CN104447133B - 一种天然高分子缓释氮肥及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天然高分子缓释氮肥及其制备方法，具体讲是将具有来源广，可再生的天然易降解的木质素与过氧化脲在利用双螺杆挤出机挤出的过程中进行氧化、接枝反应，得到酰胺化木质素高分子化合物，再与增效剂和粘结剂混合后经造粒得到一种新型高分子缓释氮肥，该氮肥具有肥效释放稳定持久，肥效好，利用率高，成本低廉，易降解，能改善土壤环境的优点。
Description
技术领域
本发明涉及农用化肥领域，具体涉及一种天然高分子缓释氮肥及其制备方法。
背景技术
肥料是一种重要的农业生产资料，对保证农业持续稳定发展，起着至关重要的作用。近年来，由于植物营养与施肥研究领域的不断拓展和化学肥料生产新工艺的持续创新，肥料市场需求正在发生变化，现代农业的发展对肥料也有了多样化、多功能的要求，因而开发新型肥料，为农业提供高效、优质的肥料产品，是建设现代农业的极为重要的组成部分。
目前国内所使用的氮肥利用率只有30%-40%，存在肥效期短，养分损失严重等缺陷，因此，缓释氮肥的出现解决了这些问题，现今市场或资料中缓释氮肥的制备大多是在氮肥中物理添加或在其颗粒表面包被上溶解度较小或能控制养分释放速率的物质形成一种新型的长效氮肥。这种新型氮肥具有施肥次数减少，施肥技术简化，肥料损失少的优点，氮肥的利用率可达60% ～ 70%。但同样存在缺陷，如有突释，肥效释放不稳定等。
中国专利公开号CN102351598A 公开了一种木质素颗粒复合肥的制备方法，该发明是以碱木质素与甲醛反应制木质素交联体，然后固定负载氮、磷、钾和微量元素，制成木质素颗粒复合肥。该方法解决了无机化肥使用导致土壤中腐殖土逐渐减少和地下水被无机肥料中的氮、磷、钾和微量元素污染的问题，制备工艺简单，价格低廉，但由于采用物理方法固定负载氮、磷、钾和微量元素，存在在肥效突释，肥效释放不稳定的缺陷。
中国专利公开号CN101037368A 公开了一种生物可降解型自控缓释肥料，该发明是利用在尿素或复混肥颗粒表面均匀喷涂一层水溶性高分子聚合物的控释层制成，高分子聚合物由纤维素，氧化淀粉，聚乙烯醇，聚氨酯预聚物，环氧树脂，环氧树脂固化剂，交联剂，乳化剂，引发剂，去离子水按一定配比聚合制成。该发明具有节肥，省工，减少环境污染的优点，但由于是采用物理包膜的方法在尿素或复混肥颗粒表面均匀喷涂一层水溶性高分子聚合物的控释层，从而存在肥效突释，肥效释放不稳定的缺陷。
中国专利公开号CN103396266A 公开了本发明公开了一种有机质缓释尿素及制备工艺。该方法以木素磺酸钙盐、亚甲基二脲为原料。采用涂布造粒得到产品，解决了普通化肥使用过程中的流失和污染问题，但由于采用物理涂布造粒得到产品，同样存在而存在肥效突释，肥效释放不稳定的缺陷。
根据上述，目前缓释肥大多存在肥效突释，肥效释放不稳定的缺陷，因而发明一种具有长久稳定释放肥效的，且对土壤具有改良作用的缓释肥对建设现代农业具有重要意义。
发明内容
针对目前缓释肥存在肥效突释，肥效释放不稳定的缺陷，本发明提出了一种天然高分子缓释氮肥及其制备方法，为实现上述目的，本发明将具有来源广，可再生的天然易降解的木质素与过氧化脲在利用双螺杆挤出机挤出的过程中进行氧化、接枝反应，得到酰胺化木质素高分子化合物，再与增效剂和粘结剂混合后经造粒得到一种新型高分子缓释氮肥，该氮肥具有肥效释放稳定持久，肥效好，利用率高，成本低廉，易降解，能改善土壤环境的优点。
本发明一种天然高分子缓释氮肥，其特征在于是木质素与过氧化脲通过氧化、接枝反应得到的高分子化合物，其分子量为5000-50000，再与增效剂和粘结剂混合造粒得到的一种天然高分子缓释氮肥。
本发明一种天然高分子缓释氮肥的制备方法，其具体制备步骤如下：
（1）. 将木质素与过氧化脲按质量比1-3 ∶ 1 的比例加入高混机中，在200-350r/min的速度下混合3-5min，将得到的混合物用双螺杆挤出机进行挤出，在挤出的过程中，过氧化脲与木质素进行氧化和接枝反应，生成酰胺化木质素，挤出温度为110-130℃，物料在双螺杆挤出机中停留的时间为3-5min，挤出的物料采用风冷的方式冷却；
（2）. 将90-95 重量份的步骤（1）中制得的酰胺化木质素与1-5 重量份的增效剂、1-5重量份的粘接剂混合均匀后，在造粒机中造粒，得到一种天然高分子缓释氮肥。
上述一种天然高分子缓释氮肥的制备方法中所述的增效剂为复硝酚钠、α- 萘乙酸钠、胺鲜酯DA-6、聚天冬氨酸中的一种或多种。
上述一种天然高分子缓释氮肥的制备方法中所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为50 ∶ 1。上述一种天然高分子缓释氮肥的制备方法中所述的粘结剂为聚乙烯醇、糊化淀粉、醋酸酯、丙烯酸酯中的一种或多种。
