一種保水緩釋尿素肥料及其生產(chǎn)方法
【專利說(shuō)明】一種保水緩釋尿素肥料及其生產(chǎn)方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于肥料加工技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明涉及一種保水緩釋尿素肥料；本 發(fā)明還涉及所述保水緩釋尿素肥料的生產(chǎn)方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 環(huán)保型高效農(nóng)用保水緩釋尿素肥料是指針對(duì)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝等領(lǐng)域需求大量使 用保水、節(jié)水、節(jié)肥材料，而研制的一類新型多功能性高分子復(fù)合材料，由于其獨(dú)特的吸水、 保水、保肥和持肥性能，在農(nóng)林園藝、沙漠治理、農(nóng)田抗旱生產(chǎn)等方面獲得廣泛的應(yīng)用，例如 CN101113119A公開(kāi)了一種保水緩釋尿素肥料及其制備方法。該制備方法是丙烯酸單體用 氫氧化鉀中和，用氨水調(diào)節(jié)pH，再加入丙烯酰胺、陽(yáng)離子化合物、交聯(lián)劑、引發(fā)劑，在氮?dú)獗?護(hù)下快速反應(yīng)，得到高吸水樹(shù)脂，然后與螯合劑混合復(fù)配制成。CN1587211A公開(kāi)了以顆粒 尿素為內(nèi)核肥料，以丙烯酸、氫氧化鉀、交聯(lián)劑及引發(fā)劑為聚合原料，利用化學(xué)聚合反應(yīng)在 尿素顆粒表面直接成膜制造交聯(lián)聚丙烯酸鉀保水劑包膜尿素顆粒肥料。
[0003] 目前，在我國(guó)保水緩釋尿素肥料研究、應(yīng)用發(fā)展迅速，市場(chǎng)需求量很大，但生產(chǎn)能 力很小，所生產(chǎn)的產(chǎn)品功能少、性能低，表現(xiàn)為農(nóng)田應(yīng)用價(jià)格昂貴。因此亟需創(chuàng)建產(chǎn)品性能 好、具有多功能的高效農(nóng)用保水緩釋尿素肥料生產(chǎn)工藝。
[0004] 本發(fā)明人在多年來(lái)對(duì)高效保水劑的研究和生產(chǎn)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，遵循技術(shù)先進(jìn)、工 藝可靠、經(jīng)濟(jì)合理、系統(tǒng)最優(yōu)的原則對(duì)保水緩釋尿素肥料技術(shù)進(jìn)行了充分研究，完成了本發(fā) 明。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] [要解決的技術(shù)問(wèn)題]
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種保水緩釋尿素肥料。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述保水緩釋尿素肥料的生產(chǎn)方法。
[0008] [技術(shù)方案]
[0009] 本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0010] 本發(fā)明涉及一種保水緩釋尿素肥料的生產(chǎn)方法。
[0011] 該生產(chǎn)方法的步驟如下：
[0012] A、配制丙烯酸溶液
[0013] 往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸與水的質(zhì)量比為1 :1. 0~1. 2再加入水， 攪拌溶解，得到一種丙烯酸水溶液；
[0014] B、中和反應(yīng)
[0015] 往步驟A得到的丙烯酸水溶液中加入中和劑，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸與中 和劑的質(zhì)量比是1 :〇. 5~1. 2,攪拌使所述的中和劑溶解，得到一種丙烯酸鹽水溶液；
[0016] C、添加丙烯酰胺
[0017] 往步驟B得到的丙烯酸鹽水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸鹽水溶液中的丙烯 酸與丙烯酰胺的質(zhì)量比是1:0. 08~0. 12,接著攪拌溶解，得到一種丙烯酸鹽和丙烯酰胺共 混水溶液；
