CN105110966A - 一种保水肥料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保水肥料及其生产方法，该生产方法包括配制丙烯酸溶液、中和反应、添加丙烯酰胺、聚合反应与造粒干燥等步骤。本发明的保水肥料安全环保，无毒无味，不污染植物、土壤和地下水等，无任何残留有机、无机有害物质；保墒省水，可有效抑制水分蒸发，防止水土流失，可提高水分利用率20％以上，最大增加土壤雨水蓄水保水能力30％以上；能够改善土壤结构，同时促进土壤微生物发育。

Description

一种保水肥料及其生产方法

【技术领域】

本发明属于肥料加工技术领域。更具体地，本发明涉及一种保水肥料；本发明还涉及所述保水肥料的生产方法。

【背景技术】

环保型高效农用保水肥料是指针对农业、林业、园艺等领域需求大量使用保水、节水、节肥材料，而研制的一类新型多功能性高分子复合材料，由于其独特的吸水、保水、保肥和持肥性能，在农林园艺、沙漠治理、农田抗旱生产等方面获得广泛的应用，例如CN101113119A公开了一种保水肥料及其制备方法。该制备方法是丙烯酸单体用氢氧化钾中和，用氨水调节pH，再加入丙烯酰胺、阳离子化合物、交联剂、引发剂，在氮气保护下快速反应，得到高吸水树脂，然后与螯合剂混合复配制成。CN1587211A公开了以颗粒尿素为内核肥料，以丙烯酸、氢氧化钾、交联剂及引发剂为聚合原料，利用化学聚合反应在尿素颗粒表面直接成膜制造交联聚丙烯酸钾保水剂包膜尿素颗粒肥料。

目前，在我国保水肥料研究、应用发展迅速，市场需求量很大，但生产能力很小，所生产的产品功能少、性能低，表现为农田应用价格昂贵。因此亟需创建产品性能好、具有多功能的高效农用保水肥料生产工艺。

本发明人在多年来对高效保水剂的研究和生产试验的基础上，遵循技术先进、工艺可靠、经济合理、系统最优的原则对保水肥料技术进行了充分研究，完成了本发明。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的目的是提供一种保水肥料。

本发明的另一个目的是提供所述保水肥料的生产方法。

[技术方案]

本发明是通过下述技术方案实现的。

本发明涉及一种保水肥料的生产方法。

该生产方法的步骤如下：

A、配制丙烯酸溶液

往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸与水的质量比为1：1.0～1.2再加入水，搅拌溶解，得到一种丙烯酸水溶液；

B、中和反应

往步骤A得到的丙烯酸水溶液中加入中和剂，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸与中和剂的质量比是1：0.5～1.2，搅拌使所述的中和剂溶解，得到一种丙烯酸盐水溶液；

C、添加丙烯酰胺

往步骤B得到的丙烯酸盐水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸盐水溶液中的丙烯酸与丙烯酰胺的质量比是1:0.08～0.12，接着搅拌溶解，得到一种丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液；

D、聚合反应

把交联剂加到在步骤C得到的丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中，所述交联剂的量为丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中丙烯酸质量的0.2～0.5％，搅拌溶解，然后在温度80～130℃的条件下进行放热反应1.0～1.5h，得到一种熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物；在所述的放热反应过程中添加以熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物质量计10～50％复混肥料，利用所述放热反应使其溶解或使用纳米分散设备使其分散，与熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物均匀熔混，经冷却后，得到一种复混肥料均匀分散在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的混合物；

E、造粒干燥

把步骤D得到的混合物送入粉碎机进行粉碎，再通过筛分机筛分得到含有所述复混肥料的粒径为4～6mm的丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物胶粒，接着把所述的丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物胶粒送入微波干燥机中，在温度105～130℃的条件下干燥15～25min，得到所述的保水肥料。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述的丙烯酸用丙烯酸钠、丙烯酸钾、丙烯酸铵或丙烯醇代替。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的中和剂选自碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氢氧化钾或氨水。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述的丙烯酰胺用丁烯酸胺代替。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤D中，所述的交联剂选自三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)、SAC-100交联剂或硫代硫酸钠。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤D中，所述的复混肥料是含有氮磷钾大量营养元素的复混肥料。

根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤D中，所述的纳米分散设备选自超细粉设备、超细磨粉设备、纳米粉碎设备或精细粉碎设备。

