CN110723990B - 一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法 - Google Patents

一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110723990B
CN110723990B CN201911153167.0A CN201911153167A CN110723990B CN 110723990 B CN110723990 B CN 110723990B CN 201911153167 A CN201911153167 A CN 201911153167A CN 110723990 B CN110723990 B CN 110723990B
Authority
CN
China
Prior art keywords
urea
starch
phosphoric acid
carbamate
slow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911153167.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110723990A (zh
Inventor
张文治
牟忠华
董国华
吴昊
白丽明
隋丽丽
郎坤
郝丽娟
魏铭辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qiqihar University
Original Assignee
Qiqihar University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qiqihar University filed Critical Qiqihar University
Priority to CN201911153167.0A priority Critical patent/CN110723990B/zh
Publication of CN110723990A publication Critical patent/CN110723990A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110723990B publication Critical patent/CN110723990B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C9/00—Fertilisers containing urea or urea compounds
    • C05C9/005—Post-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
    • C05B7/00—Fertilisers based essentially on alkali or ammonium orthophosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pest Control & Pesticides (AREA)
  • Fertilizers (AREA)

Abstract

一种磷酸‑氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，它涉及一种缓释型肥料的制备方法。本发明的目的是要解决现有尿素的利用率低以及其他包覆材料包覆尿素价格高，工艺复杂，成本高，包覆材料污染环境的问题。方法：一、制备磷酸‑氨基甲酸淀粉酯；二、制备纤维素分散液；三、制备纤维素粘结剂溶液；四、包覆，得到磷酸‑氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。本发明工艺简单、可操作性强、低耗能、降低环境的污染、不需要昂贵仪器的生产条件，适合工业化生产和大型农田作物应用。本发明可获得一种磷酸‑氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。

Description

一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种缓释型肥料的制备方法。
背景技术
我国作为一个农业大国，特别是尿素在农业生产中占有非常重要的地位。中国既是尿素的生产大国，也是使用大国，但尿素施入土壤后的利用率不高，主要原因是氮素的挥发和流失。同时，肥料的摄入量太多不仅会引起人力、物力的损失，还会造成严重的环境破坏，主要表现在肥料中未能被吸收利用的营养成分破坏了土壤的品质，由于渗透、冲淋而损失的肥料营养成分汇集在地表层与地下水层，导致水体中硝酸盐及亚硝酸盐含量超标，危害人的身体健康，同时，一部分的氮元素经过化学作用形成一氧化氮排入到大气中，形成酸雨并且破坏臭氧层加剧温室效应。
随着人们生活水平的提高，人们对环保的重视，针对土地应怎样合理施肥的问题，人们有了更高的要求，如何才能够实现“肥料利用率高、增产增收及肥料绿色安全”等问题也引起了世界许多国家的高度重视，因此，为了提高尿素的利用率，保持土壤氮素肥力，减少氮损失及由此产生的坏境污染，并增加作物产量，使用缓释尿素是克服上述缺点的一个重要有效途径。包膜材料通常不与化学肥料发生反应，通过选择不同的包膜材料，可以得到不同的释放性能，适用于不同环境的农业生产中。然而，包膜材料中通过添加有机聚合物或无机物来提高产品性能，但是添加无机物制备的包膜材料会降低包膜材料的强度，使包膜材料比较脆，在实际应用中更容易崩解，同时在生产运输过程中容易损坏，带来经济损失，而在包膜材料中添加有机物，而这些有机物在土壤中不易分解，会给环境和人体带来伤害，同时这些有机溶剂价格偏高、工艺复杂、效率低，会给工业化生产带来成本的提升。