[0018] D、聚合反應(yīng)
[0019] 把交聯(lián)劑加到在步驟C得到的丙烯酸鹽和丙烯酰胺共混水溶液中，所述交聯(lián)劑的 量為丙烯酸鹽和丙烯酰胺共混水溶液中丙烯酸質(zhì)量的〇. 2~0. 5%，攪拌溶解，然后在溫度 80~130°C的條件下進(jìn)行放熱反應(yīng)1. 0~1. 5h，得到一種熔融丙烯酸鹽和丙烯酰胺共聚物； 在所述的放熱反應(yīng)過(guò)程中添加以熔融丙烯酸鹽和丙烯酰胺共聚物質(zhì)量計(jì)10~50%尿素肥 料，利用所述放熱反應(yīng)使其溶解或使用納米分散設(shè)備使其分散，與熔融丙烯酸鹽和丙烯酰 胺共聚物均勻熔混，經(jīng)冷卻后，得到一種尿素均勻分散在丙烯酸鹽與丙烯酰胺共聚物中的 混合物；
[0020] E、造粒干燥
[0021] 把步驟D得到的混合物送入粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，再通過(guò)篩分機(jī)篩分得到含有所述尿 素肥料的粒徑為4~6mm的丙烯酸鹽和丙烯酰胺共聚物膠粒，接著把所述的丙烯酸鹽和丙 烯酰胺共聚物膠粒送入微波干燥機(jī)中，在溫度105~130°C的條件下干燥15~25min，得到 所述的保水緩釋尿素肥料。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟A中，所述的丙烯酸用丙烯酸鈉、丙烯 酸鉀、丙烯酸銨或丙烯醇代替。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟B中，所述的中和劑選自碳酸氫鈉、碳 酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀或氨水。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟C中，所述的丙烯酰胺用丁烯酸胺代 替。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟D中，所述的交聯(lián)劑選自三羥甲基丙 烷-三（3-吖丙啶基丙酸酯）、SAC-100交聯(lián)劑或硫代硫酸鈉。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟D中，在所述的放熱反應(yīng)過(guò)程中添加 含中量營(yíng)養(yǎng)元素與微量營(yíng)養(yǎng)元素的肥料。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，在步驟D中，所述的納米分散設(shè)備選自超細(xì) 粉設(shè)備、超細(xì)磨粉設(shè)備、納米粉碎設(shè)備或精細(xì)粉碎設(shè)備。
[0028] 本發(fā)明還涉及采用所述生產(chǎn)方法得到的保水緩釋尿素肥料。所述的保水緩釋尿素 肥料由尿素和所述丙烯酸鹽與丙烯酰胺共聚物組成，或者所述的保水緩釋尿素肥料由尿素 和所述丙烯酸鹽與丁烯酰胺共聚物組成。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述尿素的含量是所述丙烯酸鹽與丙烯酰胺共 聚物或丙烯酸鹽與丁烯酰胺共聚物質(zhì)量的10~50%。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述的保水緩釋尿素肥料是一種尿素納米粒 子以均勻分散方式分布在所述丙烯酸鹽與丙烯酰胺共聚物或丙烯酸鹽與丁烯酰胺共聚物 中的保水緩釋尿素肥料。
[0031] 下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
[0032] 本發(fā)明涉及一種保水緩釋尿素肥料的生產(chǎn)方法。
[0033] 該生產(chǎn)方法的步驟如下：
[0034] A、配制丙烯酸溶液
[0035] 往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸與水的質(zhì)量比為1 :1. 0~1. 2再加入水， 攪拌溶解，得到一種丙烯酸水溶液。
[0036] 丙烯酸是重要的有機(jī)合成原料及合成樹(shù)脂單體，是一種簡(jiǎn)單不飽和羧酸，由一個(gè) 乙烯基和一個(gè)羧基組成。它具有下述化學(xué)結(jié)構(gòu)：
[0037]
[0038] 本發(fā)明使用的丙烯酸是本技術(shù)領(lǐng)域里普遍使用的、在目前化工市場(chǎng)上廣泛銷售的 產(chǎn)品。