本发明还涉及采用所述生产方法得到的保水肥料。所述的保水肥料由所述复混肥料与所述丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物组成，或者所述的保水肥料由所述复混肥料与所述丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物组成。

根据本发明的一种优选实施方式，所述复混肥料的含量是所述丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物或丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物质量的10～50％。

根据本发明的另一种优选实施方式，所述的保水肥料是一种复混肥料纳米粒子以均匀分散方式分布在所述丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物或丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物中的保水肥料。

下面将更详细地描述本发明。

本发明涉及一种保水肥料的生产方法。

该生产方法的步骤如下：

A、配制丙烯酸溶液

往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸与水的质量比为1：1.0～1.2再加入水，搅拌溶解，得到一种丙烯酸水溶液。

丙烯酸是重要的有机合成原料及合成树脂单体，是一种简单不饱和羧酸，由一个乙烯基和一个羧基组成。它具有下述化学结构：

本发明使用的丙烯酸是本技术领域里普遍使用的、在目前化工市场上广泛销售的产品。

在这个步骤中，本发明使用的丙烯酸可以用丙烯酸钠、丙烯酸钾、丙烯酸铵或丙烯醇代替。其中丙烯酸钾、丙烯酸铵都含有植物生长所需要的营养元素。

本发明使用的丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酸钾、丙烯酸铵或丙烯醇都是目前市场上广泛销售的产品。

在本发明中，丙烯酸与水的质量比为大于1：1.0时，则会丙烯酸水溶液浓度过高，不利于后续的聚合反应；丙烯酸与水的质量比小于1：1.2时，则丙烯酸水溶液浓度太低，也不利于后续的聚合反应；因此，丙烯酸与水的质量比为1：1.0～1.2是合理的，优选地，丙烯酸与水的质量比为1：1.06～1.15。

B、中和反应

往步骤A得到的丙烯酸水溶液中加入中和剂，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸与中和剂的质量比是1：0.5～1.2，搅拌使所述的中和剂溶解，得到一种丙烯酸盐水溶液。

在本发明中，所述的中和剂应该理解是凡能与丙烯酸中的-COOH或-OH基成盐，同时对聚丙烯酸与保水肥料不产生不良影响的无机碱，这些无机碱都在本发明的保护范围内。

具体地，本发明使用的中和剂选自碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氢氧化钾或氨水。

优选地，所述的中和剂选自碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氢氧化钾或氨水。

更优选地，所述的中和剂选自碳酸钠、碳酸钾或氨水。

本发明使用的中和剂都是目前市场上销售的产品。

在本发明中，丙烯酸与中和剂的质量比为大于1：0.5时，则丙烯酸水溶液中的丙烯酸中和不完全；丙烯酸与中和剂的质量比小于1：1.2时，则中和剂过量，一部分中和剂没有参与中和反应，这样都对后续聚合反应产生不良影响；因此，丙烯酸与中和剂的质量比为1：0.5～1.2是合理的，优选地，丙烯酸与水的质量比为1：0.8～1.0。

在本发明中，如果使用丙烯酸钠、丙烯酸钾或丙烯酸铵原料时就不需要进行所述的中和反应。

在这个中和步骤中，通常需要将丙烯酸盐水溶液的温度控制在≦35℃，这样能够减少丙烯酸的损失，同时还能够省去冷却设备和冷却用水，降低生产成本。

C、添加丙烯酰胺

往步骤B得到的丙烯酸盐水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸盐水溶液中的丙烯酸与丙烯酰胺的质量比是1:0.08～0.12，接着搅拌溶解，得到一种丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液。

在这个步骤中，往丙烯酸盐水溶液中添加丙烯酰胺的目的在于让丙烯酸盐与丙烯酰胺充分混合，以便让它们能够顺利地进行共聚反应。

在所述丙烯酸盐水溶液中，丙烯酸的质量为1时，如果丙烯酰胺的质量超过0.08-0.12范围时，则丙烯酸盐与丙烯酰胺不能充分反应，造成丙烯酸盐或丙烯酰胺没有完全参与反应，降低其共聚物产率；因此，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为1:0.08～0.12是恰当的。