发明内容
本发明的目的是要解决现有尿素的利用率低以及其他包覆材料包覆尿素价格高，工艺复杂，成本高，包覆材料污染环境的问题，而提供一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法。
一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备磷酸-氨基甲酸淀粉酯：
①、将淀粉、磷酸盐和尿素混合均匀，再进行研磨，得到混合粉末；将混合粉末转移到反应釜中，再向反应釜中加入无水乙醇和去离子水，再将反应釜密封进行酯化反应，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品；
步骤一①中所述的淀粉与磷酸盐的质量比为(10.0～50.00):(9.0～45.0)；
步骤一①中所述的淀粉与尿素的质量比为(10.0～50.0):(7.0～35.0)；
步骤一①中所述的淀粉的质量与无水乙醇的体积比为(10g～50g):(10mL～50mL)；
步骤一①中所述的淀粉的质量与去离子水的体积比为(10.0g～50.0g):(2mL～10mL)；
②、首先使用无水乙醇对磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品进行清洗、然后进行干燥，再进行研磨，最后进行干燥，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯；
二、将纤维素加入到蒸馏水中，再在温度为50℃～120℃下搅拌反应，得到纤维素分散液；
步骤二中所述的纤维素的质量与去离子水的体积比为(6.0g～60g):(10mL～50mL)；
三、向纤维素分散液中加入醇、醛和碱，再在温度为30℃～80℃下搅拌反应，冷却至室温，得到纤维素粘结剂溶液；
步骤三中所述的醇与纤维素分散液的体积比为(2～20):(10～50)；
步骤三中所述的醛与纤维素分散液的体积比为(1～10):(10～50)；
步骤三中所述的碱的质量与纤维素分散液的体积比为(1g～10g):(10mL～50mL)；
四、包覆：
①、将尿素浸入到纤维素粘结剂溶液中10min～60min，再取出，得到表面含有纤维素粘结剂的尿素；
②、将表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯混合后加入到旋转蒸发仪中，再在温度为30℃～70℃和压力为0.01MPa～0.1MPa下减压蒸馏30min～120min；
步骤四②中所述的表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯的质量比为(1～5):(10～50)；
③、重复步骤四①～②2次～8次，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。
本发明的原理及优点：
一、磷酸-氨基甲酸淀粉酯作为一种两性淀粉，有着优越的物理化学特性，如高粘度、低糊化温度、强离子吸附能力等。将磷酸氨基甲酸淀粉酯应用于包膜材料，不仅仅可以因为淀粉可自然降解、不污染环境的优点，还因其降解后还可以为土壤提供磷肥和氮肥，使磷酸氨基甲酸淀粉酯作为包膜材料实现最大化的利用率；
二、本发明利用磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素，提高了尿素的利用率和土壤肥力、降低了成本、减少了施肥次数和降低了对环境的污染，实现了资源利用和环境优化的综合发展；
三、本发明提供的一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法是通过在尿素表面喷洒乙基纤维素粘结剂和磷酸-氨基甲酸淀粉酯，通过控制磷酸-氨基甲酸淀粉酯的浓度和磷酸-氨基甲酸淀粉酯的质量及多次包覆的层厚度，获得在水或土壤中具有不同的释放率的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料，能够延长尿素释放时间，改善尿素对环境的污染，并且淀粉衍生物在自然条件下能够降解，形成养料，避免包覆材料的二次污染；
四、本发明使用的磷酸-氨基甲酸淀粉酯在自然条件下能够降解，能够形成养料，提高肥力，避免包覆材料的二次污染；
五、本发明工艺简单、可操作性强、低耗能、降低环境的污染、不需要昂贵仪器的生产条件，适合工业化生产和大型农田作物应用；
六、本发明制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料在土壤中的初期24小时内释放率小于11％。
本发明可获得一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。
附图说明
图1为磷酸氨基甲酸淀粉酯包覆尿素流程图；
图2为红外光谱图，图中1为玉米淀粉的红外光谱曲线，2为实施例一步骤一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯的红外光谱曲线；
图3为淀粉粘度图，图中1为玉米淀粉粘度，2为实施例一步骤一制备的磷酸氨基甲酸淀粉酯的粘度；
图4为淀粉糊化温度图，图中1为玉米淀粉的糊化温度，2为实施例一步骤一制备的磷酸氨基甲酸淀粉酯的糊化温度；
图5为尿素在水中的释放曲线图，图中1为普通尿素在水中的释放曲线，2为对比实施例制备的玉米淀粉包覆尿素缓释型肥料在水中的释放曲线，3为实施例一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料在水中释放曲线；
