專利名稱：一種親水性緩釋肥的載體及應用該載體制備的緩釋肥的制作方法
技術領域：
本發明屬于肥料領域，具體為一種親水性緩釋肥的載體、應用該載體制備的緩釋肥及其制備方法。
背景技術：
據相關統計，化肥投入約占農民進行種植業生產總投入的50%左右，發展中國家糧食增產中50%來自于化肥的作用。但目前我國當季氮肥利用率僅為20% 35%，磷肥的利用率為10% 20%，鉀肥的利用率為30% 60%，遠低于世界發達國家利用水平。肥料利用率低不僅造成資源的巨大浪費，還給人類賴以生存的環境造成了嚴重污染。因此緩控釋肥料已經成為了肥料界研究領域中新的熱點。緩控釋肥包括緩釋肥和控釋肥，緩釋肥是提高肥料利用效率的重要方式。 近幾年我國緩釋肥料發展迅速，主要采取兩種技術路線，分別是將肥料進行微溶化或包膜處理來實現肥料養分的緩控釋。前者的代表性產物有脲醛化合物(UF)，后者的代表性產物有硫包膜尿素(SCU)、聚合物包膜尿素(PCU)等。日本室素-旭化成肥料公司(ChissoasahiFertilizer Co. Ltd.)在 1976 年首次發明出了一種熱塑性樹脂包膜肥料，于1980年成功進行了商標注冊，取商品名為“Meistre”，并在1982年開始批量生產該種緩控釋肥料，經過十五年的努力，Meistre包膜肥料的產量由最初的2903噸(1983)增加到了 34476噸(1997)。Meistre包膜控釋肥是以聚烯烴為主體的包膜肥料，其制備工藝簡稱為POCF工藝。這種工藝采用兩種類型的包膜材料，一種是常用的烴類和熱塑性樹脂，包括聚乙烯和聚丙烯等，這些聚合物在烴類或氯化烴(如三氯乙烯)溶劑中溶解后使用，聚合物在冷卻時就膠凝在顆粒上，對于各種肥料基體，包括尿素、硝銨和硫酸鉀NPK復肥都可在噴動床中進行包膜，該包膜緩釋肥料主要用于草坪、花卉、溫室栽培，是亞洲園藝市場主導品牌。目前該公司用聚烯烴包膜的尿素、KCL和硫酸鉀的商品名為Meister ;聚烯烴包膜的NP、NK和NPK的商品名為Nutricote。因為聚合物包衣薄膜材料主要是聚烯烴，且制作過程中會使用到三氯甲烷等劇毒品，這兩者都會帶來環境和資源的壓力，所以環保型的化肥緩釋載體的研究就顯得非常必要。
發明內容
本發明的目的是提供一種親水性緩釋肥的載體，用以解決現有化肥緩釋載體技術中存在的問題。本發明的另一個目的是提供含有所述載體的緩釋肥。本發明第三個目的是提供一種制備緩釋肥的方法。為實現上述目的，具體技術方案為一種親水性緩釋肥的載體，以天然木質生物質材料為主要成分，輔助親水性成分，制備成化肥控釋載體。該載體包括重量份的木粉10 90份、淀粉O 100份、丙烯酸或其衍生物10 60份、催化劑O. 5 2份、擴鏈劑I 20份。其中淀粉和丙烯酸、丙烯酸衍生物是親水性成分。優選地，所述載體包括重量份的木粉30 70份、淀粉O 80份、丙烯酸或其衍生物10 40份、催化劑I I. 5份，擴鏈劑5 15份。其中，所述丙烯酸衍生物是丙烯酸甲酯或丙烯酰胺。其中，所述催化劑是偶氮二異丁腈(AIBN)和對甲苯磺酸，所述擴鏈劑為雙官能團擴鏈劑。包含本發明所述載體的緩釋肥。一種制備所述緩釋肥的方法，包括步驟I)按比例在反應容器中加入木粉(木材粉碎得到的粉末)、淀粉、添加劑、催化劑和擴鏈劑，按所加原料總體積的O. 01 O. 2倍加入水，加入水是為了將原料浸濕；在溫度40 90°C下攪拌O. 5 4h，得凝膠狀載體；2)將步驟I)所得載體放入質量濃度為I 90%的化肥的水溶液中浸泡I 10
天，即得緩釋肥產品。其中，所述步驟I)中攪拌時的溫度為60 80°C。其中，所述步驟2)中化肥的水溶液的質量濃度優選為5 50%，浸泡的時間為2 5天。其中，所述化肥是氮、磷、鉀化肥，優選是尿素、硝銨、硫酸鉀、復合肥、脲甲醛中的一種。本發明所述緩釋肥在改善植物生長中的應用。本發明的優良效果在于本發明提供制備的化肥控釋材料來源于天然木質生物質材料，無污染，具有環境和資源優勢，控釋性能良好，達到國家標準中關于緩釋肥養分釋放的具體標準，即在25°C下，①肥料中的養分在24h內的釋放率不超過15 % ;②在28d之內的養分釋放率不超過80% 在規定時間內，養分釋放率不低于75%。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。實施例I反應裝置為三口燒瓶、機械攪拌、油浴鍋。具體步驟按質量份向三口燒瓶加入原料，木粉8份、丙烯酰胺2份、催化劑偶氮二異丁氰(AIBN)O. I份、催化劑對甲苯磺酸O. 002份、擴鏈劑戊二醛(M)O. 2份。以上原料在三口燒瓶中加其體積1/10的去離子水浸濕，機械攪拌，通過油浴控制反應溫度為80°C，約2h后形成親水性凝膠，取出凝膠干燥，浸泡于30%尿素水溶液中4天后取出。干燥后即得緩釋肥。實施例2反應裝置為三口燒瓶、機械攪拌、油浴鍋。具體步驟按質量計，木粉7份、丙烯酰胺3份、催化劑偶氮二異丁氰AIBN O. 15份、擴鏈劑戊二醛(M)用量O. 15份，催化劑對甲苯磺酸O. 0015份。以上原料在三口燒瓶中加體積為原料的1/20的去離子水浸濕，機械攪拌，反應溫度80°C，約2h后形成凝膠，取出凝膠，浸泡于50%尿素水溶液中I天后取出。干燥后得緩釋肥。實施例3反應裝置為三口燒瓶，機械攪拌，油浴鍋。具體步驟按質量份加入木粉7份、丙烯酰甲酯3份、催化劑偶氮二異丁氰AIBN O. 15份，擴鏈劑戊二醛(M)O. 15份，催化劑對甲苯磺酸O. 0015份。以上原料在三口燒瓶中加體積為原料1/30的去離子水浸濕，機械攪拌，反應溫度80°C，約Ih后，室溫靜置12h形成凝膠，取出凝膠，浸泡于5%尿素水溶液中2天后取出。干燥后得到固體的緩釋肥。實施例4具體步驟按質量比例向反應器中加入以下質量份的原料木粉2份、丙烯酸6份、偶氮二異丁氰AIBN O. 12份、擴鏈劑戊二醛(M)O. 48份、催化劑對甲苯磺酸O. 0048份。以上原料在反應容器中加體積為原料的1/5去離子水浸濕，機械攪拌，用水浴控制反應溫 度40°C，保持約4h后，室溫靜置12h形成凝膠，取出凝膠，浸泡于50%硝銨水溶液中5天后取出，干燥后得到固體的緩釋肥。實施例5按質量份數向反應釜中加入以下原料木粉2份、丙烯酸6份、偶氮二異丁氰AIBN
O.12份、擴鏈劑戊二醛(M)O. 12份、對甲苯磺酸O. 0012份。以上原料在反應釜加去離子水浸濕，機械攪拌，用電加熱控制反應溫度90°C，約O. 5h后，室溫靜置12h形成凝膠，取出凝膠，浸泡于20%硫酸鉀水溶液中10天后取出，干燥后為固體的緩釋肥。實施例6按質量份數向反應釜中加入以下原料。木粉丙烯酸甲酯淀粉=2 : 6 : 2，偶氮二異丁氰AIBN用量為丙烯酸甲酯的2%，擴鏈劑戊二醛(M)用量為丙烯酸甲酯的3%，對甲苯磺酸質量丙烯酸甲酯的1%。以上原料在反應釜中加其體積O. 01倍的去離子水浸濕，機械攪拌，用電加熱控制反應溫度80°C，約2h后，室溫靜置24h形成凝膠，取出凝膠，浸泡于40% NPK復合肥水溶液中10天后取出。干燥后得固體的緩釋肥。