CN104292028A - 一种水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法，属于肥料技术领域。包括如下步骤：将聚（α-苹果酸）、聚乙二醇混合后分散于三氯甲烷中，升温搅拌，再加入1-乙基-（3-二甲基氨丙基）碳二亚胺盐酸盐，边搅拌边反应，得到浓缩液；将浓缩液加入至石油醚，滤取沉淀物，用水冲洗沉淀物，再进行干燥后，得到基体材料；将尿素、磷酸铵、硫酸铵分散于水中，再升温后，加入淀粉，搅拌均匀后，冷却后，将析出的固体物滤出，得到淀粉包覆的肥料晶体；将基体材料、淀粉包覆的肥料晶体与水混合，再边搅拌边滴加由环糊精配置成的水溶液，滴加完毕后，进行超声反应，反应结束后，静置，即得可降解材料包覆的肥料。

Description

一种水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法

 

技术领域

    本发明涉及一种水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法，属于肥料技术领域。

 

背景技术

目前我国氮、磷、钾化肥利用率分别为30%-35%、10%-20%和35%-50%，低于发达国家10-15个百分点。在此基础上，开发控释肥对于减少肥料用量、减少环境污染有着重要的意义。控释肥的优势包括有：1. 肥料养分释放速率与作物需肥规律基本吻合：减少施肥次数、节约劳动成本播种前一次施用，可满足作物整个生长期的需求，减轻了农民为追肥而付出的人力、物力和财力支出。2. 养分利用率高，对环境无污染：与等氮、磷、钾普通肥料相比，氮肥利用率提高一倍以上，大大减少肥料养分损失。3. 改善农产品品质，提高经济效益：可提高农作物蛋白质、脂肪等含量，提高蔬菜、瓜果的可溶性糖、维生素C、氨基酸含量，提高糖、酸比，从而改善作物品质，提高其营养价值和经济效益。尤其是茄果类蔬菜及瓜果。表现为个大、形正、色艳、口感好，并能提前上市。

CN1228279C公开一种多功能甲壳素缓释肥料，该发明的成品为直径1.0～5.0毫米的颗粒，由15～80％(wt)的肥料组分、10～80％(wt)含甲壳素的粉末、5～35％(wt)的粘结剂、0～40％(wt)的填充剂、0～20％(wt)的活性成分、0～10％(wt)的密封剂组成，通过造粒或包裹工艺制备而得。该肥料中使用了粘结剂、甲壳素，导致成本较高，而且缓释效果不好。

 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：肥料在土壤中易被雨水冲淋而流失。

技术方案：

一种水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法，包括如下步骤：

第1步、按重量份计，将聚（α-苹果酸）50～80份、聚乙二醇20～30份混合后分散于三氯甲烷300～400份中，升温搅拌，再加入1-乙基-（3-二甲基氨丙基）碳二亚胺盐酸盐5～8份，边搅拌边反应，得到浓缩液；

第2步、将浓缩液加入至石油醚300～400份，滤取沉淀物，用水冲洗沉淀物，再进行干燥后，得到基体材料；

第3步、将尿素20～30份、磷酸铵10～20份、硫酸铵10～20份分散于100～120份水中，再升温后，加入淀粉30～40份，搅拌均匀后，冷却后，将析出的固体物滤出，得到淀粉包覆的肥料晶体；

第4步、将基体材料、淀粉包覆的肥料晶体与水100～200份混合，再边搅拌边滴加由环糊精配置成的水溶液，滴加完毕后，进行超声反应，反应结束后，静置至少10小时，即得可降解材料包覆的肥料。

所述的第1步中的升温搅拌的步骤中，升温温度是40～50℃，搅拌时间0.5～1小时。

所述的第1步中，反应时间是35～45℃，反应时间1～2小时。

所述的第2步中的干燥时间是110～120℃，干燥时间4～6小时。

所述的第3步中的升温温度是80～90℃，冷却温度1～3℃。

所述的第4步中，超声反应时间是20～40 min，反应时间温度10～20℃。

所述的第4步中，环糊精是指β环糊精，由环糊精配置成的水溶液的浓度是50～80g/L。

 

有益效果

    本发明通过将肥料晶体包覆于淀粉中，再将淀粉与可降解的生物材料形成网状结构，可以有效地提高其在土壤中的缓释性能，并且具有自然降解性。

 

具体实施方式

 

实施例1 水溶性可降解材料包覆的肥料的制备

步骤：

第1步、将聚（α-苹果酸）50g、聚乙二醇20g混合后分散于三氯甲烷300g中，升温搅拌，升温温度是40℃，搅拌时间0.5小时，再加入1-乙基-（3-二甲基氨丙基）碳二亚胺盐酸盐5g，边搅拌边反应，反应时间是35℃，反应时间1小时，得到浓缩液；

第2步、将浓缩液加入至石油醚300g，滤取沉淀物，用水冲洗沉淀物，再进行干燥后，得到基体材料，干燥时间是110℃，干燥时间4小时；

第3步、将尿素20g、磷酸铵10g、硫酸铵10g分散于100g水中，再升温，升温温度是80℃，再加入淀粉30g，搅拌均匀后，冷却，冷却温度1℃，将析出的固体物滤出，得到淀粉包覆的肥料晶体；