图6为尿素在土壤中的释放曲线图，图中1为普通尿素在土壤中的释放曲线，2为实施例一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料在土壤中的释放曲线；
图7为玉米淀粉的照片图；
图8为实施例一步骤一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯的照片图；
图9为实施例一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的照片图；
图10为尿素包覆前后的对比图，图中1为尿素，2为实施例一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备磷酸-氨基甲酸淀粉酯：
①、将淀粉、磷酸盐和尿素混合均匀，再进行研磨，得到混合粉末；将混合粉末转移到反应釜中，再向反应釜中加入无水乙醇和去离子水，再将反应釜密封进行酯化反应，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品；
步骤一①中所述的淀粉与磷酸盐的质量比为(10.0～50.00):(9.0～45.0)；
步骤一①中所述的淀粉与尿素的质量比为(10.0～50.0):(7.0～35.0)；
步骤一①中所述的淀粉的质量与无水乙醇的体积比为(10g～50g):(10mL～50mL)；
步骤一①中所述的淀粉的质量与去离子水的体积比为(10.0g～50.0g):(2mL～10mL)；
②、首先使用无水乙醇对磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品进行清洗、然后进行干燥，再进行研磨，最后进行干燥，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯；
二、将纤维素加入到蒸馏水中，再在温度为50℃～120℃下搅拌反应，得到纤维素分散液；
步骤二中所述的纤维素的质量与去离子水的体积比为(6.0g～60g):(10mL～50mL)；
三、向纤维素分散液中加入醇、醛和碱，再在温度为30℃～80℃下搅拌反应，冷却至室温，得到纤维素粘结剂溶液；
步骤三中所述的醇与纤维素分散液的体积比为(2～20):(10～50)；
步骤三中所述的醛与纤维素分散液的体积比为(1～10):(10～50)；
步骤三中所述的碱的质量与纤维素分散液的体积比为(1g～10g):(10mL～50mL)；
四、包覆：
①、将尿素浸入到纤维素粘结剂溶液中10min～60min，再取出，得到表面含有纤维素粘结剂的尿素；
②、将表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯混合后加入到旋转蒸发仪中，再在温度为30℃～70℃和压力为0.01MPa～0.1MPa下减压蒸馏30min～120min；
步骤四②中所述的表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯的质量比为(1～5):(10～50)；
③、重复步骤四①～②2次～8次，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。
本实施方式的原理及优点：
一、磷酸-氨基甲酸淀粉酯作为一种两性淀粉，有着优越的物理化学特性，如高粘度、低糊化温度、强离子吸附能力等。将磷酸氨基甲酸淀粉酯应用于包膜材料，不仅仅可以因为淀粉可自然降解、不污染环境的优点，还因其降解后还可以为土壤提供磷肥和氮肥，使磷酸氨基甲酸淀粉酯作为包膜材料实现最大化的利用率；
二、本实施方式利用磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素，提高了尿素的利用率和土壤肥力、降低了成本、减少了施肥次数和降低了对环境的污染，实现了资源利用和环境优化的综合发展；
三、本实施方式提供的一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法是通过在尿素表面喷洒乙基纤维素粘结剂和磷酸-氨基甲酸淀粉酯，通过控制磷酸-氨基甲酸淀粉酯的浓度和磷酸-氨基甲酸淀粉酯的质量及多次包覆的层厚度，获得在水或土壤中具有不同的释放率的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料，能够延长尿素释放时间，改善尿素对环境的污染，并且淀粉衍生物在自然条件下能够降解，形成养料，避免包覆材料的二次污染；
四、本实施方式使用的磷酸-氨基甲酸淀粉酯在自然条件下能够降解，能够形成养料，提高肥力，避免包覆材料的二次污染；
五、本实施方式工艺简单、可操作性强、低耗能、降低环境的污染、不需要昂贵仪器的生产条件，适合工业化生产和大型农田作物应用；
六、本实施方式制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料在土壤中的初期24小时内释放率小于11％。
本实施方式可获得一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一①中所述的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉或马铃薯淀粉。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一①中所述的研磨时间为30min～60min。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一①中所述的磷酸盐为磷酸二氢钠和磷酸氢二钠中的一种或两种的混合物。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤一中所述的酯化反应的温度为100℃～150℃，酯化反应的时间为5h～13h。