實施例7 :緩釋肥效果實驗實施例I所得緩釋肥通過化學分析，載體吸附化肥量是載體重量的10倍。說明緩釋肥的載體吸附化肥量最高可達到載體重量的10倍。(載體吸附量計算方法如下lg干凝膠，吸附50%化肥水溶液后，重量達21g，則吸水為20g，吸附農藥量為10g，則載體吸附化肥量是載體重量的10倍。)同樣測得實施例2 6所得緩釋肥吸附化肥量為8 10倍。實施例I得到的緩釋肥按照GB/T23348-2009的方法測試，結果如下①肥料中的養分在24h內的釋放率不超過15% ;②在28d之內的養分釋放率75% ;③在規定時間(三個月)內，養分釋放率不低于75%。說明實施例I的緩釋肥符合相關標準。同樣的測試方法的結果表明，實施例2 6的緩釋肥也符合GB/T23348-2009的標準。
權利要求
1.一種親水性緩釋肥的載體，其特征在于，包括重量份的木粉10 90份、淀粉O 100份、丙烯酸或其衍生物10 70份、聚合反應催化劑O. 5 2份、擴鏈劑I 20份。
2.如權利要求I所述的載體，其特征在于，包括重量份的木粉20 80份、淀粉O 50份、丙烯酸或其衍生物20 60份、聚合反應催化劑I I. 5份，擴鏈劑2 15份。
3.如權利要求I或2所述的載體，其特征在于，所述丙烯酸衍生物為丙烯酸甲酯或丙烯酰胺。
4.如權利要求I或2所述的載體，其特征在于，所述催化劑是偶氮二異丁腈和對甲苯磺酸，所述擴鏈劑是雙官能團擴鏈劑。
5.包含權利要求I 4任一所述的載體的緩釋肥。
6.一種制備權利要求5所述的緩釋肥的方法，其特征在于，包括步驟 1)按比例在反應容器中加入木粉、淀粉、添加劑、催化劑和擴鏈劑，按所加原料總體積的O. 01 O. 2倍加入水，在溫度40 90°C下攪拌O. 5 4h，得凝膠狀載體； 2)將步驟I)所得載體放入質量濃度為I 90%的化肥的水溶液中浸泡I 10天，即得緩釋肥產品。
7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟I)中攪拌時的溫度為60 80°C。
8.如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中化肥的水溶液的質量濃度為5 50%，浸泡的時間為2 5天。
9.如權利要求6 8任一所述的方法，其特征在于，所述化肥是氮、磷、鉀化肥，優選是尿素、硝銨、硫酸鉀、復合肥中的一種。
10.權利要求5所述的緩釋肥在改善植物生長中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種親水性緩釋肥的載體，包括重量份的木粉10～90份、淀粉0～100份、丙烯酸或其衍生物10～60份、聚合反應催化劑0.5～2份、擴鏈劑1～20份。本發明還公開了應用這種載體的緩釋肥及其制備方法。該制備方法包括1)按比例在反應容器中加入木粉、淀粉、添加劑、催化劑和擴鏈劑，按所加原料總體積的0.01～0.2倍加入水，在溫度40～90℃下攪拌0.5～4h，得凝膠狀載體；2)將步驟1)所得載體放入質量濃度為1～90％的化肥的水溶液中浸泡1～10天，即得產品。本發明提供制備的化肥控釋載體的材料來源于天然木質生物質材料，無污染，具有環境和資源優勢，載體的控釋性能良好。
文檔編號C05G3/00GK102850110SQ201210074819
公開日2013年1月2日 申請日期2012年3月20日 優先權日2012年3月20日
發明者段久芳 申請人:北京林業大學