抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料及制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410330414.0

申请日:

2014.07.11

公开号:

CN104094828A

公开日:

2014.10.15

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):C08F 220/06申请公布日:20141015|||实质审查的生效IPC(主分类):A01G31/00申请日:20140711|||公开

IPC分类号:

A01G31/00; C08F220/06; C08F220/56; C08F228/02; C08F222/38; C08F220/58; C08K3/22; C08K3/30; C08K3/36; C08K9/02

主分类号:

A01G31/00

申请人:

昆明中友丰钰科技有限公司

发明人:

周密; 刘玉贵; 林萍萍; 王荣安; 杨光

地址:

650106 云南省昆明市高新区科高路新光巷169号A座401室

优先权:

专利代理机构:

昆明科阳知识产权代理事务所 53111

代理人:

孙山明

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内容摘要

抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料及制备方法,属于植物栽培材料。本发明材料为固体状可湿性颗粒,其中,丙烯酸与光催化抗菌活性材料的重量比为m丙烯酸:m光催化抗菌活性材料=100:(2~10);材料在自然光下对大肠杆菌有93%以上杀菌作用;对自来水的吸水率大于600%。合成工艺除丙烯酸与光催化抗菌活性材料外有丙烯酰胺单体、甲基丙烯磺酸单体及交联剂、引发剂、分散剂等通过反相悬浮聚合完成,试剂优选氢氧化钾和氨水,光催化抗菌活性材料优选离子改性的二氧化钛。本发明产品在自然光条件下具有抗菌杀菌功能,持水多,寿命长。

权利要求书

1.  抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料,其特征是该基质材料为高分子树脂与光催化抗菌材料复合所制备的固体状可湿性颗粒,其中,丙烯酸与光催化抗菌活性材料的重量比为m丙烯酸:m光催化抗菌活性材料=100:(2~10)。

2.
  根据权利要求1所述的基质材料,其特征在于所述的基质材料在自然光下对大肠杆菌具有93%以上的杀菌作用。

3.
  根据权利要求1或2所述的基质材料,其特征在于该基质材料对自来水的吸水率为600%以上。

4.
  一种制备如权利要求1或2或3所述的无土栽培基质材料的方法,该基质材料的各组分及其重量百分比含量为:丙烯酸单体100份,丙烯酰胺单体为丙烯酸的30~40%,甲基丙烯磺酸单体为丙烯酸的5~15%,交联剂为丙烯酸的0.01~0.12%,引发剂为丙烯酸的0.1~1.4%,分散剂为丙烯酸重量的0.1~1.0%;
所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺中的任意一种;
所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的任意一种;
所述分散剂为HLB值3~6的Span-60、Span-80中的一种或两种混合;
该方法的步骤包括:
(1)按基质材料的重量百分比,将分散剂加入到正己烷、环己烷、庚烷中的任意一种溶剂中,升温到35~50℃,并搅拌使其均匀分散,得油相;
(2)按基质材料的重量百分比,将丙烯酸单体溶液和甲基丙烯磺酸单体溶液混匀,用氢氧化钾、氨水、氢氧化钠中的任意一种为碱液调节pH值为6~8,依次加入丙烯酰胺溶液、交联剂、引发剂,充分混合搅拌均匀,得水相;
(3)将水相加入到油相中,按重量百分比添加丙烯酸重量的2~10%的光催化抗菌活性材料的溶胶或粉体水溶液,充分混匀,升温至60~80℃引发聚合反应,过滤、洗涤、80~120℃干燥、粉碎制成高分子树脂无土栽培基质材料。

5.
  根据权利要求4所述的方法,其特征是步骤(3)所述的光催化材料为:    (1)半导体光催化材料:TiO2或ZnO或CdS或Fe2O3或ZnS或SiO2或WO3之中的任意一种;
   (2)离子改性二氧化钛光催化材料:氮改性二氧化钛或钒改性二氧化钛或氮钒共改性二氧化钛中的任意一种;
上述光催化抗菌活性材料优选离子改性二氧化钛之一种,光催化抗菌活性材料的溶胶或粉体水溶液浓度为丙烯酸重量的5%。

