本论文研究以肥料包膜材料的研制与开发为背景,通过对大量元素复合肥水溶液体系中肥料养分对聚合物薄膜的透过率的测定并结合包膜肥料颗粒养分释放数学模型提出一种新型的包膜开发方法。通过对大量元素复合肥水溶液体系热力学性质,如肥料养分在聚合物薄膜中的溶解度和水溶液体系表观摩尔体积的实验测定,利用“溶解-扩散”理论分析和解释肥料养分对聚合物薄膜的渗透率数据。初步探索化学氧化降解应用于肥料包膜材料降解的可行性。对于相同质量摩尔浓度的磷酸二氢钾水溶液,溶剂中尿素含量的增加将导致溶液表观摩尔体积增大。磷酸二氢钾的极限偏摩尔体积随尿素浓度的增加和环境温度的升高而增大,表明磷酸二氢钾-尿素-水溶液体系中溶质-溶剂相互作用随着尿素的添加而增强。利用重量-电导率耦合法测定了磷酸二氢钾-水溶液,磷酸二氢钾,水在聚合物薄膜中的溶解度。随着KH2PO4浓度的增大,磷酸二氢钾-水溶液,磷酸二氢钾,水等三者在聚苯乙烯薄膜中的溶解度均增大。另外,聚苯乙烯中溶解的KH2PO4和H2O的比例远大于其溶液中的组成比例。这表明该PS薄膜对磷酸二氢钾-水溶液体系存在选择性溶解,即磷酸二氢钾比水更容易溶解。25℃条件下,磷酸二氢钾-水溶液、磷酸二氢钾-尿素-水溶液,以及磷酸二氢钠-尿素-氯化钾-水溶液体系中,各养分对聚合物薄膜的渗透率随养分溶质浓度均呈现先增加后减小的趋势,这与溶质在膜中的溶解度和扩散系数密切相关。在低养分溶质浓度范围内,养分的渗透率随养分浓度的增加由起主导作用的养分在聚合物薄膜中的溶解度增大导致;而在高养分溶质浓度(近饱和)范围内,体系内分子/离子相互作用增强,形成体积更大的分子-离子缔合物,导致扩散系数的降低占主导作用。利用本研究中实验测定的水分和肥料养分对聚合物薄膜的渗透率数据,使用Shaviv提出的数学模型计算了各养分从聚合物包膜肥料颗粒中的释放曲线。计算结果表明:水蒸汽的渗透率越小,滞后期越长,将延长整个释放期,达到更好的缓释效果;r × l数值越大,相应的滞后时间越长,匀速阶段持续时间也越长,即增加肥料颗粒半径和包膜厚度能够延长释放期;同样条件下,尿素的释放时间最短,磷和钾次之。可根据作物的营养需求曲线调节复合肥中的氮、磷、钾肥料比例。包膜材料化学氧化降解初步研究表明,对于PS膜来说,在15%的过氧化氢溶液中降解较快;对于PMMA膜来说,在30%的过氧化氢溶液中降解较快。在芬顿试剂中,PMMA薄膜的降解程度按1:5, 1:7.5,1:10,1:15的比例先升高后降低,1:10最佳。在相同的氧化时间内,芬顿试剂对PMMA,PS和PLA薄膜的氧化降解能力优于过氧化氢水溶液。