專利名稱:一種保水型肥料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高吸水性樹脂領(lǐng)域，具體涉及保水型肥料的制備方法。
背景技術(shù)：
我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是無法取代的第一產(chǎn)業(yè)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)是以低投入、高產(chǎn)出、高效率和可持續(xù)發(fā)展為特征。而與此密切相關(guān)的化肥工業(yè)和水資源利用更是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)?；试谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)估計(jì)，發(fā)展中國家糧食的增產(chǎn)中，其中55%來自化肥的作用。但是由于揮發(fā)、流失、滲透等因素，目前在我國化肥的當(dāng)季利用率中，氮肥約為30-35%，磷肥約為 10-25%，鉀肥為35-50%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家水平。低的肥料利用率不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，例如水體的富營養(yǎng)化，農(nóng)田氮素逸出對大氣層特別是臭氧層的影響等，進(jìn)而對人體的健康構(gòu)成了很大的威脅。因此，提高肥料的利用率，減輕其對環(huán)境的污染，發(fā)展可持續(xù)高效農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為各國共同關(guān)注的問題。
干早缺水是制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展和加速土地荒漠化的重要因素。據(jù)國家有關(guān)的統(tǒng)計(jì)資料表明，我國荒漠化土地面積262. 2萬km’，占國土總面積的27. 4%，每年因荒漠化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)540億元。大面積顆粒無收的情況在很多地區(qū)經(jīng)常發(fā)生。我國農(nóng)業(yè)用水占水資源消耗的80%左右，然而全球水資源危機(jī)使得灌溉農(nóng)業(yè)也必須走保水節(jié)水的發(fā)展途徑。因此，提高農(nóng)田水分利用率是我國農(nóng)業(yè)的中心任務(wù)。
近年來，在土壤中使用吸水性聚合物尤其是高吸水樹脂來改善植物的營養(yǎng)和水分狀況己經(jīng)引起人們廣泛關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)，在農(nóng)業(yè)上使用吸水性聚合物對于改良土壤物理性質(zhì)、促進(jìn)種子發(fā)芽和出苗、提高幼苗的成活率、降低植物對灌溉的需要、提高養(yǎng)分利用率等多方面都很有潛力，并已得到了廣泛應(yīng)用，高吸水樹脂的實(shí)際推廣還很缺乏。主要原因如下一是合成高吸水樹脂價格偏高；另外一個主要原因是功能單一，難以滿足植物營養(yǎng)的多方面的需求。
高吸水樹脂是一類含有親水基團(tuán)和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的大分子，最早由Fanta等采用淀粉接枝聚丙烯腈再經(jīng)皂化制得。按原料劃分，有淀粉系(接枝物、羧甲基化等)、纖維素系(羧甲基化、接枝物等)、合成聚合物系(聚丙烯酸系、聚乙烯醇系、聚氧乙烯系等)幾大類。其中聚丙烯酸系高吸水樹脂較淀粉系及纖維素系相比，具有生產(chǎn)成本低、工藝簡單、生產(chǎn)效率高、吸水能力強(qiáng)、產(chǎn)品保質(zhì)期長等一系列優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。目前世界高吸水樹脂生產(chǎn)中，聚丙烯酸系占到80%。