6.
  根据权利要求4或5所述的方法,其特征是优选所述甲基丙烯磺酸单体用量为丙烯酸重量的10%。

7.
  根据权利要求4或5所述的方法,其特征是优选所述交联剂用量为丙烯酸重量的0.06%。

8.
  根据权利要求4或5所述的方法,其特征是优选所述引发剂用量为丙烯酸重量的0.7%。

9.
  根据权利要求4或5所述的方法,其特征是优选所述分散剂用量为丙烯酸重量的0.5%。

说明书

抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料及制备方法
技术领域
    本发明属于植物栽培材料,尤其是高分子树脂无土栽培基质材料。
背景技术
高分子树脂无土栽培基质作为种植植物的土壤代用品,除具有一般高吸水树脂的特点之外,还要具有许多特殊性能,如凝胶应有较高的强度和伸展性以承载所栽培植物;高倍的吸水率以吸持可缓慢释放的供植物生长所需的养分,并利于根系贯通和扩展;具有抗菌功能,能够有效的化解对植物根系生长发育有害的细菌、藻类等。但现有技术合成的树脂花土,吸水饱和后易滋生藻类和细菌病害,反复洗涤吸水树脂极易破碎,一般使用寿命不超过一年。相关专利文献中,发明专利号CN2004100521842的“水晶泥及其制备方法和用途”之水晶泥是由氢氧化钠部分中和的丙烯酸、丙烯酰胺、交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶解在水中,加入氧化剂及还原剂,在低温或常温下反应生成的水晶凝胶状物质,外观为无色透明、彩色透明或者彩色半透明,吸水饱和后的含水量为96.0~99.5%,其完全干燥状态下吸收蒸馏水的能力为自身重量的24~200倍。该方法所用的是水溶液聚合法,它同样没有重视滋生的藻类和细菌病害对产品的影响。
光催化抗菌活性材料能够降解藻类,具有抗菌杀菌性能,但纯半导体光催化材料只能在紫外光照条件下才具有抗菌杀菌性能,而无土栽培基质材料一般在室内使用,要求材料在可见光照条件下具有抗菌杀菌功能,因此,需要对纯半导体光催化材料进行改性处理。以改性方式改性主要有三种方式:阴离子改性;阳离子改性;多种离子共改性。阴离子改性多采用B,C,N,S和P等非金属元素的p轨道和半导体光催化氧化物半导体中的氧2p轨道杂化提高杂化分子的导带位置,使该宽带隙半导体具有可见光响应。阳离子改性则多采用Cr,Ni,Fe,V等具有3d电子轨道的过渡族金属在宽带隙氧化物半导体的带隙中插入一个能带使其获得可见光响应。多种离子共改性可以由两种及其以上的阴离子或阳离子改性,也可以由两种及其以上的阴离子和阳离子共改性,通过改性改变能带位置,使其对紫外和可见光都能响应。阴离子改性或阳离子改性或多种离子共改性改性的半导体光催化材料原料廉价易得,产品绿色环保。
发明内容
为了合成具有上述抗菌活性性能的栽培基质,本发明的目的是针对现有高分子树脂无土栽培基质材料的缺陷,在交联性聚丙烯酸盐吸水树脂的反相悬浮液中引入光催化抗菌材料,进行反相悬浮聚合合成反应,从而提供一种抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。
本发明的上述目的通过以下方式达到:
(一)本发明抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料
该基质材料为高分子树脂与光催化抗菌活性材料复合所制备的固体状可湿性颗粒,其中,丙烯酸与光催化抗菌活性材料的重量比为m丙烯酸:m光催化抗菌活性材料=100:(2~10)。
    所述的基质材料在自然光下对大肠杆菌具有93%以上的杀菌作用。
所述的基质材料对自来水的吸水率为600%以上。
(二)制备上述的无土栽培基质材料的方法
该基质材料的各组分及其重量百分比含量为:丙烯酸单体100份,丙烯酰胺单体为丙烯酸的30~40%,甲基丙烯磺酸单体为丙烯酸的5~15%,交联剂为丙烯酸的0.01~0.12%,引发剂为丙烯酸的0.1~1.4%,分散剂为丙烯酸重量的0.1~1.0%;
所述交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺中的任意一种;
所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的任意一种;
所述分散剂为HLB值3~6的Span-60、Span-80中的一种或两种混合;
该方法的步骤包括:
(1)按基质材料的重量百分比,将分散剂加入到正己烷、环己烷、庚烷中的任意一种溶剂中,升温到35~50℃,并搅拌使其均匀分散,得油相;
(2)按基质材料的重量百分比,将丙烯酸单体溶液和甲基丙烯磺酸单体溶液混匀,用氢氧化钾、氨水、氢氧化钠中的任意一种为碱液调节pH值为6~8,依次加入丙烯酰胺溶液、交联剂、引发剂,充分混合搅拌均匀,得水相;
(3)将水相加入到油相中,按重量百分比添加丙烯酸重量的2~10%的光催化抗菌活性材料的溶胶或粉体水溶液,充分混匀,升温至60~80℃引发聚合反应,过滤、洗涤、80~120℃干燥、粉碎制成高分子树脂无土栽培基质材料。
所述的方法是步骤(3)所述的光催化材料包括:
(1)半导体光催化材料:TiO2或ZnO或CdS或Fe2O3或ZnS或SiO2或WO3之中的任意一种;
   (2)离子改性二氧化钛光催化材料:氮改性二氧化钛或钒改性二氧化钛或氮钒共改性二氧化钛中的任意一种;
上述光催化抗菌活性材料优选离子改性二氧化钛之一种,光催化抗菌活性材料的溶胶或粉体水溶液浓度为丙烯酸重量的5%。
所述的方法是优选所述甲基丙烯磺酸单体用量为丙烯酸重量的10%。
所述的方法是优选所述交联剂用量为丙烯酸重量的0.06%。
所述的方法是优选所述引发剂用量为丙烯酸重量的0.7%。
所述的方法是优选所述分散剂用量为丙烯酸重量的0.5%。
在以上内容中,把半导体光催化材料,如ZnO、CdS、Fe2O3、ZnS、SiO2、WO3等金属氧化物或硫化物也作为光催化材料之一部分予以保护,虽然没有实施例,但这些物质与TiO2是同一类型的光催化材料,具有相近似的技术效果。
本发明具有以下实质性特点和显著进步:
本发明在制备无土栽培基质过程中加入光催化抗菌材料,能够保证抗菌材料在树脂内外均匀分散,得到复合材料。该材料具有抗菌功能,能够有效的化解对植物根系生长发育有害的细菌、藻类等,能够杀死和抑制细菌等有害物质的滋生。栽培试验结果显示:植株长势良好,花瓶里未见细菌、藻类等有害微生物滋生,植物根部也未见腐败现象,效果较好。不但为植物提供良好的生长环境,而且,基质不必反复洗涤,避免了所造成的破碎,延长了使用寿命。
磺酸基团亲水性高于羧酸基团及羟基,本发明采用反相悬浮聚合法,引入适量的磺酸类单体,所制备的材料对自来水的吸水倍数为600倍以上,该数值高于现有技术水晶泥对蒸馏水24~200倍的吸水倍率,无土栽培基质吸持的大倍率养分缓慢释放以供植物正常生长,提高了无土栽培基质饱和容量和肥料的利用率,延长了无土栽培基质一次饱和充水使用时间。
本发明优选使用氢氧化钾和氨水代替氢氧化钠调节pH值,钾离子和铵根离子可作为植物所需的氮、磷、钾肥供植物生长使用。
本发明对人体和动植物无害,废弃不用,对环境无不良影响。本发明基质透明,光催化抗菌材料排斥了细菌、藻类等,可观植物根部生长情况,增强观赏性。
与许多高分子树脂的制备需要氮气和真空干燥不同,本发明合成聚合过程无需氮气或其他惰性气体保护,并且产物无需真空干燥,常压下80~120℃干燥即可,简化了工艺和设备,降低了产品成本,便于工业化生产。
附图说明
图1是抗菌型高分子树脂无土栽培基质红外光谱图。图中a为纯二氧化钛抗菌型无土栽培基质;b为氮钒共改性二氧化钛抗菌型无土栽培基质。其中,3443cm-1处为羟基O-H键的伸缩振动峰;2946cm-1处为C-H对称伸缩振动峰;1679cm-1处为酰胺基团(-CONH2)中羰基(C=O)伸缩振动吸收峰;1627cm-1处为二氧化钛表面的-OH的特征吸收峰;1576cm-1处为羧基阴离子(-COO-)中羰基(C=O)伸缩振动吸收峰;1407cm-1处为酰胺基团(-CONH2)中C-N键伸缩振动峰;1167cm-1为磺酸基团中S=O键伸缩振动吸收峰;1085 cm-1处为C=S键伸缩振动峰。图中二氧化钛的特征峰较弱,说明二氧化钛键合在高分子树脂上。
  图2为无光催化抗菌剂的高分子树脂无土栽培基质绿萝栽培试验照片。
  图3为氮钒共改性二氧化钛抗菌高分子树脂无土栽培基质绿萝栽培试验照片。
  图4为钒改性二氧化钛抗菌高分子树脂无土栽培基质绿萝栽培试验照片。
  经过3个多月的试验周期,图1中明显可见大量的藻类细菌滋生、繁殖,而图2和图3中未见藻类细菌,说明本发明的光催化抗菌高分子树脂基质具有杀菌、抗菌、抑制藻类生长的功能。
图5是氧化锌抗菌型高分子树脂无土栽培基质栽培白掌试验照片。
图6是纯二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质栽培白掌试验照片。
图7是氮钒共改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质栽培白掌试验照片。
图8是氮改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质栽培白掌试验照片。