在这个步骤中，所述的丙烯酰胺可以用丁烯酸胺代替，因为丙烯酰胺与丁烯酸胺在本发明中的作用与效果都是相同的。

使用丁烯酸胺时，得到一种丙烯酸盐和丁烯酰胺共混水溶液。

本发明使用的丙烯酰胺或丁烯酰胺都是目前市场上销售的产品，例如由郑州瑞博化工有限公司销售的丙烯酰胺产品，由成都艾科达化学试剂有限公司销售的丁烯酰胺产品。

D、聚合反应

把交联剂加到在步骤C得到的丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中，所述交联剂的量为丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中丙烯酸质量的0.2～0.5％，搅拌溶解，然后在温度80～130℃的条件下进行放热反应1.0～1.5h，得到一种熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物；在所述的放热反应过程中添加以熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物质量计10～50％复混肥料，利用所述放热反应使其溶解或使用纳米分散设备使其分散，与熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物均匀熔混，经冷却后，得到一种复混肥料均匀分散在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的混合物。

在这个步骤中，反应器采用带条形格的聚丙烯反应盘。丙烯酸与丙烯酰胺在交联剂存在下进行共聚合反应，具体反应可以参见易松海等人在题为“丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚制备耐盐性高吸水树脂”，《功能高分子学报》，16(4)，pp502-506(2003)中描述的聚合反应。

在本发明中，交联剂应该理解是一种能在线型分子间起架桥作用，从而使多个线型分子相互键合交联成网状结构的物质，即凡是能够促进或调节聚合物分子链间共价键形成，同时对本发明保水肥料无任何不利影响的物质都在本发明保护范围内。

本发明使用的交联剂选自三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)、SAC-100交联剂或硫代硫酸钠，它们都是目前市场上销售的产品，例如江苏康乐新材料科技有限公司销售的三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)(CASNO.52234-82-9)产品，上海尤恩化工有限公司销售的SAC-100交联剂产品。

在本发明中，如果所述交联剂的量超过0.2-0.5％范围时，则会出现丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚合时所需要的交联剂不足，共聚合反应进行不彻底，相应地共聚物产率降低，或者造成交联剂过量，引起一些其它副反应，导致共聚物产物不纯，影响其实施效果；因此，所述交联剂的量为0.2～0.5％是合理的。

在放热的聚合反应过程中添加复混肥料，利用所述放热反应使其溶解通过搅拌使肥料以纳米粒子形式均匀分散在聚丙烯酸中，或使用纳米分散设备处理使肥料以纳米粒子形式均匀分散在聚丙烯酸中，这样不但能够显著降低肥料在其生产过程中造成的损失，而且还使本发明的肥料具有更优异的保肥保水性能。

所述的复混肥料是含有氮磷钾大量营养元素的复混肥料。所述的复混肥料例如是由硫酸铵、氯化铵、尿素等氮肥、磷酸一铵、磷酸二铵、钙镁磷肥等磷肥、氯化钾、硫酸钾、磷酸二氢钾等钾肥按照实际生产需要而混配得到的一种肥料。当然，在所述的放热反应过程中添加复混肥料时，也可以根据实际生产需要添加含中量营养元素的肥料与含微量营养元素的肥料。

所述含中量营养元素的肥料例如是含钙肥料，像硝酸钙、碳酸钙、普通过磷酸钙、重过磷酸钙、沉淀磷肥、钢渣磷肥、钙镁磷肥等；含镁肥料，像硫酸镁、氯化镁、磷酸镁铵、钙镁磷肥、白云石、菱镁矿等；含硫肥料，像石膏、硫酸铵、硫酸钾、硫酸镁等

所述含微量营养元素的肥料例如是硼肥，像硼砂、硼镁肥；钼肥，像钼酸铵、钼酸钠；锌肥，像硫酸锌、氧化锌、氯化锌；铜肥，像硫酸铜；锰肥，像硫酸锰、氧化锰；铁肥，像硫酸亚铁、硫酸亚铁铵等。

复混肥料添加量，其中包括含中量营养元素与微量营养元素的肥料的量，是根据作物品种、土壤性质、天气状况等诸多因素确定的，这对于本技术领域的技术人员而言是易于实现的。

所述的纳米分散设备是一种能够使复混肥料颗粒粉碎成纳米粒子并达到分散的设备。本发明使用的纳米分散设备选自超细粉设备、超细磨粉设备、纳米粉碎设备或精细粉碎设备，它们都是目前市场上销售的产品，例如，所述的超细粉设备是由郑州天瑞矿山机械有限公司以商品名3216型悬辊式雷蒙磨销售的产品；所述的超细磨粉设备是由上海西芝矿山工程机械有限公司以商品名上海西芝MTM系列提型磨粉机销售的产品；所述的纳米粉碎设备是由常州市英智机械有限公司公司以商品名陶瓷纳米砂磨机销售的产品；所述的精细粉碎设备是由郑州裕强机械设备有限公司以商品名YQ300超微细粉碎机销售的产品。