高吸水樹脂一般為含有親水基團(tuán)和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子電解質(zhì)。吸水前，高分子鏈相互靠攏纏在一起，彼此交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到整體上的緊固。與水接觸時，水分子通過毛細(xì)作用及擴(kuò)散作用滲透到樹脂中，鏈上的電離基團(tuán)在水中電離。由于鏈上同離子之間的靜電斥力而使高分子鏈伸展溶脹。由于電中性要求，反離子不能遷移到樹脂外部，樹脂內(nèi)外部溶液間的離子濃度差形成反滲透壓。水在反滲透壓的作用下進(jìn)一步進(jìn)入樹脂中，形成水凝膠。同時，樹脂本身的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及氫鍵作用，又限制了凝膠的無限膨脹。當(dāng)水中含有少量鹽類時，反滲透壓降低，同時由于反離子的屏蔽作用，使高分子鏈?zhǔn)湛s，導(dǎo)致樹脂的吸水能力大大下降。通常，高吸水樹脂在O. 9% NaCl溶液中的吸水能力只有在去離子水中的1/10左右。吸水和保水是一個問題的兩個方面，林潤雄等對此進(jìn)行了熱力學(xué)探討。在一定溫度和壓力下，高吸水樹脂能自發(fā)地吸水，水進(jìn)入樹脂中，使整個體系的自由焓降低，直到平衡。若水從樹脂中逸出，使自由焓升高，則不利于體系的穩(wěn)定。差熱分析表明，高吸水樹脂吸收的水在150° C以上仍有50%封閉在凝膠網(wǎng)絡(luò)中。因此，常溫下即使施加壓力，水也不會從高吸水樹脂中逸出，這是由高吸水樹脂的熱力學(xué)性質(zhì)決定的。
雖然高吸水樹脂的開發(fā)利用只有30多年的歷史，但是其發(fā)展十分引人注目。無論是合成方面的研究還是應(yīng)用推廣研究十分活躍，已有淀粉類，如淀粉接枝丙烯酸鹽等，合成類，如聚丙烯酸鹽，纖維素類等，聚合形式有水溶液聚合，反相懸浮聚合等，產(chǎn)品的形式有粉末狀，珠狀，膜狀和纖維狀等等。
在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用，由于高吸水樹脂成本高，已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了高吸水樹脂的應(yīng)用推廣，國內(nèi)眾多科學(xué)工作者在降低高吸水樹脂成本方面作了大量的工作，但絕大多數(shù)的工作主要集中在聚合體系中添加如膨潤土，高嶺土和凹凸棒等無機(jī)土礦物等廉價材料，來達(dá)到降低成本的目的，雖然添加有些無機(jī)礦物可以提高保水材料吸水后的水凝膠強(qiáng)度，但性能好的高吸水樹脂土添加量較低，不能從根本上降低原料成本。另外產(chǎn)品功能只具有與普通吸水樹脂一樣的吸水、釋水功能，缺乏營養(yǎng)功能。
公開號為CN101113119A的發(fā)明專利申請公開了一種保水肥料及其制備方法，其在將高吸水性樹脂與螯合劑混合復(fù)配制成，通過螯合劑來提供一些營養(yǎng)成分，而這種方法沒有辦法降低高吸水性樹脂的加工成本，同時加入各種成分成品進(jìn)一步提高了制造的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種保水型肥料的制備方法；
本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種保水型肥料的制備方法，其特征在于，包括以下步
驟
1)將50-80重量份丙烯酸置于容器中，加入350重量份去離子水?dāng)嚢杈鶆?，用氫氧化鉀調(diào)解PH值，使體系PH值在7. O左右；
2)稱取30-50重量份的干燥天然羊糞，將其粉碎成100目的粉末；
3)將步驟2)制得的羊糞粉末加入步驟I制得的溶液中，再加入脲60-90重量份，磷酸氫二銨10-15重量份攪拌溶解后通氮?dú)飧咚贁嚢?0分鐘；