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤一②中所述的清洗次数为2次～5次；步骤一②中所述的干燥温度为30℃～70℃，干燥时间为30min～180min；步骤一②中所述的研磨时间为30min～60min。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤二中所述的纤维素为乙基纤维素。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤二中所述的搅拌反应的速度为100r/min～1000r/min，搅拌反应的时间为30min～120min。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤三中所述的醇为丙三醇；所述的醛为质量分数40％甲醛溶液；所述的碱为氢氧化钠。其它步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤三中所述的搅拌速度为100r/min～1000r/min，搅拌时间为30min～90min。其它步骤与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备磷酸-氨基甲酸淀粉酯：
①、将45.10g玉米淀粉、18.25g磷酸盐和15.03g尿素混合均匀，再进行研磨60min，得到混合粉末；将混合粉末转移到反应釜中，再向反应釜中加入10mL无水乙醇和2mL去离子水，再将反应釜密封，再在130℃下进行酯化反应11h，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品；
步骤一①中所述的磷酸盐为磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的混合物，其中磷酸二氢钠与磷酸氢二钠的质量比为1:1；
②、首先使用无水乙醇对磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品进行清洗3次、然后在60℃进行干燥60min，再进行研磨60min，最后在温度为60℃下进行干燥90min，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯；
二、将20.25g乙基纤维素加入到20mL蒸馏水中，再在温度为80℃和搅拌反应的速度为500r/min下搅拌反应50min，得到纤维素分散液；
三、向纤维素分散液中加入10mL丙三醇、5mL质量分数为40％的甲醛溶液和5.010g氢氧化钠，再在温度为80℃和搅拌速度为1000r/min下搅拌反应30min，冷却至室温，得到乙基纤维素粘结剂溶液；
四、包覆：
①、将尿素浸入到乙基纤维素粘结剂溶液中40min，再取出，得到表面含有纤维素粘结剂的尿素；
②、将表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯混合后加入到旋转蒸发仪中，再在温度为50℃和压力为0.05MPa下减压蒸馏90min；
步骤四②中所述的表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯的质量比为1.005:45.03；
③、重复步骤四①～②6次，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。
实施例二：一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备磷酸-氨基甲酸淀粉酯：
①、将45.20g玉米淀粉、18.21g磷酸盐和15.14g尿素混合均匀，再进行研磨60min，得到混合粉末；将混合粉末转移到反应釜中，再向反应釜中加入10mL无水乙醇和2mL去离子水，再将反应釜密封，再在130℃下进行酯化反应7h，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品；
步骤一①中所述的磷酸盐为磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的混合物，其中磷酸二氢钠与磷酸氢二钠的质量比为1:1；
②、首先使用无水乙醇对磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品进行清洗5次、然后在50℃进行干燥90min，再进行研磨60min，最后在温度为60℃下进行干燥120min，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯；
二、将20.10g乙基纤维素加入到20mL蒸馏水中，再在温度为80℃和搅拌反应的速度为600r/min下搅拌反应30min，得到纤维素分散液；
三、向纤维素分散液中加入10mL丙三醇、5mL质量分数为40％的甲醛溶液和5.005g氢氧化钠，再在温度为80℃和搅拌速度为600r/min下搅拌反应30min，冷却至室温，得到乙基纤维素粘结剂溶液；
四、包覆：
①、将尿素浸入到乙基纤维素粘结剂溶液中60min，再取出，得到表面含有纤维素粘结剂的尿素；
②、将表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯混合后加入到旋转蒸发仪中，再在温度为60℃和压力为0.06MPa下减压蒸馏60min；
步骤四②中所述的表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯的质量比为1.010:45.02；
③、重复步骤四①～②5次，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。
