水凝胶是一种线性、分支化的亲水性聚合物经物理或化学交联后形成的具有较高吸水性能的三维网络体系。在农业领域,水凝胶可被用作土壤水分调节剂和植物养分载体来促进农作物的生长。另一方面,传统缓释化肥的有机、无机包膜材料等存在价格昂贵、污染环境等问题,严重地限制其在农林领域的大规模应用。将天然可再生的淀粉通过新型绿色的反应型挤出技术制备的超吸水凝胶作为缓释化肥的包衣材料,对大幅度降低生产成本和环境保护都具有重要的现实意义。在生产以及在实际使用淀粉基水凝胶的过程中,水凝胶成品的韧性与强度与缓释过程有着密切关系,会影响着在农业使用的效果,直接关系到缓控释肥的作用时间长度。因此,对于淀粉接枝共聚合表现出来的模量(流变动力学)的研究对调控和模型化反应型挤出载有尿素的制粉基水凝胶以及实际使用过程发挥着非常重要的作用。在这项研究工作中,创新使用Haake密炼机制备了具有高尿素含量的高浓度反应混凝胶,然后将其加载到热压硫化机中,热模拟淀粉接枝共聚反应,从而实现了淀粉包埋尿素的原位合成水凝胶的固化过程。通过成型片状样品的模制可以方便使用流变仪测量凝胶强度。采用红外光谱、热重分析及扫描电镜等手段对样品的化学组成及形貌进行了表征,并通过吸水试验、流变测试分别考察了样品的吸水性能和凝胶强度。这种创新方法能够使凝胶强度与营养物缓释动力学相关联。相关研究结论如下:1、通过创新密炼机-硫化机反应体系,成功制备淀粉基吸水树脂缓释尿素片状样品,且呈现较好缓释性能。片状凝胶样品为测试其流变和物理性能提供给了可靠的样品。片状凝胶呈现出良好的流变行为以及具有较高的模量。较长时间的溶胀也可保持高模量,这样的模量行为有助于农业实际运用。研究表明尿素缓释行为分为三个阶段:初始阶段、持续释放阶段及平衡阶段。后两个阶段养分释放主要由样品的凝胶强度决定。2、不同尿素含量制备的淀粉基水凝胶样品呈现出不同的流变行为。在尿素含量60%以下,模量与缓释表现出线性关系。随着尿素含量的增加,模量降低,是由于交联度的下降。然而尿素含量到达60%后,尿素的存在影响着交联接枝,进而使样品呈现出较高的模量,这是由于尿素颗粒结晶的存在。3、随着单体交联剂含量的增加,样品的凝胶强度增大,尿素缓释表现出下降趋势,表现出线性规律。随着释放时间的延长,样品凝胶强度逐渐减弱,呈现力学松弛。