4)將步驟3的溶液在O.03-0. 05 Mpa的壓力下，加熱至65° C糊化20分鐘；
5)加入氧化劑過硫酸鉀鹽I.O重量份，加入還原劑亞硫酸鈉I. O重量份，攪拌均勻后， 加入交聯(lián)劑N，N’ -亞甲基雙現(xiàn)烯酰胺O. 5重量份，在溫度為50-60°C時聚合，聚合時間為I 小時，得到交聯(lián)聚合產(chǎn)物；
46)將步驟5得到的交聯(lián)聚合產(chǎn)物移入到敞口容器中，加適量溶液，所述溶液含O.5-1. 2 重量份的鈣、O. 2-1. 5重量份的鎂、O. 4-0. 8重量份的鐵、O. 1-0. 3重量份的硼、O. 6-0. 8重量份的氯化膽堿、O. 1-0. 2重量份的氨基酸、O. 7-0. 9份的烷基磺酸鈉，充分?jǐn)嚢?0分鐘后靜置2小時；
7)將步驟6)的產(chǎn)品取出后移入到烘箱中，用無水甲醇脫水2次，再用無水乙醇洗滌后置于烘箱中，于70°C烘干，粉碎，經(jīng)過30目篩后得到最終產(chǎn)品。
羊糞的養(yǎng)分含量及性質(zhì)羊糞中含水分為65. 5%，有機(jī)質(zhì)31. 4%，氮素為O. 65%，磷為O. 47%，鉀是O. 23%。羊糞質(zhì)地細(xì)密而干燥，肥分濃厚，養(yǎng)分含量高，而且羊糞本身也是一種良好的吸水劑。本發(fā)明以丙烯酸、羊糞粉末為基材，采用的過硫酸鉀鹽作為氧化劑，亞硫酸鈉作為還原劑，N，N’_亞甲基雙現(xiàn)烯酰胺，采用氧化還原引發(fā)體系，在通氮?dú)鈼l件下聚合， 并且經(jīng)過加工工序后得到交聯(lián)聚合產(chǎn)物，再補(bǔ)充適量的營養(yǎng)成本制得。
本發(fā)明的有益效果在于，通過本發(fā)明的方法所得的保水型肥料的保水性能良好， 生物和化學(xué)穩(wěn)定性好，同時以天然羊糞為基料，保留了羊糞的有效營養(yǎng)成分，擴(kuò)大了資源的有效利用，并可大幅度降低成本。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明營養(yǎng)型高吸水樹脂的制備和性能做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例I
1)將50重量份丙烯酸置于容器中，加入350重量份去離子水?dāng)嚢杈鶆?，用氫氧化鉀調(diào)解PH值，使體系PH值在7. O左右；
2)稱取30重量份的干燥天然羊糞，將其粉碎成100目的粉末；
3)將步驟2)制得的羊糞粉末加入步驟I制得的溶液中，再加入脲60重量份，磷酸氫二銨10-15重量份攪拌溶解后通氮?dú)飧咚贁嚢?0分鐘；
4)將步驟3的溶液在O.03 Mpa的壓力下，加熱至65° C糊化20分鐘；
5)加入I.O重量份過硫酸鉀鹽，加入I. O重量份亞硫酸鈉，攪拌均勻后，加入交聯(lián)劑N， N’ -亞甲基雙現(xiàn)烯酰胺O. 5重量份，在溫度為50°C時聚合，聚合時間為I小時，得到交聯(lián)聚合產(chǎn)物；
6)將步驟5得到的交聯(lián)聚合產(chǎn)物移入到敞口容器中，加適量溶液，所述溶液含O.5重量份的鈣、O. 2重量份的鎂、O. 4重量份的鐵、O. I重量份的硼、O. 6重量份的氯化膽堿、O. I重量份的氨基酸、O. 7份的烷基磺酸鈉，充分?jǐn)嚢?0分鐘后靜置2小時；
7)將步驟6)的產(chǎn)品取出后移入到烘箱中，用無水甲醇脫水2次，再用無水乙醇洗滌后置于烘箱中，于70°C烘干，粉碎，經(jīng)過30目篩后得到最終產(chǎn)品。
實(shí)施例2
1)將80重量份丙烯酸置于容器中，加入350重量份去離子水?dāng)嚢杈鶆?，用氫氧化鉀調(diào)解PH值，使體系PH值在7. O左右；
2)稱取50重量份的干燥天然羊糞，將其粉碎成100目的粉末；
3)將步驟2)制得的羊糞粉末加入步驟I制得的溶液中，再加入脲90重量份，磷酸氫二銨15重量份攪拌溶解后通氮?dú)飧咚贁嚢?0分鐘；
4)將步驟3的溶液在O.05 Mpa的壓力下，加熱至65° C糊化20分鐘；