图9是钒改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质栽培白掌试验照片。
图10是波斯菊种子发芽试验照片。
图11 是番茄种子发芽试验照片。
图12 是芹菜种子发芽试验照片。
图13是三叶草种子发芽试验照片。
图14是五色菊种子发芽试验照片。
图15是生菜种子发芽试验照片。
图16是太阳花种子发芽试验照片。
图17是紫罗兰种子发芽试验照片。
图18是用抗菌型高分子树脂无土栽培基质支撑高度约160cm、重约4kg的植株保持直立不到支撑作用照片。
以下结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
具体实施方式
实施例1:
将0.18g分散剂Span-80添加到盛有340g环己烷的反应容器中,升温到45℃,充分混合搅拌均匀,得油相。
将重量分数为50%的丙烯酸溶液70g与重量分数为30%的甲基丙烯磺酸溶液11.7g混合,并用重量分数为30%的氢氧化钾溶液调节pH值为6.5,加入重量分数为30%的丙烯酰胺溶液40.8g、重量分数为10%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液0.14g、重量分数为10%的过硫酸铵溶液2.45g,充分混合搅拌均匀,得水相;
将水相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为25%的纯二氧化钛粉体溶液2.4g,充分混合搅拌均匀,升温到70℃引发聚合反应1~1.5小时,将产品过滤、洗涤、80~120℃干燥、粉碎制成纯二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。
实施例2:
与实施例1所不同的是向混合液中添加重量分数为25%的纯二氧化钛粉体溶液2.4g改为向混合液中添加纯二氧化钛溶胶6g。
实施例3:
将分散剂Span-80(司盘-80)0.18g添加到盛有340g环己烷的反应容器中,升温到45℃,充分混合搅拌均匀,得油相;
将重量分数为50%的丙烯酸溶液70g与重量分数为30%的甲基丙烯磺酸溶液11.7g混合,并用重量分数为30%的氢氧化钾溶液调节pH值为6.5,加入重量分数为30%的丙烯酰胺溶液40.8g、重量分数为10%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液0.14g、重量分数为10%的过硫酸铵溶液2.45g,充分混合搅拌均匀,得水相;
将水相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为25%的氮改性二氧化钛粉体溶液2.4g,充分混合搅拌均匀,升温到70℃引发聚合反应1~1.5小时,将产品过滤、洗涤、80~120℃干燥、粉碎制成氮改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。
实施例4:
将分散剂Span-80(司盘-80)0.18g添加到盛有340g环己烷的反应容器中,升温到45℃,充分混合搅拌均匀,得油相;
将重量分数为50%的丙烯酸溶液70g与重量分数为30%的甲基丙烯磺酸溶液11.7g混合,并用重量分数为30%的氢氧化钾溶液调节pH值为6.5,加入重量分数为30%的丙烯酰胺溶液40.8g、重量分数为10%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液0.14g、重量分数为10%的过硫酸铵溶液2.45g,充分混合搅拌均匀,得水相;
将水相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为25%的钒改性二氧化钛粉体溶液2.4g,充分混合搅拌均匀,升温到70℃引发聚合反应1~1.5小时,将产品过滤、洗涤、80~120℃干燥、粉碎制成钒改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。
实施例5:
将分散剂Span-80(司盘-80)0.18g添加到盛有340g环己烷的反应容器中,升温到45℃,充分混合搅拌均匀,得油相;
将重量分数为50%的丙烯酸溶液70g与重量分数为30%的甲基丙烯磺酸溶液11.7g混合,并用重量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH值为6.5,加入重量分数为30%的丙烯酰胺溶液40.8g、重量分数为10%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液0.14g、重量分数为10%的过硫酸铵溶液2.45g,充分混合搅拌均匀,得水相;
将水相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为25%的氮钒共改性二氧化钛粉体溶液2.4g,充分混合搅拌均匀,升温到70℃引发聚合反应1~1.5小时,将产品过滤、洗涤、80~120℃干燥、粉碎制成氮钒共改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。
实施例6:
将分散剂Span-80(司盘-80)0.18g添加到盛有340g环己烷的反应容器中,升温到45℃,充分混合搅拌均匀,得油相;
将重量分数为50%的丙烯酸溶液70g与重量分数为30%的甲基丙烯磺酸溶液11.7g混合,并用重量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH值为6.5,加入重量分数为30%的丙烯酰胺溶液40.8g、重量分数为10%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液0.14g、重量分数为10%的过硫酸铵溶液2.45g,充分混合搅拌均匀,得水相;
将水相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为30%的氧化锌粉体溶液2.4g,充分混合搅拌均匀,升温到70℃引发聚合反应1~1.5小时,将产品过滤、洗涤、80~120℃干燥、粉碎制成氧化锌抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。
实施例7:
将分散剂Span-80(司盘-80)0.22g添加到盛有400g环己烷的反应容器中,升温到45℃,充分混合搅拌均匀,得油相;
将重量分数为50%的丙烯酸溶液90g与重量分数为30%的甲基丙烯磺酸溶液15g混合,并用重量分数为30%的氢氧化钾溶液调节pH值为6.5,加入重量分数为30%的丙烯酰胺溶液48.5g、重量分数为10%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液0.20g、重量分数为10%的过硫酸铵溶液3.15g,充分混合搅拌均匀,得水相;
将水相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为25%的氮改性二氧化钛粉体溶液3g,充分混合搅拌均匀,升温到70℃引发聚合反应1~1.5小时,将产品过滤、洗涤、80~120℃干燥、粉碎制成氮改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。
实施例8:
将分散剂Span-80(司盘-80)0.22g添加到盛有400g环己烷的反应容器中,升温到45℃,充分混合搅拌均匀,得油相;
将重量分数为50%的丙烯酸溶液90g与重量分数为30%的甲基丙烯磺酸溶液15g混合,并用重量分数为30%的氢氧化钾溶液调节pH值为6.5,加入重量分数为30%的丙烯酰胺溶液48.5g、重量分数为10%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液0.20g、重量分数为10%的过硫酸铵溶液3.15g,充分混合搅拌均匀,得水相;
将水相加入到油相中,向混合液中添加氮钒共改性二氧化钛溶胶10g,充分混合搅拌均匀,升温到70℃引发聚合反应1~1.5小时,将产品过滤、洗涤、80~120℃干燥、粉碎制成氮改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。
实施例9:
将分散剂Span-80(司盘-80)0.14g添加到盛有320g环己烷的反应容器中,升温到45℃,充分混合搅拌均匀,得油相;
将重量分数为50%的丙烯酸溶液70g与重量分数为30%的甲基丙烯磺酸溶液10.4g混合,并用重量分数为30%的氢氧化钾溶液调节pH值为6.5,加入重量分数为30%的丙烯酰胺溶液36.4g、重量分数为10%的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液0.12g、重量分数为10%的过硫酸铵溶液2.10g,充分混合搅拌均匀,得水相;
将水相加入到油相中,向混合液中添加钒改性二氧化钛溶胶6g,充分混合搅拌均匀,升温到70℃引发聚合反应1~1.5小时,将产品过滤、洗涤、80~120℃干燥、粉碎制成氮改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。
 
