CN103420745B - 一种保水、保肥的缓释肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种保水、保肥的缓释肥及其制备方法，属于一种保水、保肥的缓释肥技术，包括磷酯化羟乙基纤维素、接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐和基肥，其中所述磷酯化羟乙基纤维素的重量为保水、保肥的缓释肥总重量的5%～10%，所述接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐的重量为保水、保肥的缓释肥总重量的5%～10%，所述基肥的重量为保水、保肥的缓释肥总重量的80%～90%。本发明还提供了一种保水、保肥的缓释肥的制备方法，包括：羟乙基纤维素和磷酸进行磷脂化；醋酸乙烯酯聚合醇解后进行顺丁烯二酸酐单酯化接枝；将磷脂化羟乙基纤维素、接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐和基肥进行复混或包覆，该发明设计合理,使用安全方便。
Description
技术领域
本发明属于一种肥料技术领域，特别涉及一种保水、保肥的缓释肥及其制备方法。
背景技术
农业生产中保水、保肥是一个非常重要的问题。我国是一个水资源相对贫乏的国家，人均水资源占有量2220m3，约为世界人均水资源占有量的1/4，居世界第121位（按1997年人口统计）。在空间分布上，南北、东西分布差异比较大；在时间分布上，降水有限而且年际和年内分布不均。因此，无论是灌区还是旱作区，节约灌溉水与充分利用降雨同样重要，其共同点都是要以有限的用水量获取最大或最佳的产量水平，即作物产量和水分利用效率达到协调统一，这也是当代节水农业解决的中心问题。农业生产实践表明，由于肥料性质与土壤环境条件的综合影响，肥料利用率低是化肥使用上普遍存在的问题。目前我国化肥的当季利用率较低：氮为30%～35%，磷为10%～20%，钾为30%～35%。其中氮的损失特别严重，不仅造成了直接的经济损失，而且部分地区因施肥不当已引起环境污染，出现地表富营养化、地下水和蔬菜中硝态氮含量超标、氧化亚氮排放量增加等问题。因此，提高化肥利用率，减少因施肥而造成的污染，发展可持续高效农业已成为世界共同关注的问题。肥料施用中长期困扰的问题是如何保控制养分的释放，维持根际足够的养分浓度以满足植物生长的需要，并使养分的损失降到最低限度。当今应用最广的缓释肥料是以非亲水性高分子材料包膜肥料，特别是以热塑性高分子材料为包膜的肥料，虽然能够很好达到缓释和控释的要求，但这种肥料不仅价格昂贵，而且包膜材料在土壤中降解缓慢，带来严重的环境污染问题，不符合可持续发展的要求。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术不足而提供了一种保水、保肥的缓释肥及其制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种保水、保肥的缓释肥，其特征在于：包括磷酯化羟乙基纤维素、接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐和基肥，其中所述磷酯化羟乙基纤维素的重量为保水、保肥的缓释肥总重量的5%-10%，所述接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐重量为保水、保肥的缓释肥总重量的5%-10%，所述基肥的重量为保水、保肥的缓释肥总重量的80%～90%。
进一步，羟乙基纤维素和磷酸进行磷脂且磷脂化率为5%～10%；醋酸乙烯酯聚合后，进行醇解，然后进行顺丁烯二酸酐单酯化接枝和铵盐化，且接枝率为1%～2%；将磷脂化羟乙基纤维素、接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐和基肥进行复混或包覆。