如果在步骤C中使用丁烯酰胺时，则这个步骤按照下述方式进行：把交联剂加到在步骤C得到的丙烯酸盐和丁烯酰胺共混水溶液中，所述交联剂的量为丙烯酸盐和丁烯酰胺共混水溶液中丙烯酸质量的0.2～0.5％，搅拌溶解，然后在温度80～130℃的条件下进行放热反应1.0～1.5h，得到一种熔融丙烯酸盐和丁烯酰胺共聚物；在所述的放热反应过程中添加以熔融丙烯酸盐和丁烯酰胺共聚物质量计10～50％复混肥料，利用所述放热反应使其溶解或使用纳米分散设备使其分散，与熔融丙烯酸盐和丁烯酰胺共聚物均匀熔混，经冷却后，得到一种复混肥料均匀分散在丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物中的混合物。

E、造粒干燥

把步骤D得到的混合物送入粉碎机进行粉碎，再通过筛分机筛分得到粒径为4～6mm的丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物胶粒，接着把所述的丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物胶粒送入微波干燥机中，在温度105～130℃的条件下干燥15～25min，得到所述的保水肥料。

本发明使用的造粒机、粉碎设备、筛分设备都是目前农资市场上销售的、肥料加工技术领域里普遍采用的产品。

本发明使用的微波干燥机是目前农资市场上销售的产品。

采用GB15063-2009复混肥料(复混肥料)规定的方法测定，所得到的保水肥料的含水量为以所述保水肥料总重量计5％以下，所述复混肥料的含量是所述丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物或丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物质量的10～50％。

本发明方法具有下述特点：

直接用固体碱进行中和，不需要配碱釜；聚合反应在常温下进行，反应平稳；凝胶产物采用造粒机造粒，生产能力大；含水凝胶流化态干燥，干燥时间短。

本发明具有设备投资少、操作稳定、可连续生产聚丙烯酸铵共聚物和聚丙烯酸钾保水剂的同时，进行热熔复配合成一次成型的农用保水肥料产品，所生产的高效农用保水肥料，产品性能优异、价格低、养分可调，具有干旱、改土、保肥等多功能性。

[有益效果]

本发明的有益效果是：

本发明的保水肥料安全环保，无毒无味，不污染植物、土壤和地下水等，无任何残留有机、无机有害物质；保墒省水，可有效抑制水分蒸发，防止水土流失，可提高水分利用率20％以上，最大增加土壤雨水蓄水保水能力30％以上，提高复混肥料利用率11％以上；能够改善土壤结构，使粘重土壤、漏水肥沙土和次生盐碱土壤得到改良，同时促进土壤微生物发育，提高土壤有机物的周转利用效率；使用寿命长，可反复吸水膨胀和释放收缩；吸水速度快，一般自然水吸至饱和最长时间约为15-40分钟，最快0.4分钟，吸水倍数是自身重量的150-300倍；总养分不低于15％，不但可以及时供给植物根系水分和养分，而且即使在沙漠地区和极端的干旱气候，在年降雨量达200mm时，也可种草植树，提高植物营养水平；蓄水不烂根，吸足水的聚丙烯酸分子膨胀成为水凝胶晶体，即使紧靠植物根系也不会烂根；性能稳定，即使是极端的干旱，也不会倒吸植物水分。

【具体实施方式】

通过下述实施例将能够更好地理解本发明。

实施例1：本发明保水肥的制备

该实施例的实施步骤如下：

A、配制丙烯酸溶液

往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸与水的质量比为1：1.10再加入水，搅拌溶解，得到一种丙烯酸水溶液；

B、中和反应

往步骤A得到的丙烯酸水溶液中加入碳酸氢钠中和剂，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸与中和剂的质量比是1：0.7，搅拌使所述的中和剂溶解，得到一种丙烯酸盐水溶液；

C、添加丙烯酰胺

往步骤B得到的丙烯酸盐水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸盐水溶液中的丙烯酸与丙烯酰胺的质量比是1:0.12，接着搅拌溶解，得到一种丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液；

D、聚合反应

把三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)交联剂加到在步骤C得到的丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中，所述交联剂的量为丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中丙烯酸质量的0.32％，搅拌溶解，然后在温度102℃的条件下进行放热反应1.2h，得到一种熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物；在所述的放热反应过程中添加以熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物质量计26％复混肥料(18-12-10)，搅拌均匀，利用所述放热反应使其溶解，与熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物均匀熔混，经冷却后，得到一种复混肥料均匀分散在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的混合物；

E、造粒干燥

把步骤D得到的混合物进行粉碎、筛分，得到含有所述复混肥料的粒径为4～6mm的丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物胶粒，接着把所述的丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物胶粒送入微波干燥机中，在温度112℃的条件下干燥16min，得到所述的保水肥料。

该实施例制备的保水肥料是一种所述复混肥料纳米粒子以均匀分散方式分布在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的保水肥料。

实施例2：本发明保水肥的制备

该实施例的实施步骤如下：

A、配制丙烯酸钠溶液

往中和釜中加入丙烯酸钠，然后按照丙烯酸钠与水的质量比为1：1.00再加入水，搅拌溶解，得到一种丙烯酸钠水溶液；

C、添加丙烯酰胺

往步骤A得到的丙烯酸钠水溶液中添加丁烯酸胺，所述丙烯酸盐水溶液中的丙烯酸与丁烯酸胺的质量比是1:0.10，接着搅拌溶解，得到一种丙烯酸盐和丁烯酰胺共混水溶液；

D、聚合反应

把SAC-100交联剂加到在步骤C得到的丙烯酸盐和丁烯酰胺共混水溶液中，所述交联剂的量为丙烯酸盐和丁烯酰胺共混水溶液中丙烯酸质量的0.20％，搅拌溶解，然后在温度80℃的条件下进行放热反应1.5h，得到一种熔融丙烯酸盐和丁烯酰胺共聚物；在所述的放热反应过程中添加以熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物质量计50％复混肥料(12-10-8)，再使用纳米分散设备使其分散，与熔融丙烯酸盐和丁烯酰胺共聚物均匀熔混，经冷却后，得到一种所述复混肥料均匀分散在丙烯酸盐和丁烯酰胺共聚物中的混合物；

E、造粒干燥

把步骤D得到的混合物进行粉碎，筛分，得到含有所述复混肥料的粒径为4～6mm的丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物胶粒，接着把所述的丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物胶粒送入微波干燥机中，在温度130℃的条件下干燥15min，得到所述的保水肥料。

该实施例制备的保水肥料是一种所述复混肥料纳米粒子以均匀分散方式分布在丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物中的保水肥料。

实施例3：本发明保水肥的制备

该实施例的实施步骤如下：

A、配制丙烯酸钾溶液

往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸与水的质量比为1：1.05再加入水，搅拌溶解，得到一种丙烯酸水溶液；

B、中和反应

往步骤A得到的丙烯酸水溶液中加入碳酸氢钾中和剂，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸与碳酸氢钾中和剂的质量比是1：0.5，搅拌使所述的中和剂溶解，得到一种丙烯酸盐水溶液；

C、添加丙烯酰胺

往步骤B得到的丙烯酸盐水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸盐水溶液中的丙烯酸与丙烯酰胺的质量比是1:0.11，接着搅拌溶解，得到一种丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液；

D、聚合反应

把硫代硫酸钠交联剂加到在步骤C得到的丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中，所述交联剂的量为丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中丙烯酸质量的0.38％，搅拌溶解，然后在温度112℃的条件下进行放热反应1.3h，得到一种熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物；在所述的放热反应过程中添加以熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物质量计34％(15-15-15)复混肥料，搅拌均匀，再使用纳米分散设备使其分散，经冷却后，得到一种所述复混肥料均匀分散在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的混合物；

E、造粒干燥

把步骤D得到的混合物进行粉碎，筛分，得到含有所述复混肥料的粒径为4～6mm的丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物胶粒，接着把所述的丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物胶粒送入微波干燥机中，在温度118℃的条件下干燥10min，得到所述的保水肥料。

该实施例制备的保水肥料是一种所述复混肥料纳米粒子以均匀分散方式分布在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的保水肥料。

实施例4：本发明保水肥的制备

该实施例的实施步骤如下：

A、配制丙烯酸铵溶液

往中和釜中加入丙烯酸铵，然后按照丙烯酸铵与水的质量比为1：1.20再加入水，搅拌溶解，得到一种丙烯酸铵水溶液；

C、添加丙烯酰胺

往步骤B得到的丙烯酸铵盐水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸盐水溶液中的丙烯酸与丙烯酰胺的质量比是1:0.08，接着搅拌溶解，得到一种丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液；

D、聚合反应

把三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)交联剂加到在步骤C得到的丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中，所述交联剂的量为丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中丙烯酸质量的0.26％，搅拌溶解，然后在温度88℃的条件下进行放热反应1.0h，得到一种熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物；在所述的放热反应过程中添加以熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物质量计10％复混肥料(10-10-5)，利用所述放热反应使其溶解，与熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物均匀熔混，经冷却后，得到一种所述复混肥料均匀分散在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的混合物；

E、造粒干燥

把步骤D得到的混合物进行粉碎，筛分，得到含有所述复混肥料的粒径为4～6mm的丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物胶粒，接着把所述的丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物胶粒送入微波干燥机中，在温度105℃的条件下干燥25min，得到所述的保水肥料。

该实施例制备的保水肥料是一种所述复混肥料纳米粒子以均匀分散方式分布在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的保水肥料。

实施例5：本发明保水肥的制备

该实施例的实施步骤如下：

A、配制丙烯醇溶液

往中和釜中加入丙烯酸钾，然后按照丙烯酸钾与水的质量比为1：1.10再加入水，搅拌溶解，得到一种丙烯酸钾水溶液；

C、添加丙烯酰胺

往步骤B得到的丙烯酸钾水溶液中添加丁烯酸胺，所述丙烯酸钾水溶液中的丙烯酸与丁烯酸胺的质量比是1:0.09，接着搅拌溶解，得到一种丙烯酸盐与丁烯酰胺共混水溶液；

D、聚合反应

把三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)交联剂加到在步骤C得到的丙烯酸盐与丁烯酰胺共混水溶液中，所述交联剂的量为丙烯酸盐与丁烯酰胺共混水溶液中丙烯酸质量的0.44％，搅拌溶解，然后在温度122℃的条件下进行放热反应1.4h，得到一种熔融丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物；在所述的放热反应过程中添加以熔融丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物质量计42％复混肥料(18-10-15)，利用所述放热反应使其溶解，与熔融丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物均匀熔混，经冷却后，得到一种所述复混肥料均匀分散在丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物中的混合物；

E、造粒干燥

把步骤D得到的混合物进行粉碎，筛分，得到含有所述复混肥料的粒径为4～6mm的丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物胶粒，接着把所述的丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物胶粒送入微波干燥机中，在温度124℃的条件下干燥12min，得到所述的保水肥料。

该实施例制备的保水肥料是一种复混肥料纳米粒子以均匀分散方式分布在丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物中的保水肥料。

实施例6：本发明保水肥的制备

该实施例的实施步骤如下：

A、配制丙烯酸溶液

往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸与水的质量比为1：1.16再加入水，搅拌溶解，得到一种丙烯酸水溶液；

B、中和反应

往步骤A得到的丙烯酸水溶液中加入碳酸钾中和剂，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸与中和剂的质量比是1：1.0，搅拌使所述的中和剂溶解，得到一种丙烯酸盐水溶液；

C、添加丙烯酰胺

往步骤B得到的丙烯酸盐水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸盐水溶液中的丙烯酸与丙烯酰胺的质量比是1:0.10，接着搅拌溶解，得到一种丙烯酸盐与丙烯酰胺共混水溶液；

D、聚合反应

把硫代硫酸钠交联剂加到在步骤C得到的丙烯酸盐与丙烯酰胺共混水溶液中，所述交联剂的量为丙烯酸盐与丙烯酰胺共混水溶液中丙烯酸质量的0.50％，搅拌溶解，然后在温度130℃的条件下进行放热反应1.1h，得到一种熔融丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物；在所述的放热反应过程中添加以熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物质量计18％复混肥料(10-8-14)，它含有以复混肥料总重量计2.3％的硫酸铁、硫酸镁、硫酸铜、硼砂、钼酸铵；搅拌均匀，再使用纳米分散设备使其分散，经冷却后，得到一种所述复混肥料均匀分散在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的混合物；

E、造粒干燥

把步骤D得到的混合物进行粉碎，筛分，得到含有所述复混肥料的粒径为4～6mm的丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物胶粒，接着把所述的丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物胶粒送入微波干燥机中，在温度108℃的条件下干燥20min，得到所述的保水肥料。

该实施例制备的保水肥料是一种所述复混肥料纳米粒子以均匀分散方式分布在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的保水肥料。

试验实施例1：本发明保水肥料施用效果

试验地点：北京市通州西集镇；

试验材料：黄瓜种子

试验方法：

A、试验组：实施例3制备的保水肥料；

设二个处理：处理I是2g/盆，折算成100kg/亩；处理II是3g/盆，折算成150kg/亩；每个处理重复3次。

B、对照组：郑州辉瑞化工产品有限公司生产的丙烯酸-丙烯酰胺与实施例3使用的复混肥料(18-12-10)按照重量比75：25均匀混合得到的保水肥料，2g/盆，折算成100kg/亩。

C、空白组：实施例3使用的复混肥料(15-15-15)，它与处理1的复混肥料总量相同，2g/盆，折算成100kg/亩。

试验步骤：在播种前将这些肥料与土壤充分混合，再放置三天。每盆播种20粒黄瓜种籽，播种后立即浇水300毫升/盆。

5月6日浸种、5月9日播种、5月14日出苗、5月18日完全出苗，在出苗20天内没有浇水。出苗率(黄瓜种籽出苗数与黄瓜种籽总数之比)及其生长状况列于表1中。

表1：施用本发明保水肥对黄瓜出苗及苗期的影响

由表1的结果可以清楚看出，与空白组和对照组相比，施用本发明实施例3的保水肥料能够明显提高黄瓜种籽出苗率。黄瓜幼苗生长状况对比结果充分说明了本发明保水肥料具有良好的保水能力，能够显著改善黄瓜苗的生长。

试验实施例2：本发明保水肥料施用效果

试验地点：中国农业科学院

试验方法：土柱模拟法

A、试验组：实施例3制备的保水肥；

设三个处理：处理I是2g/盆，折算成100kg/亩；处理II是3g/盆，折算成150kg/亩；每个处理重复3次。

B、对照组：郑州辉瑞化工产品有限公司生产的丙烯酸-丙烯酰胺与实施例3使用的复混肥料(15-15-15)按照重量比75：25均匀混合得到的保水肥料，2g/盆，折算成100kg/亩。

C、空白组：实施例3使用的复混肥料(15-15-15)，它与处理1的复混肥料总量相同，2g/盆，折算成100kg/亩。

试验步骤：将这些肥料与土壤充分混合，放置一天，再将土壤装入土柱中。向土柱中加水到饱和田间持水量，静置1天使水肥充分同和后再加同量水淋溶。当土壤含水量降至田间持水量40％左右时，再进行第二次浇水和淋溶处理。以同样方式进行第3次淋溶过程。

采用本说明书中描述的方法测定在淋溶前、第一次淋溶、第二次淋溶、第三次淋溶的土壤总养分含量，其测定结果列于表2中：

表2土壤总养分含量测定结果

由表2的结果可以看出，经过3次淋溶后，空白组的总养分含量由16.63％降低到12.66％，而对照组的总养分含量由16.70％降低到13.94％，对照组的保肥性能明显优于空白组，而处理1的总养分含量由16.58％降低到15.32％，处理2的总养分含量由17.22％降低到15.79％，它们的保肥性能明显优于对照组。这些结果说明，使用丙烯酸-丙烯酰胺保水材料能够提高肥料的缓释性能，采用本发明熔融法制备的保水肥料比由保水材料与肥料混合得到的保水肥料在肥料缓释性能方面有极显著的区别，即本发明保水肥料的肥料缓释性能远远优于其它组的肥料缓释性能。

试验实施例3：本发明保水肥料施用效果

试验地点：北京市通州西集镇；

试验材料：油菜种子

试验方法：

A、试验组：实施例3制备的保水肥；

设三个处理：处理I是2g/盆，折算成100kg/亩；处理II是3g/盆，折算成150kg/亩；每个处理重复3次。

B、对照组：郑州辉瑞化工产品有限公司生产的丙烯酸-丙烯酰胺与实施例3使用的复合肥(15-15-15)按照重量比75：25均匀混合得到的保水肥料，2g/盆，折算成100kg/亩。

