml)的錳納米金屬顆粒種衣劑。經(jīng)過超聲波低溫振蕩后,每份種衣劑分別加入〇.3g的色漿、手動搖勻。根據(jù)種藥比,每種種衣劑使用6ml溶液通過種子包衣機(jī)(SATEC Concept ML-2000,Germany)對140g 玉米種子(>300粒)進(jìn)行霧化包衣處理。以此類推,通過逐級稀釋,獲得1\1〇-/1111、1\1〇-1Qg/ml和1 X l(Tng/ml的銅納米金屬顆粒的種衣劑、和經(jīng)其霧化包衣處理的300粒玉米種子。 之后將包衣處理的種子于室內(nèi)晾干。
      [0031]5月10日,以錳和銅納米金屬顆粒種衣劑包衣處理的300粒玉米種子,隨機(jī)分為3 份,代表每個處理播1〇〇粒種子,3次重復(fù)進(jìn)行隨機(jī)地塊的播種。6月10日開始觀察出苗率。其中,作為對照,未使用納米種衣劑的平均出苗率為72.3,而使用納米銅金屬顆粒種衣劑(濃度為1 X l(T1()g/ml)包衣處理的紀(jì)元128平均出苗率為76.0,使用納米錳金屬顆粒種衣劑(濃度IX l(T6g/ml)的平均出苗率為79.3。相比對照,兩種濃度的納米金屬顆粒種衣劑分別使玉米出苗率顯著提高了5.12%和9.69%。
      [0032]實例2:[〇〇33] 植物材料:玉米,品種“航育30”。
      [0034]實施地點(diǎn):北京神舟綠鵬農(nóng)業(yè)科技有限公司通州基地。[〇〇35]2015年4月20日,配制質(zhì)量濃度為5%的100ml高分子粘結(jié)劑溶液。4月23日澄清透明的溶液用于配制鐵納米金屬種衣劑。通過超聲波低溫冰浴振蕩和逐級稀釋,分別獲得5個濃度(1 X 10-5g/ml、1 X 10-6g/ml、1 X 10-7g/ml、1 X 10-8g/ml和1 X 10-9g/ml)的鐵納米金屬顆粒種衣劑。為使種衣劑均勻覆蓋到玉米種子表面,根據(jù)種藥比,每種種衣劑使用6ml溶液通過種子包衣機(jī)(SATEC Concept ML-2000,Germany)對120g玉米種子(>250粒)進(jìn)行霧化包衣處理。[〇〇36]5月4日,將經(jīng)過5種鐵納米金屬顆粒濃度的種衣劑包衣處理的玉米種子播種,每個濃度處理120粒。秋季9月收獲后調(diào)查發(fā)現(xiàn),未使用鐵納米金屬顆粒處理的對照平均單株產(chǎn)量為326.47g,而使用濃度1 X l(T5g/ml和1 X l(T6g/ml的納米鐵金屬顆粒種衣劑包衣處理的航育30平均單株產(chǎn)量分別為347.llg和340.12g。相比對照,兩種濃度不同的納米金屬顆粒種衣劑分別提高玉米平均單株產(chǎn)量6.3%和4.18%。
      [0037]為便于植物表面吸附、便于根系吸收,現(xiàn)階段已有將氮磷鉀等常規(guī)肥料制備成為納米級別的細(xì)小顆粒,添加成為肥料供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。但還沒有充分利用植物發(fā)育生長的所需的微量金屬元素的納米級材料用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐。研究發(fā)現(xiàn)超高電壓對高純度的金屬材料進(jìn)行電擊氣化升華、驟然冷卻后所產(chǎn)生的納米級金屬顆粒粉末具有一定的生物學(xué)活性,例如納米銀等材料因具有一定的抗菌性而廣泛應(yīng)用于醫(yī)療材料和分子生物學(xué)實驗器具的制備。而這一特性尚未被引入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,主要就在于這些納米級別的金屬顆粒粉末的生物學(xué)活性不易保持。而維持這些納米顆粒在生物材料表面所具有的三維立體結(jié)構(gòu)尤其重要,既有利于保持營養(yǎng)成分的富集、被植物體吸收,也有利于防止微生物病害的侵襲和滲透。因此,通過有效的技術(shù)手段,維持金屬納米顆粒的生物學(xué)抗菌等活性、促進(jìn)植物體對營養(yǎng)物質(zhì)的高效吸收,是本發(fā)明的主要應(yīng)用前景。
      [0038]以上所述,僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換, 都應(yīng)該涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