进一步，所述磷酯化羟乙基纤维素按照以下方法制备：将纤维素短绒浸泡于30%碱液中，0.5h后取出压榨，压榨到含碱水比例达1∶2.8，进行粉碎，粉碎的碱纤维素投入到反应釜中，用氮气置换空气，送入冷却的环氧乙烷，反应釜冷却保持25℃反应2h，得到羟乙基纤维素粗品，粗品用酒精溶剂洗涤，加入乙酸中和至pH=6～7，产品再用水洗，脱水、干燥、粉碎，进而投入反应釜，加入浓磷酸,加入量为按产品重量的5%～10%，保持在60～80℃，进行酯化，反应2h，脱水、干燥，得到磷酯化羟乙基纤维素。
进一步，所述接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐按照一下流程制备：配制6%KOH的乙醇溶液，保持在25℃左右条件下，缓慢加入25%醋酸乙烯酯溶液，加入0.1%～0.6%的偶氮二异丁腈引发剂，滴加过程中不断搅拌，防止有凝胶生成，滴加完毕，保持温度反应2h，冷却、过滤，得到白色或淡黄色固体，固体在反应釜中用5%～10%NaOH的甲醇溶液醇解，用醋酸中和至pH=6～7，用70%的乙醇洗涤，过滤后的产品干燥后加入顺丁烯二酸酐，加入量为重量的3～5%，保持温度在80℃左右进行酯化接枝，然后加入8%的碳酸氢铵进行铵盐化，干燥、粉碎，得到接枝后的聚乙烯醇顺丁烯二酸单酯铵盐。
该发明有益效果是：有对水肥保存和储备功能，在土壤或肥料中加入保剂和肥料复合一体化保水缓释肥，可以有效的降低肥料中的氨挥发量。土壤含水量不同，氨挥发量也不同，总体来讲加入相同量的保剂和肥料复合一体化保水缓释肥，土壤含水量在最大持水量100%时的氨挥发量均低于土壤含水量在最大持水量75%的氨挥发量。氮、磷、钾素的累计淋失量随培养时间和淋溶次数的增加呈明显增加趋势；在土壤中加入保剂和肥料复合一体化保水缓释肥可以有效的减少氮、磷、钾素的淋失，本材料在土壤中对有效肥料存在浓度梯度，具有控制平衡离子交换的能力，从而达到缓释的目的；材料本身具有的肥料成分在土壤微生物群的作用下能够缓慢的降解和释放肥料，提高土壤的含肥量，达到增效和增产的目的。
对土壤改良的作用：材料本身对土壤微小颗粒具有团束作用，增加土壤的透气性，降低土壤的板结性能，长期使土壤保持微酸环境，增加对土壤中的沙化成分的腐蚀和风化，从而改变土壤的基质成分达到改良的目的。
具体实施方式
实施例1一种保水、保肥的缓释肥的制备
1、磷酯化羟乙基纤维素制备
羟乙基纤维素和磷酸进行磷脂且磷脂化率为5%-10%。
所述磷脂化羟乙基纤维素按照以下流程制备：将纤维素短绒浸泡于30%碱液中，0.5h后取出压榨，压榨到含碱水比例达1∶2.8，进行粉碎，粉碎的碱纤维素投入到反应釜中，用氮气置换空气，送入冷却的环氧乙烷，反应釜冷却保持25℃反应2h，得到羟乙基纤维素粗品，粗品用酒精溶剂洗涤，加入乙酸中和致pH=4～6，产品用水洗，脱水、干燥、粉碎，产品投入反应釜，加入浓磷酸（按产品重量的5%～10%），保持在60～80℃，进行酯化，反应2h，脱水、干燥，得到磷脂化羟乙基纤维素。
2、聚乙烯醇的顺丁烯二酸酐的接枝和铵盐化
醋酸乙烯酯聚合后，进行醇解，然后进行顺丁烯二酸酐单酯化接枝和铵盐化，且接枝率为1%～2%；
所述接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐按照一下流程制备：配制备6%KOH的乙醇溶液，保持在室温（25℃左右）条件下，缓慢加入25%醋酸乙烯酯溶液，加入0.1%～0.6%的偶氮二异丁腈引发剂，滴加过程中不断搅拌，防止有凝胶生成，滴加完毕，保持温度反应2h，冷却、过滤，得到白色或淡黄色固体，固体在反应釜中用5%～10%的NaOH的甲醇溶液醇解，用醋酸中和至pH=6～7，用70%的乙醇洗涤，过滤后的产品干燥后加入顺丁烯二酸酐（约为重量的3～5%），保持温度在80℃左右进行酯化接枝，然后加入8%的碳酸氢铵进行铵盐化，干燥、粉碎，得到接枝后的聚乙烯醇顺丁烯二酸单酯铵盐。
3、保水、保肥的缓释肥制备方法：
保水、保肥的缓释肥技术，包括磷酯化羟乙基纤维素、接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐基肥，其中所述磷酯化羟乙基纤维素的重量为保水、保肥的缓释肥总重量的5%～10%，所述接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐的重量为保水、保肥的缓释肥总重量的5%～10%，所述基肥的重量为保水、保肥的缓释肥总重量的80%～90%。将磷酯化羟乙基纤维素、接枝后的聚乙烯醇顺丁烯二酸单酯铵盐和基肥进行复混或包覆。