5)加入氧化劑過硫酸鉀鹽I.O重量份，加入還原劑亞硫酸鈉I. O重量份，攪拌均勻后， 加入交聯(lián)劑N，N’ -亞甲基雙現(xiàn)烯酰胺O. 5重量份，在溫度為60°C時聚合，聚合時間為I小時，得到交聯(lián)聚合產(chǎn)物；
6)將步驟5得到的交聯(lián)聚合產(chǎn)物移入到敞口容器中，加適量溶液，所述溶液含I.2重量份的鈣、I. 5重量份的鎂、O. 8重量份的鐵、O. 3重量份的硼、O. 8重量份的氯化膽堿、O. 2重量份的氨基酸、O. 9份的烷基磺酸鈉，充分?jǐn)嚢?0分鐘后靜置2小時；
7)將步驟6)的產(chǎn)品取出后移入到烘箱中，用無水甲醇脫水2次，再用無水乙醇洗滌后置于烘箱中，于70°C烘干，粉碎，經(jīng)過30目篩后得到最終產(chǎn)品。
通過本發(fā)明的方法所得的保水型肥料的保水性能良好，生物和化學(xué)穩(wěn)定性好，同時以天然羊糞為基料，保留了羊糞的有效營養(yǎng)成分，擴(kuò)大了資源的有效利用，并可大幅度降低成本。
權(quán)利要求
1.一種保水型肥料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將50-80重量份丙烯酸置于容器中，加入350重量份去離子水?dāng)嚢杈鶆?，用氫氧化鉀調(diào)解PH值，使體系PH值在7. O左右；2)稱取30-50重量份的干燥天然羊糞，將其粉碎成100目的粉末；3)將步驟2)制得的羊糞粉末加入步驟I制得的溶液中，再加入脲60-90重量份，磷酸氫二銨10-15重量份攪拌溶解后通氮?dú)飧咚贁嚢?0分鐘；4)將步驟3的溶液在O.03-0. 05 Mpa的壓力下，加熱至65° C糊化20分鐘；5)加入氧化劑過硫酸鉀鹽I.O重量份，加入還原劑亞硫酸鈉I. O重量份，攪拌均勻后， 加入交聯(lián)劑N，N’ -亞甲基雙現(xiàn)烯酰胺O. 5重量份，在溫度為50-60°C時聚合，聚合時間為I 小時，得到交聯(lián)聚合產(chǎn)物；6)將步驟5得到的交聯(lián)聚合產(chǎn)物移入到敞口容器中，加適量溶液，所述溶液含O.5-1. 2 重量份的鈣、O. 2-1. 5重量份的鎂、O. 4-0. 8重量份的鐵、O. 1-0. 3重量份的硼、O. 6-0. 8重量份的氯化膽堿、O. 1-0. 2重量份的氨基酸、O. 7-0. 9份的烷基磺酸鈉，充分?jǐn)嚢?0分鐘后靜置2小時；7)將步驟6)的產(chǎn)品取出后移入到烘箱中，用無水甲醇脫水2次，再用無水乙醇洗滌后置于烘箱中，于70°C烘干，粉碎，經(jīng)過30目篩后得到最終產(chǎn)品。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種保水型肥料的制備方法，包括以下步驟將50-80重量份丙烯酸置于容器中，加入350重量份去離子水?dāng)嚢杈鶆?，用氫氧化鉀調(diào)解PH值，使體系PH值在7.0左右；稱取30-50重量份的干燥天然羊糞，將其粉碎成100目的粉末；將制得的羊糞粉末加入溶液中，再加入脲60-90重量份，磷酸氫二銨10-15重量份攪拌溶解后通氮?dú)飧咚贁嚢?0分鐘；在0.03-0.05Mpa的壓力下，加熱至65°C糊化20分鐘；加入過硫酸鉀鹽1.0重量份，加入亞硫酸鈉1.0重量份，攪拌均勻后，加入N，N’-亞甲基雙現(xiàn)烯酰胺0.5重量份，在溫度為50-60℃時聚合，聚合時間為1小時，得到交聯(lián)聚合產(chǎn)物后補(bǔ)充營養(yǎng)成分得到最終產(chǎn)品。本發(fā)明的有益效果在于，通過本發(fā)明的方法所得的保水型肥料的保水性能良好，生物和化學(xué)穩(wěn)定性好，同時以天然羊糞為基料，保留了羊糞的有效營養(yǎng)成分，擴(kuò)大了資源的有效利用，并可大幅度降低成本。
文檔編號C05F3/00GKCN102603420SQ201210095293
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月31日
發(fā)明者王康 申請人:王康導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan