CN107915524A - 一种椰糠基大孔型缓释保水剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种椰糠基缓释保水剂及生产方法。其主要步骤为：以丙烯酸、椰糠、腐殖酸、含钾离子的碱盐为主要聚合原料，添加交联剂及引发剂，同时加入氮肥、利用化学共聚、交联反应把肥料直接包裹在三维网络体系中，在体系中加入表面活性剂形成胶束，生成大孔结构，不仅增加网络容量，而且可以通过设定孔隙的多少和孔径的大小来调节缓释速率。本制剂是一种集保水与缓释肥料于一身的保水型缓释肥料制剂。利用该工艺生产的缓释肥料制剂含有腐殖酸、钾肥、氮肥、生物质多种营养元素，同时具有吸水、保水、缓释肥料性能，使肥效持续期长，生产过程中不使用有毒、不易降解的物质，生产工艺简单、成本较低，因而具有很好的推广使用价值。

Description

一种椰糠基大孔型缓释保水剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种椰糠基大孔型缓释保水剂制备方法，属于水肥一体化技术和农业领域。

背景技术

我国水资源人均占有率低、时空分部不均、水污染严重；耕地人均占有率低、土壤荒漠化严重(盐渍化、水土流失、沙化)；蔬菜安全问题突出以及肥料利用率低。针对以上问题，我国近年来大力发展保水剂技术，缓释肥技术，无土栽培技术来缓解水资源短缺，化肥利用率不高，土地退化问题。

高吸水性树脂(又名保水剂)是一种由亲水性单体(主要是丙烯酸类单体)交联而成，具有三维网络结构的高分子聚合物。聚合时形成的三维网络能包裹特定的客体分子，形成复合物。保水剂的特点是遇水溶胀，形成凝胶，溶胀的凝胶会对包裹或结合的客体分子溶解扩散产生阻碍效应，从而减小其释放速度，使制得的产品既有一定的吸水、保水、保墒性，又有一定的缓释性。有研究表明，丙烯酸类材料及其衍生物聚合时可以呈现不同的刚性、硬度及黏度，是一类重要的缓/控释材料。传统的保水剂因为成本高，功能单一限制了其大规模推广使用。在生产原料中引入廉价的天然高分子，并在网络中包裹廉价的肥料，在降低产品成本的同时，赋予了其缓释肥料的功能。而发泡剂的引入，可以形成可控的孔隙结构，增加了三维网络等量，并且可以通过调整空洞的多少和孔径的大小来控制缓释的速度。

椰糠作为无土栽培最常用的一种培养基质，为有机质，不含病原体，无化学添加剂，符合环保要求。主要成分是纤维素和木质素，含有丰富的羟基，可以参与接枝聚合反应生成三维网络结构。椰糠的保水能力不强，容易造成积水，导致作物烂根。通过椰糠接枝聚丙烯酸生成大孔三维网络结构，增加了基质的吸水保水能力，可以解决作物烂根问题，减少无土栽培的施工费用。

发明内容

本发明的目的是提供一种椰糠基大孔型缓释保水剂的制备方法。以椰糠和丙烯酸类单体为原料，在化学聚合过程中引入肥料，通过包埋、吸附和键合作用，把肥料包裹在其三维网络结构中，得到同时具有吸水、缓释肥料性能的保水制剂。通过引入发泡剂生成大孔结构，并且可以通过调整空洞的多少和孔径的大小来控制缓释的速度。

其技术方案是

一种椰糠基大孔型缓释保水剂，其特征在于：原料的重量分数为：丙烯酸100份，椰糠5～30份，氮肥1-200份，发泡剂0.005-0.05份，引发剂0.05～1.0份，交联剂0.05～1.0份。