本发明应用试验效果有如下几个方面:
(一)本发明持水作用
基质材料吸水后缓慢释放以供植物吸收利用,在栽培过程中,可根据植物根系对空气的需求量,调整基质材料吸水的倍率,形成气泡,保证植物根系的呼吸作用。达到饱和吸水量后孔隙尚能保持大量空气空隙,以利根系的贯通和扩展。
吸水率测试:准确称取1.0 g干燥的基质于1000mL烧杯中,加入一定体积的自来水,搅拌5min,室温下静置1小时,用100目尼龙滤袋过滤至无水滴滴下,将基质转移到培养皿中,称重后得吸水后基质重量,按公式计算吸水率。吸水率计算公式为:

    不同基质材料吸持自来水倍率的结果如表1所示。
表1不同基质材料对自来水的吸持保水率

基质材料饱和吸持自来水倍率/(g/g)纯二氧化钛抗菌型基质683氮改性二氧化钛抗菌型基质715钒改性二氧化钛抗菌型基质674氮钒共改性二氧化钛抗菌型基质698氧化锌抗菌型基质705

(二)本发明基质材料在不同光照条件下的杀菌性能
参照《GB/T 23763-2009 光催化抗菌材料及制品抗菌性能的评价》测试本发明基质材料在不同光照条件下的杀菌性能,试验采用平板培养法,步骤如下:
制备菌悬液初始浓度1×107cfu/mL大肠杆菌的初始菌悬液,取出初始菌悬液,加灭菌蒸馏水稀释至105cfu/mL数量级,作为原样菌悬液;配制LB固体培养基,经高压灭菌锅灭菌后备用。称取一定量的光催化抗菌高分子树脂基质放入小烧杯,加入100mL蒸馏水,摇匀,再加10mL原样菌悬液混合均匀,配制成抗菌实验菌悬液。同时配制不加光催化抗菌高分子树脂基质的空白菌悬液。
将装有实验菌悬液和空白菌悬液的烧杯平行分别放在紫外光、自然光、日光灯的正下方照射一定时间,搅拌,使基质与菌液充分混合接触后,分别用移液器从各菌悬液中吸取1mL,每次做10倍稀释,依次递增稀释至103和104倍,每稀释一次换一支灭菌的滴头和烧杯。
将LB固体培养基倒入灭菌的培养皿内,待温度凉置45℃左右时,用吸取该稀释液的移液器吸取1mL稀释菌悬液移入培养皿,轻摇使其混合均匀后,再盖上培养皿的上盖。为确保数据有效,每个稀释度均做3个平行样。待培养基凝固后,将平板倒置于37℃的培养箱内培养24h。将培养皿置于菌落计数器上记数,同时以0小时照射的空白菌悬液作为对照样,通过平板菌落计数。
抗菌率计算公式为:

式中:
C1—空白实验的菌悬液平板培养菌落计数;
C2—抗菌实验后的菌悬液平板培养菌落计数。
    表2的结果表明:本发明基质材料在自然光下对大肠杆菌具有93%以上的杀菌作用。     
 表2不同光照条件下基质材料对大肠杆菌的杀菌性能测试

(三)以绿萝、白掌为试验植物进行栽培试验的效果
   图2-4分别为无光催化抗菌剂的高分子树脂无土栽培基质绿萝栽培、氮钒共改性二氧化钛抗菌高分子树脂无土栽培基质绿萝及钒改性二氧化钛抗菌高分子树脂无土栽培基质绿萝栽培试验照片。经过3个多月的试验周期,图2中明显可见大量的藻类细菌滋生、繁殖,而图3和图4中未见藻类细菌,说明本发明的光催化抗菌高分子树脂基质具有杀菌、抗菌、抑制藻类生长的功能。
图5-9分别为不同抗菌型高分子树脂基质栽培白掌试验照片。从照片中可以看出,基质材料吸持水分后,形成许多大小不一的气泡,透气性很好,能够保证植物根系正常呼吸作用;在3个多月的试验期间,植株长势良好,花瓶里未见细菌、藻类等有害微生物滋生,植物根部也未见腐败现象,栽培试验效果较好。
(四)种子发芽试验效果
种子发芽试验选用氮钒共改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料进行测试。
试验方法:将抗菌型基质置于大量自来水中,使其充分吸水达到饱和后,将饱和吸水后的基质材料分装于玻璃瓶中,装入量距瓶口1-3cm,再把试验种子播种在玻璃瓶中,根据不同种子的发芽条件,覆盖上一定厚度的饱和吸水基质材料;根据种子发芽的需光性,对不同的试验种子进行光照或遮光处理;观察并记录发芽情况及时间。表3为所选用试验种子及其发芽情况记录表。部分种子发芽试验照片如图10-17所示。
表3试验种子及其发芽情况记录表

(五)本发明基质材料的支撑效果
本发明支撑作用如图18所示,支撑高度约160cm,重约4kg植株保持直立不倒。

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1、10申请公布号CN104094828A43申请公布日20141015CN104094828A21申请号201410330414022申请日20140711A01G31/00200601C08F220/06200601C08F220/56200601C08F228/02200601C08F222/38200601C08F220/58200601C08K3/22200601C08K3/30200601C08K3/36200601C08K9/0220060171申请人昆明中友丰钰科技有限公司地址650106云南省昆明市高新区科高路新光巷169号A座401室72发明人周密刘玉贵林萍萍王荣安杨光74专利。