实施例三：一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备磷酸-氨基甲酸淀粉酯：
①、将45.18g玉米淀粉、18.16g磷酸盐和15.31g尿素混合均匀，再进行研磨60min，得到混合粉末；将混合粉末转移到反应釜中，再向反应釜中加入10mL无水乙醇和2mL去离子水，再将反应釜密封，再在130℃下进行酯化反应7h，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品；
步骤一①中所述的磷酸盐为磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的混合物，其中磷酸二氢钠与磷酸氢二钠的质量比为1:1；
②、首先使用无水乙醇对磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品进行清洗3次、然后在50℃进行干燥50min，再进行研磨60min，最后在温度为60℃下进行干燥90min，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯；
二、将15.05g乙基纤维素加入到20mL蒸馏水中，再在温度为80℃和搅拌反应的速度为600r/min下搅拌反应60min，得到纤维素分散液；
三、向纤维素分散液中加入10mL丙三醇、5mL质量分数为40％的甲醛溶液和5.005g氢氧化钠，再在温度为80℃和搅拌速度为600r/min下搅拌反应30min，冷却至室温，得到乙基纤维素粘结剂溶液；
四、包覆：
①、将尿素浸入到乙基纤维素粘结剂溶液中40min，再取出，得到表面含有纤维素粘结剂的尿素；
②、将表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯混合后加入到旋转蒸发仪中，再在温度为60℃和压力为0.06MPa下减压蒸馏90min；
步骤四②中所述的表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯的质量比为1.015:45.00；
③、重复步骤四①～②4次，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。
实施例四：一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备磷酸-氨基甲酸淀粉酯：
①、将45.07g玉米淀粉、18.33g磷酸盐和15.26g尿素混合均匀，再进行研磨60min，得到混合粉末；将混合粉末转移到反应釜中，再向反应釜中加入10mL无水乙醇和2mL去离子水，再将反应釜密封，再在130℃下进行酯化反应7h，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品；
步骤一①中所述的磷酸盐为磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的混合物，其中磷酸二氢钠与磷酸氢二钠的质量比为1:1；
②、首先使用无水乙醇对磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品进行清洗3次、然后在70℃进行干燥60min，再进行研磨60min，最后在温度为60℃下进行干燥80min，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯；
二、将20.22g乙基纤维素加入到20mL蒸馏水中，再在温度为80℃和搅拌反应的速度为500r/min下搅拌反应60min，得到纤维素分散液；
三、向纤维素分散液中加入10mL丙三醇、5mL质量分数为40％的甲醛溶液和5.005g氢氧化钠，再在温度为80℃和搅拌速度为600r/min下搅拌反应30min，冷却至室温，得到乙基纤维素粘结剂溶液；
四、包覆：
①、将尿素浸入到乙基纤维素粘结剂溶液中40min，再取出，得到表面含有纤维素粘结剂的尿素；
②、将表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯混合后加入到旋转蒸发仪中，再在温度为60℃和压力为0.05MPa下减压蒸馏30min；
步骤四②中所述的表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯的质量比为1.012:45.05；
③、重复步骤四①～②2次，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。
实施例一至实施例四制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料中尿素的检测：利用尿素在酸性条件下与对二甲氨基苯甲醛能生成柠檬色物质，由此可利用紫外分光光度法测定尿素含量。根据欧洲标准委员会提出的缓释作为缓释肥料应该具有的几个标准：即在25℃下，1)肥料中的养分在初期24小时内的释放率不能超过15％；2)在28天之内的释放率不能超过75％；3)在一段时间内，养分的释放率必须超过75％。
实施例一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料在土壤中的初期释放率为6.3％；
实施例二制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料在土壤中的初期释放率为7.1％；
实施例三制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料在土壤中的初期释放率为7.9％；