所述肥料是指农业生产中使用的氮肥、钾肥、有机肥等促进作物正常生长等为目的的各类天然或合成化学品。

所述交联剂为N,N–亚甲基双丙烯酰胺，二甲基二烯丙基氯化铵，三烯丙基甲基氯化铵或四烯丙基氯化铵中的一种或多种组合。

所述引发剂为硝酸铈铵、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种或多种组合。

所述发泡剂为十二烷基硫酸钠，脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚，松香皂类发泡剂等。

通过本发明的方法制备的保水型缓释农药制剂施入土壤具有如下优点：

(1)本发明通过引入廉价的椰糠和氮肥,大幅度的降低了保水剂的生产成本，为大规模的农田推广创造了条件。

(2)孔隙结构的生成,增大了三维网络的容量，提高了制剂的吸水、保水性能。并通过设定孔洞的多少和孔径大小实现了缓释速率的可控。

(3)本发明是一种缓释肥料制剂，施入土壤能够延缓肥料成分的释放，降低肥料因风吹、日晒、雨淋的损失，提高肥料的利用率。

(4)保水型缓释肥料制剂具有一定的保水剂功能，其吸水倍率为200-600g/g，吸生理盐水倍率为40-70g/g，施入土壤能够吸水、保水，在植物需要时，其吸纳的水分可被植物吸收利用，提高土壤水分利用效率。

(5)保水型缓释农药制剂施入土壤后，在植物根际周围形成“水肥储存库”，能减少水肥流失，延长肥效，提高作物水分吸收、肥料有效成分利用效率，节约了水肥用量，降低了农业生产成本。

本发明中制备方法利用现有的保水剂生产设备，工艺简单，不使用有机溶剂，无污染，运行成本低。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制实施例1

10吨聚合釜中，首先加入1.8吨质量百分数为50％的氢氧化钾水溶液，加入400公斤椰糠，搅拌使其混合均匀，夹套通入自来水冷却，依次加入3.5吨去离子水，1.5吨丙烯酸，保持搅拌，加入3公斤N,N–亚甲基双丙烯酰胺，搅拌使其完全溶解，再加入50克十二烷基硫酸钠，从釜底通氮10分钟，混合均匀，加入引发剂，反应保持1-3小时得到棕色凝胶状聚合产物，后经造粒、烘干、研磨、过筛，即得椰糠复合保水制剂。产品每克吸自来水300g，吸0.9％生理盐水46g。

实施例2

10吨聚合釜中，首先加入1.8吨质量百分数为50％的氢氧化钾水溶液，加入200公斤椰糠，搅拌使其混合均匀，夹套通入自来水冷却，依次加入3.5吨去离子水，1.5吨丙烯酸，保持搅拌，加入3公斤N,N–亚甲基双丙烯酰胺，搅拌使其完全溶解，加入500公斤尿素，搅拌使其完全溶解，再加入50克十二烷基硫酸钠，从釜底通氮10分钟，混合均匀，加入引发剂，反应保持1-3小时得到棕色凝胶状聚合产物，后经造粒、烘干、研磨、过筛，即得包裹有肥料的复合保水制剂。产品每克吸自来水280g，吸0.9％生理盐水42g。

Claims (1)

1.一种椰糠基大孔型缓释保水剂制剂，其特征在于：原料的重量分数为：丙烯酸100份，椰糠5～30份，氮肥1-200份，发泡剂0.005-0.05份，引发剂0.05～1.0份，交联剂0.05～1.0份。

所述交联剂为N,N–亚甲基双丙烯酰胺，二甲基二烯丙基氯化铵，三烯丙基甲基氯化铵或四烯丙基氯化铵中的一种或多种组合。

所述引发剂为硝酸铈铵、过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的一种或多种组合。

所述发泡剂为十二烷基硫酸钠，脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚，松香皂类发泡剂等。

一种椰糠基大孔型缓释保水剂的制备方法：

用一定浓度氢氧化钾浸泡椰糠，配制质量百分数为20～50％丙烯酸溶液，然后用浸泡椰糠的氢氧化钾中和丙烯酸，中和度为20％～90％，加入交联剂，使其充分溶解。然后加入氮肥，搅拌均匀，得到丙烯酸、椰糠与肥料的固-液混合物。加入表面活性剂，保持搅拌，通氮除氧5-15min，加入引发剂，反应保持1-3h得到凝胶状聚合产物，后经烘干、研磨、过筛，即得包裹有肥料的复合保水制剂。其中，上述所用椰糠的粒径为0.1mm以下。