2、代理机构昆明科阳知识产权代理事务所53111代理人孙山明54发明名称抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料及制备方法57摘要抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料及制备方法,属于植物栽培材料。本发明材料为固体状可湿性颗粒,其中,丙烯酸与光催化抗菌活性材料的重量比为M丙烯酸M光催化抗菌活性材料100(210);材料在自然光下对大肠杆菌有93以上杀菌作用;对自来水的吸水率大于600。合成工艺除丙烯酸与光催化抗菌活性材料外有丙烯酰胺单体、甲基丙烯磺酸单体及交联剂、引发剂、分散剂等通过反相悬浮聚合完成,试剂优选氢氧化钾和氨水,光催化抗菌活性材料优选离子改性的二氧化钛。本发明产品在自然光条件下具有抗菌杀菌功能,持水。

3、多,寿命长。51INTCL权利要求书1页说明书8页附图10页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图10页10申请公布号CN104094828ACN104094828A1/1页21抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料,其特征是该基质材料为高分子树脂与光催化抗菌材料复合所制备的固体状可湿性颗粒,其中,丙烯酸与光催化抗菌活性材料的重量比为M丙烯酸M光催化抗菌活性材料100(210)。2根据权利要求1所述的基质材料,其特征在于所述的基质材料在自然光下对大肠杆菌具有93以上的杀菌作用。3根据权利要求1或2所述的基质材料,其特征在于该基质材料对自来水的吸水率为600以上。。

4、4一种制备如权利要求1或2或3所述的无土栽培基质材料的方法,该基质材料的各组分及其重量百分比含量为丙烯酸单体100份,丙烯酰胺单体为丙烯酸的3040,甲基丙烯磺酸单体为丙烯酸的515,交联剂为丙烯酸的001012,引发剂为丙烯酸的0114,分散剂为丙烯酸重量的0110;所述交联剂为N,N亚甲基双丙烯酰胺、N羟甲基丙烯酰胺中的任意一种;所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的任意一种;所述分散剂为HLB值36的SPAN60、SPAN80中的一种或两种混合;该方法的步骤包括(1)按基质材料的重量百分比,将分散剂加入到正己烷、环己烷、庚烷中的任意一种溶剂中,升温到3550,并搅拌使其均匀分散,得。

5、油相;(2)按基质材料的重量百分比,将丙烯酸单体溶液和甲基丙烯磺酸单体溶液混匀,用氢氧化钾、氨水、氢氧化钠中的任意一种为碱液调节PH值为68,依次加入丙烯酰胺溶液、交联剂、引发剂,充分混合搅拌均匀,得水相;(3)将水相加入到油相中,按重量百分比添加丙烯酸重量的210的光催化抗菌活性材料的溶胶或粉体水溶液,充分混匀,升温至6080引发聚合反应,过滤、洗涤、80120干燥、粉碎制成高分子树脂无土栽培基质材料。5根据权利要求4所述的方法,其特征是步骤(3)所述的光催化材料为(1)半导体光催化材料TIO2或ZNO或CDS或FE2O3或ZNS或SIO2或WO3之中的任意一种;(2)离子改性二氧化钛光催化。

6、材料氮改性二氧化钛或钒改性二氧化钛或氮钒共改性二氧化钛中的任意一种;上述光催化抗菌活性材料优选离子改性二氧化钛之一种,光催化抗菌活性材料的溶胶或粉体水溶液浓度为丙烯酸重量的5。6根据权利要求4或5所述的方法,其特征是优选所述甲基丙烯磺酸单体用量为丙烯酸重量的10。7根据权利要求4或5所述的方法,其特征是优选所述交联剂用量为丙烯酸重量的006。8根据权利要求4或5所述的方法,其特征是优选所述引发剂用量为丙烯酸重量的07。9根据权利要求4或5所述的方法,其特征是优选所述分散剂用量为丙烯酸重量的05。权利要求书CN104094828A1/8页3抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料及制备方法技术领域000。

7、1本发明属于植物栽培材料,尤其是高分子树脂无土栽培基质材料。背景技术0002高分子树脂无土栽培基质作为种植植物的土壤代用品,除具有一般高吸水树脂的特点之外,还要具有许多特殊性能,如凝胶应有较高的强度和伸展性以承载所栽培植物;高倍的吸水率以吸持可缓慢释放的供植物生长所需的养分,并利于根系贯通和扩展;具有抗菌功能,能够有效的化解对植物根系生长发育有害的细菌、藻类等。但现有技术合成的树脂花土,吸水饱和后易滋生藻类和细菌病害,反复洗涤吸水树脂极易破碎,一般使用寿命不超过一年。相关专利文献中,发明专利号CN2004100521842的“水晶泥及其制备方法和用途”之水晶泥是由氢氧化钠部分中和的丙烯酸、丙烯。

8、酰胺、交联剂N,N亚甲基双丙烯酰胺溶解在水中,加入氧化剂及还原剂,在低温或常温下反应生成的水晶凝胶状物质,外观为无色透明、彩色透明或者彩色半透明,吸水饱和后的含水量为960995,其完全干燥状态下吸收蒸馏水的能力为自身重量的24200倍。该方法所用的是水溶液聚合法,它同样没有重视滋生的藻类和细菌病害对产品的影响。0003光催化抗菌活性材料能够降解藻类,具有抗菌杀菌性能,但纯半导体光催化材料只能在紫外光照条件下才具有抗菌杀菌性能,而无土栽培基质材料一般在室内使用,要求材料在可见光照条件下具有抗菌杀菌功能,因此,需要对纯半导体光催化材料进行改性处理。以改性方式改性主要有三种方式阴离子改性;阳离子改。

9、性;多种离子共改性。阴离子改性多采用B,C,N,S和P等非金属元素的P轨道和半导体光催化氧化物半导体中的氧2P轨道杂化提高杂化分子的导带位置,使该宽带隙半导体具有可见光响应。阳离子改性则多采用CR,NI,FE,V等具有3D电子轨道的过渡族金属在宽带隙氧化物半导体的带隙中插入一个能带使其获得可见光响应。多种离子共改性可以由两种及其以上的阴离子或阳离子改性,也可以由两种及其以上的阴离子和阳离子共改性,通过改性改变能带位置,使其对紫外和可见光都能响应。阴离子改性或阳离子改性或多种离子共改性改性的半导体光催化材料原料廉价易得,产品绿色环保。发明内容0004为了合成具有上述抗菌活性性能的栽培基质,本发明。