实施例四制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料在土壤中的初期释放率为10.7％；
图1为磷酸氨基甲酸淀粉酯包覆尿素流程图；
图2为红外光谱图，图中1为玉米淀粉的红外光谱曲线，2为实施例一步骤一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯的红外光谱曲线；
从图2可知，在1660cm-1处是C＝O键的伸缩振动吸收，在1375cm-1处是P＝O的反振动伸缩，在1015cm-1处是P-O-C的伸缩振动，在931cm-1处是P-O-H的伸缩振动，说明实施例一成功制备了磷酸-氨基甲酸淀粉酯。
图3为淀粉粘度图，图中1为玉米淀粉粘度，2为实施例一步骤一制备的磷酸氨基甲酸淀粉酯的粘度；
从图3中可以证明实施例一步骤一制备的磷酸氨基甲酸淀粉酯的粘度比玉米淀粉粘度大3倍，因此可以利用实施例一步骤一制备的磷酸氨基甲酸淀粉酯的粘性来作为包覆尿素材料。
图4为淀粉糊化温度图，图中1为玉米淀粉的糊化温度，2为实施例一步骤一制备的磷酸氨基甲酸淀粉酯的糊化温度；
对比实施例：玉米淀粉包覆尿素缓释型肥料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、将20.25g乙基纤维素加入到20mL蒸馏水中，再在温度为80℃和搅拌反应的速度为500r/min下搅拌反应50min，得到纤维素分散液；
二、向纤维素分散液中加入10mL丙三醇、5mL质量分数为40％的甲醛溶液和5.010g氢氧化钠，再在温度为80℃和搅拌速度为1000r/min下搅拌反应30min，冷却至室温，得到乙基纤维素粘结剂溶液；
三、包覆：
①、将尿素浸入到乙基纤维素粘结剂溶液中40min，再取出，得到表面含有纤维素粘结剂的尿素；
②、将表面含有纤维素粘结剂的尿素与玉米淀粉混合后加入到旋转蒸发仪中，再在温度为50℃和压力为0.05MPa下减压蒸馏90min；
步骤三②中所述的表面含有纤维素粘结剂的尿素与玉米淀粉的质量比为1.005:45.03；
③、重复步骤三①～②6次，得到玉米淀粉包覆尿素缓释型肥料。
图5为尿素在水中的释放曲线图，图中1为普通尿素在水中的释放曲线，2为对比实施例制备的玉米淀粉包覆尿素缓释型肥料在水中的释放曲线，3为实施例一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料在水中释放曲线；
从图5可知，普通尿素在水中释放速度最快，而对比实施例制备的玉米淀粉包覆尿素缓释型肥料因为其粘性低，在水中分散性高的原因导致其包覆尿素缓释效果差，而磷酸-氨基甲酸淀粉酯因其粘性高、稳定性好使磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料效果较好。
图6为尿素在土壤中的释放曲线图，图中1为普通尿素在土壤中的释放曲线，2为实施例一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料在土壤中的释放曲线；
从图6中可以看出，尿素在土壤中初期就释放完全，而缓释尿素在土壤中释放缓慢。初期释放率比在水中释放慢，因为土壤中游离水存在少，在土壤中游离水与肥料交换率减小，从而降低尿素的释放，而磷酸-氨基甲酸淀粉酯有着较高粘性，使包覆尿素膜有较高的稳定性，减小尿素的释放，从而提高磷酸-氨基甲酸淀粉酯的缓释效果。
图7为玉米淀粉的照片图；
图8为实施例一步骤一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯的照片图；
图9为实施例一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的照片图；
图10为尿素包覆前后的对比图，图中1为尿素，2为实施例一制备的磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。

Claims (6)

1.一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，其特征在于一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法是按以下步骤完成的：
一、制备磷酸-氨基甲酸淀粉酯：
①、将淀粉、磷酸盐和尿素混合均匀，再进行研磨，得到混合粉末；将混合粉末转移到反应釜中，再向反应釜中加入无水乙醇和去离子水，再将反应釜密封进行酯化反应，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品；
步骤一①中所述的淀粉为玉米淀粉；步骤一①中所述的磷酸盐为磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的混合物；
步骤一①中所述的淀粉与磷酸盐的质量比为(10.0～50.00):(9.0～45.0)；
步骤一①中所述的淀粉与尿素的质量比为(10.0～50.0):(7.0～35.0)；
步骤一①中所述的淀粉的质量与无水乙醇的体积比为(10g～50g):(10mL～50mL)；
步骤一①中所述的淀粉的质量与去离子水的体积比为(10.0g～50.0g):(2mL～10mL)；
②、首先使用无水乙醇对磷酸-氨基甲酸淀粉酯粗品进行清洗、然后进行干燥，再进行研磨，最后进行干燥，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯；
二、将纤维素加入到蒸馏水中，再在温度为50℃～120℃下搅拌反应，得到纤维素分散液；
步骤二中所述的纤维素为乙基纤维素；
步骤二中所述的纤维素的质量与去离子水的体积比为(6.0g～60g):(10mL～50mL)；
三、向纤维素分散液中加入醇、醛和碱，再在温度为30℃～80℃下搅拌反应，冷却至室温，得到纤维素粘结剂溶液；