第4步、将基体材料、淀粉包覆的肥料晶体与水200g混合，再边搅拌边滴加由β环糊精配置成的水溶液(80g/L)，滴加完毕后，进行超声反应，超声反应时间是40 min，反应时间温度20℃，反应结束后，静置至少10小时，即得可降解材料包覆的肥料。

 

实施例2 水溶性可降解材料包覆的肥料的制备

步骤：

第1步、将聚（α-苹果酸）80g、聚乙二醇30g混合后分散于三氯甲烷400g中，升温搅拌，升温温度是50℃，搅拌时间1小时，再加入1-乙基-（3-二甲基氨丙基）碳二亚胺盐酸盐8g，边搅拌边反应，反应时间是45℃，反应时间2小时，得到浓缩液；

第2步、将浓缩液加入至石油醚400g，滤取沉淀物，用水冲洗沉淀物，再进行干燥后，得到基体材料，干燥时间是120℃，干燥时间6小时；

第3步、将尿素30g、磷酸铵20g、硫酸铵20g分散于120g水中，再升温，升温温度是90℃，再加入淀粉40g，搅拌均匀后，冷却，冷却温度3℃，将析出的固体物滤出，得到淀粉包覆的肥料晶体；

第4步、将基体材料、淀粉包覆的肥料晶体与水200g混合，再边搅拌边滴加由β环糊精配置成的水溶液(80g/L)，滴加完毕后，进行超声反应，超声反应时间是40 min，反应时间温度20℃，反应结束后，静置至少10小时，即得可降解材料包覆的肥料。

 

实施例3水溶性可降解材料包覆的肥料的制备

步骤：

第1步、将聚（α-苹果酸）70g、聚乙二醇25g混合后分散于三氯甲烷350g中，升温搅拌，升温温度是45℃，搅拌时间0.7小时，再加入1-乙基-（3-二甲基氨丙基）碳二亚胺盐酸盐7g，边搅拌边反应，反应时间是40℃，反应时间2小时，得到浓缩液；

第2步、将浓缩液加入至石油醚350g，滤取沉淀物，用水冲洗沉淀物，再进行干燥后，得到基体材料，干燥时间是115℃，干燥时间5小时；

第3步、将尿素25g、磷酸铵15g、硫酸铵15g分散于110g水中，再升温，升温温度是85℃，再加入淀粉35g，搅拌均匀后，冷却，冷却温度2℃，将析出的固体物滤出，得到淀粉包覆的肥料晶体；

第4步、将基体材料、淀粉包覆的肥料晶体与水150g混合，再边搅拌边滴加由β环糊精配置成的水溶液(70g/L)，滴加完毕后，进行超声反应，超声反应时间是30 min，反应时间温度15℃，反应结束后，静置至少10小时，即得可降解材料包覆的肥料。

 

对照例1

与实施例3的区别在于：未加入淀粉。

第1步、将聚（α-苹果酸）70g、聚乙二醇25g混合后分散于三氯甲烷350g中，升温搅拌，升温温度是45℃，搅拌时间0.7小时，再加入1-乙基-（3-二甲基氨丙基）碳二亚胺盐酸盐7g，边搅拌边反应，反应时间是40℃，反应时间2小时，得到浓缩液；

第2步、将浓缩液加入至石油醚350g，滤取沉淀物，用水冲洗沉淀物，再进行干燥后，得到基体材料，干燥时间是115℃，干燥时间5小时；

第3步、将尿素25g、磷酸铵15g、硫酸铵15g分散于110g水中，再升温，升温温度是85℃，搅拌均匀后，冷却，冷却温度2℃，将析出的固体物滤出，得到肥料晶体；

第4步、将基体材料、肥料晶体与水150g混合，再边搅拌边滴加由β环糊精配置成的水溶液(70g/L)，滴加完毕后，进行超声反应，超声反应时间是30 min，反应时间温度15℃，反应结束后，静置至少10小时，即得可降解材料包覆的肥料。

 

对照例2

与实施例3的区别在于：第3步中未经过加热、冷却结晶的过程。

步骤：

第1步、将聚（α-苹果酸）70g、聚乙二醇25g混合后分散于三氯甲烷350g中，升温搅拌，升温温度是45℃，搅拌时间0.7小时，再加入1-乙基-（3-二甲基氨丙基）碳二亚胺盐酸盐7g，边搅拌边反应，反应时间是40℃，反应时间2小时，得到浓缩液；

第2步、将浓缩液加入至石油醚350g，滤取沉淀物，用水冲洗沉淀物，再进行干燥后，得到基体材料，干燥时间是115℃，干燥时间5小时；

第3步、将尿素25g、磷酸铵15g、硫酸铵15g分散于110g水中，再加入淀粉35g，搅拌均匀后，将固体物滤出，得到肥料晶体；

第4步、将基体材料、肥料晶体与水150g混合，再边搅拌边滴加由β环糊精配置成的水溶液(70g/L)，滴加完毕后，进行超声反应，超声反应时间是30 min，反应时间温度15℃，反应结束后，静置至少10小时，即得可降解材料包覆的肥料。