10、的目的是针对现有高分子树脂无土栽培基质材料的缺陷,在交联性聚丙烯酸盐吸水树脂的反相悬浮液中引入光催化抗菌材料,进行反相悬浮聚合合成反应,从而提供一种抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。0005本发明的上述目的通过以下方式达到(一)本发明抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料该基质材料为高分子树脂与光催化抗菌活性材料复合所制备的固体状可湿性颗粒,其中,丙烯酸与光催化抗菌活性材料的重量比为M丙烯酸M光催化抗菌活性材料100(210)。0006所述的基质材料在自然光下对大肠杆菌具有93以上的杀菌作用。说明书CN104094828A2/8页40007所述的基质材料对自来水的吸水率为600以上。0008(二)制。

11、备上述的无土栽培基质材料的方法该基质材料的各组分及其重量百分比含量为丙烯酸单体100份,丙烯酰胺单体为丙烯酸的3040,甲基丙烯磺酸单体为丙烯酸的515,交联剂为丙烯酸的001012,引发剂为丙烯酸的0114,分散剂为丙烯酸重量的0110;所述交联剂为N,N亚甲基双丙烯酰胺、N羟甲基丙烯酰胺中的任意一种;所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的任意一种;所述分散剂为HLB值36的SPAN60、SPAN80中的一种或两种混合;该方法的步骤包括(1)按基质材料的重量百分比,将分散剂加入到正己烷、环己烷、庚烷中的任意一种溶剂中,升温到3550,并搅拌使其均匀分散,得油相;(2)按基质材料的重量百。

12、分比,将丙烯酸单体溶液和甲基丙烯磺酸单体溶液混匀,用氢氧化钾、氨水、氢氧化钠中的任意一种为碱液调节PH值为68,依次加入丙烯酰胺溶液、交联剂、引发剂,充分混合搅拌均匀,得水相;(3)将水相加入到油相中,按重量百分比添加丙烯酸重量的210的光催化抗菌活性材料的溶胶或粉体水溶液,充分混匀,升温至6080引发聚合反应,过滤、洗涤、80120干燥、粉碎制成高分子树脂无土栽培基质材料。0009所述的方法是步骤(3)所述的光催化材料包括(1)半导体光催化材料TIO2或ZNO或CDS或FE2O3或ZNS或SIO2或WO3之中的任意一种;(2)离子改性二氧化钛光催化材料氮改性二氧化钛或钒改性二氧化钛或氮钒共改。

13、性二氧化钛中的任意一种;上述光催化抗菌活性材料优选离子改性二氧化钛之一种,光催化抗菌活性材料的溶胶或粉体水溶液浓度为丙烯酸重量的5。0010所述的方法是优选所述甲基丙烯磺酸单体用量为丙烯酸重量的10。0011所述的方法是优选所述交联剂用量为丙烯酸重量的006。0012所述的方法是优选所述引发剂用量为丙烯酸重量的07。0013所述的方法是优选所述分散剂用量为丙烯酸重量的05。0014在以上内容中,把半导体光催化材料,如ZNO、CDS、FE2O3、ZNS、SIO2、WO3等金属氧化物或硫化物也作为光催化材料之一部分予以保护,虽然没有实施例,但这些物质与TIO2是同一类型的光催化材料,具有相近似的技。

14、术效果。0015本发明具有以下实质性特点和显著进步本发明在制备无土栽培基质过程中加入光催化抗菌材料,能够保证抗菌材料在树脂内外均匀分散,得到复合材料。该材料具有抗菌功能,能够有效的化解对植物根系生长发育有害的细菌、藻类等,能够杀死和抑制细菌等有害物质的滋生。栽培试验结果显示植株长势良好,花瓶里未见细菌、藻类等有害微生物滋生,植物根部也未见腐败现象,效果较好。不但为植物提供良好的生长环境,而且,基质不必反复洗涤,避免了所造成的破碎,延长了使用寿命。0016磺酸基团亲水性高于羧酸基团及羟基,本发明采用反相悬浮聚合法,引入适量的说明书CN104094828A3/8页5磺酸类单体,所制备的材料对自来水。

15、的吸水倍数为600倍以上,该数值高于现有技术水晶泥对蒸馏水24200倍的吸水倍率,无土栽培基质吸持的大倍率养分缓慢释放以供植物正常生长,提高了无土栽培基质饱和容量和肥料的利用率,延长了无土栽培基质一次饱和充水使用时间。0017本发明优选使用氢氧化钾和氨水代替氢氧化钠调节PH值,钾离子和铵根离子可作为植物所需的氮、磷、钾肥供植物生长使用。0018本发明对人体和动植物无害,废弃不用,对环境无不良影响。本发明基质透明,光催化抗菌材料排斥了细菌、藻类等,可观植物根部生长情况,增强观赏性。0019与许多高分子树脂的制备需要氮气和真空干燥不同,本发明合成聚合过程无需氮气或其他惰性气体保护,并且产物无需真空。

16、干燥,常压下80120干燥即可,简化了工艺和设备,降低了产品成本,便于工业化生产。附图说明0020图1是抗菌型高分子树脂无土栽培基质红外光谱图。图中A为纯二氧化钛抗菌型无土栽培基质;B为氮钒共改性二氧化钛抗菌型无土栽培基质。其中,3443CM1处为羟基OH键的伸缩振动峰;2946CM1处为CH对称伸缩振动峰;1679CM1处为酰胺基团(CONH2)中羰基(CO)伸缩振动吸收峰;1627CM1处为二氧化钛表面的OH的特征吸收峰;1576CM1处为羧基阴离子(COO)中羰基(CO)伸缩振动吸收峰;1407CM1处为酰胺基团(CONH2)中CN键伸缩振动峰;1167CM1为磺酸基团中SO键伸缩振动吸。

17、收峰;1085CM1处为CS键伸缩振动峰。图中二氧化钛的特征峰较弱,说明二氧化钛键合在高分子树脂上。0021图2为无光催化抗菌剂的高分子树脂无土栽培基质绿萝栽培试验照片。0022图3为氮钒共改性二氧化钛抗菌高分子树脂无土栽培基质绿萝栽培试验照片。0023图4为钒改性二氧化钛抗菌高分子树脂无土栽培基质绿萝栽培试验照片。0024经过3个多月的试验周期,图1中明显可见大量的藻类细菌滋生、繁殖,而图2和图3中未见藻类细菌,说明本发明的光催化抗菌高分子树脂基质具有杀菌、抗菌、抑制藻类生长的功能。0025图5是氧化锌抗菌型高分子树脂无土栽培基质栽培白掌试验照片。0026图6是纯二氧化钛抗菌型高分子树脂无土。

