Получение вододисперсионных материалов для формирования защитных покрытий семян

Осуществлен синтез вододисперсионных полимерных систем на основе бутадиена-1,3 и акриловых мономеров методом эмульсионной сополимеризации. Обоснован качественный и количественный состав, пленкообразователя и его водных дисперсий. Показана возможность использования синтезированных дисперсий при формировании защитных покрытий для получения семян с заданным временем прорастания.

Получение защитного покрытия для зерен сельскохозяйственных культур, предотвращающего их преждевременное прорастание в осенний период, разрушающегося под воздействием отрицательных температур зимой и способствующему появлению всходов ранней весной.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
• Разработать рецептуру получения вододисперсионных пленкообразующих сис-тем для формирования полимерных покрытий семян.
• Предложить состав защитного полимерного покрытия на основе пленкообразующих вододисперсионных систем, обеспечивающего искусственно заданное время прорастания семян.

Одной из основных причин гибели семян в зимний период при использовании озимой технологии посева является воздействие отрицательных температур на набухшее зерно.

Для устранения указанных недостатков предлагается новый вододисперсионный полимерный материал для предпосевной обработки семян, позволяющий регулировать их время прорастания. При нанесении нового материала на семени формируется защитное покрытие, за счет которого регулируется доступ воды и питательных веществ. Это позволит избежать возделывания почвы в неблагоприятных климатических условиях раннего весеннего периода, что приведет к значительному снижению трудозатрат и себестоимости сельхозпродукции.

В процессе работы определение сухого остатка латекса проводилось с помощью гравиметрического метода, определение всхожести семян – методом проращивания по ГОСТ 12038-84, определение поверхностного натяжения – тензиометрическим методом с использование прибора Дю-Нуи, определение размера частиц – фотометрическим методом с использованием спектрофотометра ПЭ-5300В, определение pH латексов – потенциометрическим методом с использованием иономера pH-340, микроскопические исследования – с использованием микробиологического микроскопа Альтами БИО 2.

В работе использовались дивинил и акриловые мономеры, поливинилацетат, поливиниловый спирт.

Формирование полимерного покрытия на поверхности семени может проходить как из растворов полимеров в органических растворителях, так и из их водных дисперсий. Последний вариант наиболее предпочтителен, поскольку значительно снижается экологическая нагрузка на окружающую среду, и к процессу нанесения покрытий предъявляется значительно меньше требований с точки зрения охраны труда и техники безопасности. В работе создан  вододисперсионный полимерный материал для формирования защитных покрытий семян. С целью получения вододисперсионных пленкообразующих систем в работе синтезированы латексы на основе крупнотоннажных мономеров бутадиена-1,3,  метакриловой кислоты и метилметакрилата с различным качественным и количественным составом для  регулирования свойств образующихся продуктов. Синтез латексов осуществлялся эмульсионной полимеризацией в присутствии ронгалит-гидропероксидной окислительно-восстановительной системы и анионных ПАВ. Пленкообразующие системы на основе сополимеров бутадиена-1,3, метилметакрилата, метакриловой кислоты, поливинилацетата (ПВА) и поливинилового спирта (ПВС) позволяют получать покрытия семян, теряющие свою целостность при воздействии отрицательных температур, с водопропусканием,  достаточным для поддержания жизнедеятельности семян, но не достаточным для их прорастания[1].

Полученные дисперсии применены в качестве пленкообразующих систем для формирования покрытий семян. Дисперсии наносились на семена (пшеницы, ячменя, гороха, вики сорго) , после чего высушивались на воздухе при температуре 20⁰С Покрытия, сформированные из трехкомпонентных систем,  наиболее удовлетворяют требованиям, предъявляемым к пленкообразующим системам для предпосевной обработки семян.

    

                            а)                                                                б)                                                             в)

а) после формирования покрытия; б) после воздействия воды; в) после воздействия отрицательных температур.

Рисунок 1 – Микрофотографии поверхности семян с полимерным покрытием, сформированным из соответствующих пленкообразующих систем БМК-30:ПВА:ПВС после формирования покрытия  воздействия воды и отрицательных температур.

Таким образом, новое защитное покрытие имеет следующие основные характеристики: формируется из вододисперсионных систем, обладает высокой адгезией, устойчиво к механическим воздействиям.

Семена  защищены разработанным материалом, который, ограниченно набухая, пропускает необходимое количество влаги для поддержания жизнедеятельности семени, задерживая его прорастание. При понижении температуры ниже минус 7⁰С происходит кристаллизация влаги в набухшем материале, вызывающая образование трещин в защитном покрытии. В весенний период при наступлении благоприятных условий для прорастания семя начинает набухать и дает ранние всходы. 

1.Коломиец И.П., Полякова Е.А., Коротнева И.С., Комин А.В. Получение вододисперсионных полимерных систем для формирования покрытий семян. Математика и естественные науки. Теория и практика: Межвуз. сб. науч. тр.. – Ярославль: Изд-во ЯГТУ, 2015. – № 10. - С. 268-273.

The synthesis of water-dispersion resin systems based on 1,3 - butadiene and acrylic monomers by emulsion sopolimerizatsii. Obosnovan qualitative and quantitative composition , film former and water dispersions. The possibility of using the synthesized variances in the formation of protective coatings for seed germination specified time.