C、空白组：实施例3使用的复合肥(15-15-15)与处理1的复合肥总量相同，0.5g/盆，折算成25kg/亩。

试验步骤：在播种前将这些肥料与土壤充分混合，浇500ml水，放置一天。每盆播种45粒油菜种籽，覆土。后期不再浇水。

采用本说明书中描述的方法测定播种后第0天，第5天、第10天、第15天、第20天的土壤含水率含量，其土壤含水率的测定结果列于表3中：

表3土壤含水率的测定结果

由表3列出的结果可以看出，在播种后第20天，空白组的土壤含水率为3.10％，而对照组的土壤含水率为7.16％，对照组的保水性能明显优于空白组。在播种后第20天，处理1的土壤含水率为11.48％，处理2的土壤含水率为12.56％，它们的保水性能明显优于对照组。这些结果充分说明，使用丙烯酸-丙烯酰胺保水材料能够提高肥料的保水性能，采用本发明熔融法制备的保水肥料比由保水材料与肥料混合得到的保水肥料在保水性能方面有极显著的区别，即本发明保水肥料的保水性能远远优于其它组的保水性能。由于处理1与处理2的保水性能好，油菜作物能够充分利用这些营养，因此其生长良好，提高其菜籽产量。

Claims (10)

1.一种采用热熔法生产保水肥料的方法，其特征在于该生产方法的步骤如下：

A、配制丙烯酸溶液

往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸与水的质量比为1：1.0～1.2再加入水，搅拌溶解，得到一种丙烯酸水溶液；

B、中和反应

往步骤A得到的丙烯酸水溶液中加入中和剂，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸与中和剂的质量比是1：0.5～1.2，搅拌使所述的中和剂溶解，得到一种丙烯酸盐水溶液；

C、添加丙烯酰胺

往步骤B得到的丙烯酸盐水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸盐水溶液中的丙烯酸与丙烯酰胺的质量比是1:0.08～0.12，接着搅拌溶解，得到一种丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液；

D、聚合反应

把交联剂加到在步骤C得到的丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中，所述交联剂的量为丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中丙烯酸质量的0.2～0.5％，搅拌溶解，然后在温度80～130℃的条件下进行放热反应1.0～1.5h，得到一种熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物；在所述的放热反应过程中添加以熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物质量计10～50％复混肥料，利用所述放热反应使其溶解或使用纳米分散设备使其分散，与熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物均匀熔混，经冷却后，得到一种复混肥料均匀分散在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的混合物；

E、造粒干燥

把步骤D得到的混合物送入粉碎机进行粉碎，再通过筛分机筛分得到含有所述复混肥料的粒径为4～6mm的丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物胶粒，接着把所述的丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物胶粒送入微波干燥机中，在温度105～130℃的条件下干燥15～25min，得到所述的保水肥料。

2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于在步骤A中，所述的丙烯酸用丙烯酸钠、丙烯酸钾、丙烯酸铵或丙烯醇代替。

3.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于在步骤B中，所述的中和剂选自碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氢氧化钾或氨水。

4.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于在步骤C中，所述的丙烯酰胺用丁烯酰胺代替。

5.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于在步骤D中，所述的交联剂选自三羟甲基丙烷-三(3-吖丙啶基丙酸酯)、SAC-100交联剂或硫代硫酸钠。

6.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于在步骤D中，所述的复混肥料是含有氮磷钾营养元素的复混肥料。

7.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于在步骤D中，所述的纳米分散设备选自超细粉设备、超细磨粉设备、纳米粉碎设备或精细粉碎设备。

8.根据权利要求1-7中任一项权利要求所述生产方法得到的保水肥料，其特征在于所述的保水肥料由所述复混肥料与所述丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物组成，或者所述的保水肥料由所述复混肥料与所述丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物组成。

9.根据权利要求8所述的保水肥料，其特征在于所述复混肥料的含量是所述丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物或丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物质量的10～50％。

10.根据权利要求8所述的生产方法，其特征在于它是一种复混肥料纳米粒子以均匀分散方式分布在所述丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物或丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物中的保水肥料。