[0039] 在這個(gè)步驟中，本發(fā)明使用的丙烯酸可以用丙烯酸鈉、丙烯酸鉀、丙烯酸銨或丙烯 醇代替。其中丙烯酸鉀、丙烯酸銨都含有植物生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)元素。
[0040] 本發(fā)明使用的丙烯酸、丙烯酸鈉、丙烯酸鉀、丙烯酸銨或丙烯醇都是目前市場(chǎng)上廣 泛銷售的產(chǎn)品。
[0041] 在本發(fā)明中，丙烯酸與水的質(zhì)量比為大于1 :1. 0時(shí)，則會(huì)丙烯酸水溶液濃度過(guò)高， 不利于后續(xù)的聚合反應(yīng)；丙烯酸與水的質(zhì)量比小于1 :1. 2時(shí)，則丙烯酸水溶液濃度太低，也 不利于后續(xù)的聚合反應(yīng)；因此，丙烯酸與水的質(zhì)量比為1 :1. 〇~1. 2是合理的，優(yōu)選地，丙 烯酸與水的質(zhì)量比為1 :1. 06~1. 15。
[0042] B、中和反應(yīng)
[0043] 往步驟A得到的丙烯酸水溶液中加入中和劑，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸與中 和劑的質(zhì)量比是1 :〇. 5~1. 2,攪拌使所述的中和劑溶解，得到一種丙烯酸鹽水溶液。
[0044] 在本發(fā)明中，所述的中和劑應(yīng)該理解是凡能與丙烯酸中的-C00H或-0H基成鹽，同 時(shí)對(duì)聚丙烯酸與保水緩釋尿素肥料不產(chǎn)生良影響的無(wú)機(jī)堿，這些無(wú)機(jī)堿都在本發(fā)明的保護(hù) 范圍內(nèi)。
[0045] 具體地，本發(fā)明使用的中和劑選自碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀 或氨水。
[0046] 優(yōu)選地，所述的中和劑選自碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀或氨水。
[0047] 更優(yōu)選地，所述的中和劑選自碳酸鈉、碳酸鉀或氨水。
[0048] 本發(fā)明使用的中和劑都是目前市場(chǎng)上銷售的產(chǎn)品。
[0049] 在本發(fā)明中，丙烯酸與中和劑的質(zhì)量比為大于1 :0. 5時(shí)，則丙烯酸水溶液中的丙 烯酸中和不完全；丙烯酸與中和劑的質(zhì)量比小于1 :1. 2時(shí)，則中和劑過(guò)量，一部分中和劑沒(méi) 有參與中和反應(yīng)，這樣都對(duì)后續(xù)聚合反應(yīng)產(chǎn)生不良影響；因此，丙烯酸與中和劑的質(zhì)量比為 1 :0. 5~1. 2是合理的，優(yōu)選地，丙烯酸與水的質(zhì)量比為1 :0. 8~1. 0。
[0050] 在本發(fā)明中，如果使用丙烯酸鈉、丙烯酸鉀或丙烯酸銨原料時(shí)就不需要進(jìn)行所述 的中和反應(yīng)。
[0051] 在這個(gè)中和步驟中，通常需要將丙烯酸鹽水溶液的溫度控制在f35°C，這樣能夠 減少丙烯酸的損失，同時(shí)還能夠省去冷卻設(shè)備和冷卻用水，降低生產(chǎn)成本。
[0052] C、添加丙烯酰胺
[0053] 往步驟B得到的丙烯酸鹽水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸鹽水溶液中的丙烯 酸與丙烯酰胺的質(zhì)量比是1:0. 08~0. 12,接著攪拌溶解，得到一種丙烯酸鹽和丙烯酰胺共 混水溶液。
[0054] 在這個(gè)步驟中，往丙烯酸鹽水溶液中添加丙烯酰胺的目的在于讓丙烯酸鹽與丙烯 酰胺充分混合，以便讓它們能夠順利地進(jìn)行共聚反應(yīng)。
[0055] 在所述丙烯酸鹽水溶液中，丙烯酸的質(zhì)量為1時(shí)，如果丙烯酰胺的質(zhì)量超過(guò) 0. 08-0. 12范圍時(shí)，則丙烯酸鹽與丙烯酰胺不能充分反應(yīng)，造成丙烯酸鹽或丙烯酰胺沒(méi)有完 全參與反應(yīng)，降低其共聚物產(chǎn)率；因此，丙烯酸與丙烯酰胺的質(zhì)量比為1 :〇. 08~0. 12是恰 當(dāng)?shù)摹?br>[0056] 在這個(gè)步驟中，所述的丙烯酰胺可以用丁烯酸胺代替，因?yàn)楸０放c丁烯酸胺 在本發(fā)明中的作用與效果都是相同的。
[0057] 使用丁烯酸胺時(shí)，得到一種丙烯酸鹽和丁烯酰胺共混水溶液。
[0058] 本發(fā)明使用的丙