 

对照例3

与实施例3的区别在于：尿素、磷酸铵、硫酸铵、淀粉都是在第4步中加入。

步骤：

第1步、将聚（α-苹果酸）70g、聚乙二醇25g混合后分散于三氯甲烷350g中，升温搅拌，升温温度是45℃，搅拌时间0.7小时，再加入1-乙基-（3-二甲基氨丙基）碳二亚胺盐酸盐7g，边搅拌边反应，反应时间是40℃，反应时间2小时，得到浓缩液；

第2步、将浓缩液加入至石油醚350g，滤取沉淀物，用水冲洗沉淀物，再进行干燥后，得到基体材料，干燥时间是115℃，干燥时间5小时；

第3步、将基体材料、尿素25g、磷酸铵15g、硫酸铵15g、淀粉35g与水150g混合，再边搅拌边滴加由β环糊精配置成的水溶液(70g/L)，滴加完毕后，进行超声反应，超声反应时间是30 min，反应时间温度15℃，反应结束后，静置至少10小时，即得可降解材料包覆的肥料。

 

评价方法

称取制备的可降解材料包覆的肥料约10g(称准至0.01g)放入100目尼龙纱网做成的小袋中，封口后，将小袋放入250mL玻璃瓶或塑料瓶中，加入200mL水，加盖密封，分别置于25℃的生化恒温培养箱中，取样时间为每2天取一次样，即第0天、第2天、第4天……，直至N元素累积养分溶出率达80％以上视为释放完全。取样时，将瓶上下颠倒三次，使瓶内的液体浓度一致，移入250mL 容量瓶中， 冷却至室温后定容至刻度，以备测定养分用。然后，向装有试料小袋的瓶中再加入200mL水，加盖密封后放入生化恒温培养箱继续培养。其中，N元素测定采用GB/T 8572-2001 的方法。

降解性评价 ：准确称取制备的包膜控释肥料包膜材料，埋入天然土壤环境中，埋入深度为 10cm。每隔1个月取一次样品，清洗干净材料表面泥土，干燥称重，计算材料失重率。材料失重率Wl＝W0-Wt/W0×100％，W0为材料初始质量，Wt为t时刻从土壤中去除的材料质量。

以上各实施例和对照例的肥料的控释期和12个月的失重率数据如下：

	控释期   /天	失重率   /%
			实施例1	30天	36
实施例2	30天	34
			实施例3	36天	42
对照例1	18天	40
			对照例2	16天	42
对照例3	18天	40

从表中可以看出，本发明提供的肥料具有良好的释控性能，通过对照例1和实施例进行对比可以看出，通过将淀粉与肥料无机盐共沉淀之后，可以形成良好的淀粉包覆的肥料，在将其与水凝胶进行混合之后，可以形成较好的凝胶肥料，提高缓慢释放的性能。通过对照例2和实施例进行对比可以看出，如果不进行无机盐与淀粉的升温后的混合结晶析出，就无法形成良好的包覆形态，导致缓释效果下降。通过实施例与对照例3可以看出，如果不通过淀粉与无机盐的共包覆，就无法使无机盐形成良好的形态，将无机盐直接溶入水凝胶之后，产生的缓释效果不如将其包覆于淀粉之中。

Claims (7)

1.一种水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第1步、按重量份计，将聚（α-苹果酸）50～80份、聚乙二醇20～30份混合后分散于三氯甲烷300～400份中，升温搅拌，再加入1-乙基-（3-二甲基氨丙基）碳二亚胺盐酸盐5～8份，边搅拌边反应，得到浓缩液；

第2步、将浓缩液加入至石油醚300～400份，滤取沉淀物，用水冲洗沉淀物，再进行干燥后，得到基体材料；

第3步、将尿素20～30份、磷酸铵10～20份、硫酸铵10～20份分散于100～120份水中，再升温后，加入淀粉30～40份，搅拌均匀后，冷却后，将析出的固体物滤出，得到淀粉包覆的肥料晶体；

第4步、将基体材料、淀粉包覆的肥料晶体与水100～200份混合，再边搅拌边滴加由环糊精配置成的水溶液，滴加完毕后，进行超声反应，反应结束后，静置至少10小时，即得可降解材料包覆的肥料。

2.根据权利要求1所述的水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中的升温搅拌的步骤中，升温温度是40～50℃，搅拌时间0.5～1小时。

3.根据权利要求1所述的水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，反应时间是35～45℃，反应时间1～2小时。

4.根据权利要求1所述的水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法，其特征在于：所述的第2步中的干燥时间是110～120℃，干燥时间4～6小时。

5.根据权利要求1所述的水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法，其特征在于：所述的第3步中的升温温度是80～90℃，冷却温度1～3℃。

6.根据权利要求1所述的水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法，其特征在于：所述的第4步中，超声反应时间是20～40 min，反应时间温度10～20℃。

7.根据权利要求1所述的水溶性可降解材料包覆的肥料的制备方法，其特征在于：所述的第4步中，环糊精是指β环糊精，由环糊精配置成的水溶液的浓度是50～80g/L。