18、栽培基质栽培白掌试验照片。0027图7是氮钒共改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质栽培白掌试验照片。0028图8是氮改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质栽培白掌试验照片。0029图9是钒改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质栽培白掌试验照片。0030图10是波斯菊种子发芽试验照片。0031图11是番茄种子发芽试验照片。0032图12是芹菜种子发芽试验照片。0033图13是三叶草种子发芽试验照片。0034图14是五色菊种子发芽试验照片。0035图15是生菜种子发芽试验照片。0036图16是太阳花种子发芽试验照片。0037图17是紫罗兰种子发芽试验照片。说明书CN104094828A4/。

19、8页60038图18是用抗菌型高分子树脂无土栽培基质支撑高度约160CM、重约4KG的植株保持直立不到支撑作用照片。0039以下结合具体实施方式对本发明做进一步说明。具体实施方式0040实施例1将018G分散剂SPAN80添加到盛有340G环己烷的反应容器中,升温到45,充分混合搅拌均匀,得油相。0041将重量分数为50的丙烯酸溶液70G与重量分数为30的甲基丙烯磺酸溶液117G混合,并用重量分数为30的氢氧化钾溶液调节PH值为65,加入重量分数为30的丙烯酰胺溶液408G、重量分数为10的N,N亚甲基双丙烯酰胺溶液014G、重量分数为10的过硫酸铵溶液245G,充分混合搅拌均匀,得水相;将水。

20、相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为25的纯二氧化钛粉体溶液24G,充分混合搅拌均匀,升温到70引发聚合反应115小时,将产品过滤、洗涤、80120干燥、粉碎制成纯二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。0042实施例2与实施例1所不同的是向混合液中添加重量分数为25的纯二氧化钛粉体溶液24G改为向混合液中添加纯二氧化钛溶胶6G。0043实施例3将分散剂SPAN80(司盘80)018G添加到盛有340G环己烷的反应容器中,升温到45,充分混合搅拌均匀,得油相;将重量分数为50的丙烯酸溶液70G与重量分数为30的甲基丙烯磺酸溶液117G混合,并用重量分数为30的氢氧化钾溶液调节PH值为65。

21、,加入重量分数为30的丙烯酰胺溶液408G、重量分数为10的N,N亚甲基双丙烯酰胺溶液014G、重量分数为10的过硫酸铵溶液245G,充分混合搅拌均匀,得水相;将水相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为25的氮改性二氧化钛粉体溶液24G,充分混合搅拌均匀,升温到70引发聚合反应115小时,将产品过滤、洗涤、80120干燥、粉碎制成氮改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。0044实施例4将分散剂SPAN80(司盘80)018G添加到盛有340G环己烷的反应容器中,升温到45,充分混合搅拌均匀,得油相;将重量分数为50的丙烯酸溶液70G与重量分数为30的甲基丙烯磺酸溶液117G混合,并用。

22、重量分数为30的氢氧化钾溶液调节PH值为65,加入重量分数为30的丙烯酰胺溶液408G、重量分数为10的N,N亚甲基双丙烯酰胺溶液014G、重量分数为10的过硫酸铵溶液245G,充分混合搅拌均匀,得水相;将水相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为25的钒改性二氧化钛粉体溶液24G,充分混合搅拌均匀,升温到70引发聚合反应115小时,将产品过滤、洗涤、80120干燥、粉碎制成钒改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。0045实施例5说明书CN104094828A5/8页7将分散剂SPAN80(司盘80)018G添加到盛有340G环己烷的反应容器中,升温到45,充分混合搅拌均匀,得油相;将。

23、重量分数为50的丙烯酸溶液70G与重量分数为30的甲基丙烯磺酸溶液117G混合,并用重量分数为30的氢氧化钠溶液调节PH值为65,加入重量分数为30的丙烯酰胺溶液408G、重量分数为10的N,N亚甲基双丙烯酰胺溶液014G、重量分数为10的过硫酸铵溶液245G,充分混合搅拌均匀,得水相;将水相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为25的氮钒共改性二氧化钛粉体溶液24G,充分混合搅拌均匀,升温到70引发聚合反应115小时,将产品过滤、洗涤、80120干燥、粉碎制成氮钒共改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。0046实施例6将分散剂SPAN80(司盘80)018G添加到盛有340G环己烷的。

24、反应容器中,升温到45,充分混合搅拌均匀,得油相;将重量分数为50的丙烯酸溶液70G与重量分数为30的甲基丙烯磺酸溶液117G混合,并用重量分数为30的氢氧化钠溶液调节PH值为65,加入重量分数为30的丙烯酰胺溶液408G、重量分数为10的N,N亚甲基双丙烯酰胺溶液014G、重量分数为10的过硫酸铵溶液245G,充分混合搅拌均匀,得水相;将水相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为30的氧化锌粉体溶液24G,充分混合搅拌均匀,升温到70引发聚合反应115小时,将产品过滤、洗涤、80120干燥、粉碎制成氧化锌抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。0047实施例7将分散剂SPAN80(司盘80)022。

25、G添加到盛有400G环己烷的反应容器中,升温到45,充分混合搅拌均匀,得油相;将重量分数为50的丙烯酸溶液90G与重量分数为30的甲基丙烯磺酸溶液15G混合,并用重量分数为30的氢氧化钾溶液调节PH值为65,加入重量分数为30的丙烯酰胺溶液485G、重量分数为10的N,N亚甲基双丙烯酰胺溶液020G、重量分数为10的过硫酸铵溶液315G,充分混合搅拌均匀,得水相;将水相加入到油相中,向混合液中添加重量分数为25的氮改性二氧化钛粉体溶液3G,充分混合搅拌均匀,升温到70引发聚合反应115小时,将产品过滤、洗涤、80120干燥、粉碎制成氮改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。0048实施例。

26、8将分散剂SPAN80(司盘80)022G添加到盛有400G环己烷的反应容器中,升温到45,充分混合搅拌均匀,得油相;将重量分数为50的丙烯酸溶液90G与重量分数为30的甲基丙烯磺酸溶液15G混合,并用重量分数为30的氢氧化钾溶液调节PH值为65,加入重量分数为30的丙烯酰胺溶液485G、重量分数为10的N,N亚甲基双丙烯酰胺溶液020G、重量分数为10的过硫酸铵溶液315G,充分混合搅拌均匀,得水相;将水相加入到油相中,向混合液中添加氮钒共改性二氧化钛溶胶10G,充分混合搅拌均匀,升温到70引发聚合反应115小时,将产品过滤、洗涤、80120干燥、粉碎制成氮改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽。