      【主權(quán)項】
      1.一種種子的納米金屬顆粒包衣方法,其特征在于,包括如下步驟:(1)高分子粘結(jié)劑溶液的制備:恒溫過夜振蕩高分子粘結(jié)劑溶液;(2)納米金屬顆粒溶液的制備:稱取納米金屬顆粒置于容器中用蒸餾水溶解后進(jìn)行冰 浴超聲波振蕩均質(zhì);將均質(zhì)后的溶液在60分鐘內(nèi)稀釋后重復(fù)上述冰浴超聲波振蕩均質(zhì);(3)將步驟(2)所得溶液加入步驟(1)的高分子粘結(jié)劑溶液中后加入色漿即得納米金屬 顆粒包衣劑;(4)將步驟(3)的納米金屬顆粒包衣劑置于包衣機(jī)的轉(zhuǎn)盤上充分霧化后對種子進(jìn)行包 衣處理,包衣處理后的種子晾干即可;所述步驟(1)中恒溫為25°C_30°C ;所述步驟(1)中高分子粘結(jié)劑溶液的質(zhì)量濃度為4 X l(T2-6 X l(T2g/ml;所述步驟(2)中冰浴溫度為0°C-6°C,振蕩的頻率為振蕩ls、間歇Is,持續(xù)30s后停置 15s,總振蕩時間不超過120s;所述步驟(2)中納米金屬顆粒溶液的質(zhì)量濃度為1 XX l(T6g/ml。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子的納米金屬顆粒包衣方法,其特征在于,所述步驟(1)中 高分子粘結(jié)劑為聚丙烯酸、聚醋酸乙烯或聚乙烯吡咯烷酮中一種或多種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子的納米金屬顆粒包衣方法,其特征在于,所述步驟(1)的 振蕩時間為24-40小時。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子的納米金屬顆粒包衣方法,其特征在于,所述步驟(2)中 稱取采用精度為萬分之一的分析天平。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子的納米金屬顆粒包衣方法,其特征在于,所述步驟(2)中 的金屬為鐵、銅、鋅、錳的一種或多種組合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子的納米金屬顆粒包衣方法,其特征在于,所述步驟(2)中 稱取需要使用稱量紙稱取納米金屬顆粒,將其傾倒至容器中后,需再次對稱量紙上殘留的 納米金屬顆粒進(jìn)行稱量,二者數(shù)值相減為納米金屬顆粒的質(zhì)量。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子的納米金屬顆粒包衣方法,其特征在于,所述步驟(2)中 振蕩采用超聲波破碎儀進(jìn)行。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的種子的納米金屬顆粒包衣方法,其特征在于,所述超聲波破碎 儀的輸出功率為200w。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的種子的納米金屬顆粒包衣方法,其特征在于,所述步驟(3)色 漿的質(zhì)量濃度為2 X l(T2-4 X l(T2g/ml。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的種子的納米金屬顆粒包衣劑,其特征在于,包衣劑的 成分及含量如下:金屬納米顆粒物:1 X 10-1Q-1 X 10-6g/ml;高分子粘結(jié)劑:4 X 10-2-6 X 10-2g/ml;色漿:2 X 10-2-4 X 10-2g/ml;蒸餾水;所述金屬為鐵、銅、鋅、錳的一種或多種組合;所述高分子粘結(jié)劑為聚丙烯酸、聚醋酸乙 烯或聚乙烯吡咯烷酮中一種或多種。
      【文檔編號】C05D9/00GK106034485SQ201610454532
      【公開日】2016年10月26日
      【申請日】2016年6月21日
      【發(fā)明人】李晶炤, 劉寶平, 趙輝, 李靜, 劉敏, 鹿金穎, 王曉晶, 李亞平, 白艷平
      【申請人】北京神舟綠鵬農(nóng)業(yè)科技有限公司
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