本发明选取具有来源广，可再生的天然易降解的木质素与过氧化脲在利用双螺杆挤出机挤出的过程中进行氧化、接枝反应，得到酰胺化木质素高分子化合物，通过调节酰胺化木质素的分子量来调节其降解速度，从而控制其肥效的释放速度，提高了肥效的利用率，得到具有一种肥效释放稳定持久，肥效好，利用率高，成本低廉，易降解，能改善土壤环境的新型天然高分子缓释氮肥。该肥料通过酰胺化木质素的降解来释放铵根离子，为农作物提供氮元素，肥效释放稳定持久，利用率能到达77%-86%，且能改善土壤环境，利于农作物的生长。
本发明突出的特点和有益的效果在于：
1、本发明采用天然高分子的降解释放铵根离子的方法来实现肥料中的营养元素的缓释，肥效释放稳定持久，利用率能到达77%-86%。
2、本发明选取了木质素和过氧化脲作为原料，制得的酰胺化木质素具有含氮量高且可控，原材料来源广泛，成本低廉，易降解，能改善土壤环境，利于农作物的生长的优点。
3、本发明制备方法简单可行，生产成本低，质量稳定，易于工业化生产和市场推广应用。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下, 根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更, 均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）. 将木质素与过氧化脲按质量比1 ∶ 1 的比例加入高混机中，在200r/ min的速度下混合5min，将得到的混合物用双螺杆挤出机进行挤出，在挤出的过程中，过氧化脲与木质素进行氧化和接枝反应，生成酰胺化木质素，挤出温度为110℃，物料在双螺杆挤出机中停留的时间为3min，挤出的物料采用风冷的方式冷却；
（2）. 将95 重量份的步骤（1）中制得的酰胺化木质素与2 重量份的复硝酚钠增效剂、3 重量份的聚乙烯醇混合均匀后，在造粒机中造粒，得到一种天然高分子缓释氮肥。
实施例2
（1）. 将木质素与过氧化脲按质量比2 ∶ 1 的比例加入高混机中，在350r/ min的速度下混合5min，将得到的混合物用双螺杆挤出机进行挤出，在挤出的过程中，过氧化脲与木质素进行氧化和接枝反应，生成酰胺化木质素，挤出温度为130℃，物料在双螺杆挤出机中停留的时间为5min，挤出的物料采用风冷的方式冷却；
（2）. 将90 重量份的步骤（1）中制得的酰胺化木质素与5 重量份的α- 萘乙酸钠增效剂、5 重量份的糊化淀粉混合均匀后，在造粒机中造粒，得到一种天然高分子缓释氮肥。
实施例3
（1）. 将木质素与过氧化脲按质量比3 ∶ 1 的比例加入高混机中，在250r/ min的速度下混合4min，将得到的混合物用双螺杆挤出机进行挤出，在挤出的过程中，过氧化脲与木质素进行氧化和接枝反应，生成酰胺化木质素，挤出温度为120℃，物料在双螺杆挤出机中停留的时间为4min，挤出的物料采用风冷的方式冷却；
（2）. 将94 重量份的步骤（1）中制得的酰胺化木质素与3 重量份的胺鲜酯DA-61-5 增效剂，3 重量份的醋酸乙酯粘接剂混合均匀后，在造粒机中造粒，得到一种天然高分子缓释氮肥。
实施例4
（1）. 将木质素与过氧化脲按质量比2 ∶ 1 的比例加入高混机中，在300r/ min的速度下混合5min，将得到的混合物用双螺杆挤出机进行挤出，在挤出的过程中，过氧化脲与木质素进行氧化和接枝反应，生成酰胺化木质素，挤出温度为130℃，物料在双螺杆挤出机中停留的时间为5min，挤出的物料采用风冷的方式冷却；
（2）. 将92 重量份的步骤（1）中制得的酰胺化木质素与5 重量份的聚天冬氨酸增效剂、3 重量份的丙烯酸乙酯混合均匀后，在造粒机中造粒，得到一种天然高分子缓释氮肥。
Claims (3)
1.一种天然高分子缓释氮肥的制备方法，其特征在于是可再生的天然易降解的木质素与过氧化脲在双螺杆挤出机挤出的过程中进行氧化、接枝反应，得到分子量为5000-50000的酰胺化木质素高分子化合物，再与增效剂和粘结剂混合造粒,具体制备方法如下：
（1）将木质素与过氧化脲按质量比1-3∶1的比例加入高混机中，在200-350r/ min的速度下混合3-5min，将得到的混合物用双螺杆挤出机进行挤出，在挤出的过程中，过氧化脲与木质素进行氧化和接枝反应，生成酰胺化木质素，挤出温度为110-130℃，物料在双螺杆挤出机中停留的时间为3-5min，挤出的物料采用风冷的方式冷却；其中所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为50∶1；
（2）将90-95重量份的步骤（1）中制得的酰胺化木质素与1-5重量份的增效剂、1-5重量份的粘结剂混合均匀后，在造粒机中造粒，得到一种天然高分子缓释氮肥。
2.根据权利要求1所述的一种天然高分子缓释氮肥的制备方法，其特征在于所述的增效剂为复硝酚钠、α-萘乙酸钠、胺鲜酯DA-6、聚天冬氨酸中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种天然高分子缓释氮肥的制备方法，其特征在于所述的粘结剂为聚乙烯醇、糊化淀粉、醋酸酯、丙烯酸酯中的一种或多种。
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