27、培基质材料。说明书CN104094828A6/8页80049实施例9将分散剂SPAN80(司盘80)014G添加到盛有320G环己烷的反应容器中,升温到45,充分混合搅拌均匀,得油相;将重量分数为50的丙烯酸溶液70G与重量分数为30的甲基丙烯磺酸溶液104G混合,并用重量分数为30的氢氧化钾溶液调节PH值为65,加入重量分数为30的丙烯酰胺溶液364G、重量分数为10的N,N亚甲基双丙烯酰胺溶液012G、重量分数为10的过硫酸铵溶液210G,充分混合搅拌均匀,得水相;将水相加入到油相中,向混合液中添加钒改性二氧化钛溶胶6G,充分混合搅拌均匀,升温到70引发聚合反应115小时,将产品过滤、洗涤。

28、、80120干燥、粉碎制成氮改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料。0050本发明应用试验效果有如下几个方面(一)本发明持水作用基质材料吸水后缓慢释放以供植物吸收利用,在栽培过程中,可根据植物根系对空气的需求量,调整基质材料吸水的倍率,形成气泡,保证植物根系的呼吸作用。达到饱和吸水量后孔隙尚能保持大量空气空隙,以利根系的贯通和扩展。0051吸水率测试准确称取10G干燥的基质于1000ML烧杯中,加入一定体积的自来水,搅拌5MIN,室温下静置1小时,用100目尼龙滤袋过滤至无水滴滴下,将基质转移到培养皿中,称重后得吸水后基质重量,按公式计算吸水率。吸水率计算公式为不同基质材料吸持自来水倍率。

29、的结果如表1所示。0052表1不同基质材料对自来水的吸持保水率基质材料饱和吸持自来水倍率/G/G纯二氧化钛抗菌型基质683氮改性二氧化钛抗菌型基质715钒改性二氧化钛抗菌型基质674氮钒共改性二氧化钛抗菌型基质698氧化锌抗菌型基质705(二)本发明基质材料在不同光照条件下的杀菌性能参照GB/T237632009光催化抗菌材料及制品抗菌性能的评价测试本发明基质材料在不同光照条件下的杀菌性能,试验采用平板培养法,步骤如下制备菌悬液初始浓度1107CFUML大肠杆菌的初始菌悬液,取出初始菌悬液,加灭菌蒸馏水稀释至105CFUML数量级,作为原样菌悬液;配制LB固体培养基,经高压灭菌锅灭菌后备用。称。

30、取一定量的光催化抗菌高分子树脂基质放入小烧杯,加入100ML蒸馏水,摇匀,再加10ML原样菌悬液混合均匀,配制成抗菌实验菌悬液。同时配制不加光催化抗菌高分子树脂基质的空白菌悬液。0053将装有实验菌悬液和空白菌悬液的烧杯平行分别放在紫外光、自然光、日光灯的正下方照射一定时间,搅拌,使基质与菌液充分混合接触后,分别用移液器从各菌悬液中吸取1ML,每次做10倍稀释,依次递增稀释至103和104倍,每稀释一次换一支灭菌的滴头和烧杯。说明书CN104094828A7/8页90054将LB固体培养基倒入灭菌的培养皿内,待温度凉置45左右时,用吸取该稀释液的移液器吸取1ML稀释菌悬液移入培养皿,轻摇使其混。

31、合均匀后,再盖上培养皿的上盖。为确保数据有效,每个稀释度均做3个平行样。待培养基凝固后,将平板倒置于37的培养箱内培养24H。将培养皿置于菌落计数器上记数,同时以0小时照射的空白菌悬液作为对照样,通过平板菌落计数。0055抗菌率计算公式为式中C1空白实验的菌悬液平板培养菌落计数;C2抗菌实验后的菌悬液平板培养菌落计数。0056表2的结果表明本发明基质材料在自然光下对大肠杆菌具有93以上的杀菌作用。表2不同光照条件下基质材料对大肠杆菌的杀菌性能测试(三)以绿萝、白掌为试验植物进行栽培试验的效果图24分别为无光催化抗菌剂的高分子树脂无土栽培基质绿萝栽培、氮钒共改性二氧化钛抗菌高分子树脂无土栽培基质。

32、绿萝及钒改性二氧化钛抗菌高分子树脂无土栽培基质绿萝栽培试验照片。经过3个多月的试验周期,图2中明显可见大量的藻类细菌滋生、繁殖,而图3和图4中未见藻类细菌,说明本发明的光催化抗菌高分子树脂基质具有杀菌、抗菌、抑制藻类生长的功能。0057图59分别为不同抗菌型高分子树脂基质栽培白掌试验照片。从照片中可以看说明书CN104094828A8/8页10出,基质材料吸持水分后,形成许多大小不一的气泡,透气性很好,能够保证植物根系正常呼吸作用;在3个多月的试验期间,植株长势良好,花瓶里未见细菌、藻类等有害微生物滋生,植物根部也未见腐败现象,栽培试验效果较好。0058(四)种子发芽试验效果种子发芽试验选用氮。

33、钒共改性二氧化钛抗菌型高分子树脂无土栽培基质材料进行测试。0059试验方法将抗菌型基质置于大量自来水中,使其充分吸水达到饱和后,将饱和吸水后的基质材料分装于玻璃瓶中,装入量距瓶口13CM,再把试验种子播种在玻璃瓶中,根据不同种子的发芽条件,覆盖上一定厚度的饱和吸水基质材料;根据种子发芽的需光性,对不同的试验种子进行光照或遮光处理;观察并记录发芽情况及时间。表3为所选用试验种子及其发芽情况记录表。部分种子发芽试验照片如图1017所示。0060表3试验种子及其发芽情况记录表(五)本发明基质材料的支撑效果本发明支撑作用如图18所示,支撑高度约160CM,重约4KG植株保持直立不倒。说明书CN1040。

34、94828A101/10页11图1说明书附图CN104094828A112/10页12图2说明书附图CN104094828A123/10页13图3说明书附图CN104094828A134/10页14图4说明书附图CN104094828A145/10页15图5图6图7图8说明书附图CN104094828A156/10页16图9图10图11说明书附图CN104094828A167/10页17图12图13说明书附图CN104094828A178/10页18图14图15说明书附图CN104094828A189/10页19图16图17说明书附图CN104094828A1910/10页20图18说明书附图CN104094828A20。

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