实施例2保水、保肥的缓释肥田间使用实验
本项目试验地自然条件：试验田块地处西北干旱山区，海拔高度1650～1900米。大多数为10度缓坡地，有一块为水平梯田，土壤属沙壤土，质地均匀、结构疏松、保水性、保肥性差。马铃薯生长期2011年4～9月，实验期间累计降雨量249.1mm。
试验地点：白银市塬边乡平岔村
施肥时间：马铃薯块根膨大期，于2011年7月14日追施一次
施用方法：按照每亩10公斤用量，将复合剂复合肥配制成1%水溶液，制成蛋清状含肥水凝胶，均匀施于马铃薯根部。
测产结果：收获时进行测产，结果如下：
1、验田平均亩产量1340.6Kg，对照田平均亩产量588.8Kg，平均亩净增产752.0Kg，净增比例为127.8%。
2、试验田平均收获商品薯1191.3Kg，而对照田平均收获商品薯425.8kg，平均每亩净增商品薯765.6Kg，净增比例为179.8%。
3、试验田平均亩产值（折算）358.12元，对照田平均亩产值128.45元，平均亩产值净增229.7元，净增比例为178.8%。
4、投入/产出比为1/4.6。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种保水、保肥的缓释肥，其特征在于：包括磷酯化羟乙基纤维素、接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐和基肥，其中所述磷酯化羟乙基纤维素的重量为保水、保肥的缓释肥总重量的5%～10%，所述接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐的重量为保水、保肥的缓释肥总重量的5%～10%，所述基肥的重量为保水、保肥的缓释肥总重量的80%～90%，且其制备步骤如下：（1）制备磷酯化羟乙基纤维素：羟乙基纤维素和磷酸进行磷酯化反应，且磷酯化率为5%～10%；（2）制备接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐：醋酸乙烯酯聚合后，进行醇解，然后进行顺丁烯二酸酐单酯化接枝和铵盐化，且接枝率为1%～2%；（3）将磷酯化的羟乙基纤维素、接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐和基肥进行复混或包覆。
2.根据权利要求1所述的一种保水、保肥的缓释肥，其特征在于：步骤（1）所述磷酯化的羟乙基纤维素按照以下流程制备：将纤维素短绒浸泡于30%碱液中，0.5h后取出压榨，压榨到含碱水比例达1∶2.8，进行粉碎，粉碎的碱纤维素投入到反应釜中，用氮气置换空气，送入冷却的环氧乙烷，反应釜冷却保持25℃反应2h，得到羟乙基纤维素粗品，粗品用酒精溶剂洗涤，加入乙酸中和至pH=4～6，产品用水洗，脱水、干燥、粉碎，产品投入反应釜，加入浓磷酸,加入量为按产品重量的5%～10%，保持在70～90℃，进行酯化，反应2h，脱水、干燥，得到磷酯化的羟乙基纤维素。
3.根据权利要求1所述的一种保水、保肥的缓释肥，其特征在于：步骤（2）所述接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐，按照以下流程制备：配制6%KOH的乙醇溶液，保持在室温条件下，缓慢加入25%醋酸乙烯酯溶液，加入0.1%～0.6%的偶氮二异丁腈引发剂，原料滴加过程中不断搅拌，防止有凝胶生成，滴加完毕，保持温度反应2h，冷却、过滤，得到白色或淡黄色固体，固体在反应釜中用5～10%的NaOH的甲醇溶液醇解，产物用醋酸中和至pH=6～7，再用70%的乙醇洗涤，过滤、干燥，然后加入顺丁烯二酸酐,加入量为重量的3%～5%，保持温度在80℃进行酯化接枝，然后加入8%的碳酸氢铵进行铵盐化，干燥、粉碎，得到接枝后的聚乙烯醇丁烯二酸单酯铵盐。
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