步骤三中所述的醇为丙三醇；所述的醛为质量分数40％甲醛溶液；所述的碱为氢氧化钠；
步骤三中所述的醇与纤维素分散液的体积比为(2～20):(10～50)；
步骤三中所述的醛与纤维素分散液的体积比为(1～10):(10～50)；
步骤三中所述的碱的质量与纤维素分散液的体积比为(1g～10g):(10mL～50mL)；
四、包覆：
①、将尿素浸入到纤维素粘结剂溶液中10min～60min，再取出，得到表面含有纤维素粘结剂的尿素；
②、将表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯混合后加入到旋转蒸发仪中，再在温度为30℃～70℃和压力为0.01MPa～0.1MPa下减压蒸馏30min～120min；
步骤四②中所述的表面含有纤维素粘结剂的尿素与磷酸-氨基甲酸淀粉酯的质量比为(1～5):(10～50)；
③、重复步骤四①～②2次～8次，得到磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的研磨时间为30min～60min。
3.根据权利要求1所述的一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的酯化反应的温度为100℃～150℃，酯化反应的时间为5h～13h。
4.根据权利要求1所述的一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，其特征在于步骤一②中所述的清洗次数为2次～5次；步骤一②中所述的干燥温度为30℃～70℃，干燥时间为30min～180min；步骤一②中所述的研磨时间为30min～60min。
5.根据权利要求1所述的一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的搅拌反应的速度为100r/min～1000r/min，搅拌反应的时间为30min～120min。
6.根据权利要求1所述的一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的搅拌速度为100r/min～1000r/min，搅拌时间为30min～90min。
CN201911153167.0A 2019-11-21 2019-11-21 一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法 Active CN110723990B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911153167.0A CN110723990B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911153167.0A CN110723990B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110723990A CN110723990A (zh) 2020-01-24
CN110723990B true CN110723990B (zh) 2022-05-27

Family

ID=69224663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911153167.0A Active CN110723990B (zh) 2019-11-21 2019-11-21 一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110723990B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1800118A (zh) * 2005-06-21 2006-07-12 华南农业大学 一种包膜控释肥的生产方法
CN103242086A (zh) * 2013-01-17 2013-08-14 山东农业大学 以淀粉液化改性的热固性树脂包膜控释肥料及其制备方法
CN105693356A (zh) * 2014-11-28 2016-06-22 江阴市联业生物科技有限公司 一种醋酸酯淀粉膜控释氮肥的生产工艺
CN108558529A (zh) * 2018-06-12 2018-09-21 华南农业大学 一种生物炭/尿素-醋酸酯淀粉复合膜及其制备和在缓释肥中的应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1800118A (zh) * 2005-06-21 2006-07-12 华南农业大学 一种包膜控释肥的生产方法
CN103242086A (zh) * 2013-01-17 2013-08-14 山东农业大学 以淀粉液化改性的热固性树脂包膜控释肥料及其制备方法
CN105693356A (zh) * 2014-11-28 2016-06-22 江阴市联业生物科技有限公司 一种醋酸酯淀粉膜控释氮肥的生产工艺
CN108558529A (zh) * 2018-06-12 2018-09-21 华南农业大学 一种生物炭/尿素-醋酸酯淀粉复合膜及其制备和在缓释肥中的应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Esterification modified starch by phosphates and urea via alcohol solvothermal route for its potential utilization for urea slow-releasing";Wenzhi Zhang et al.;《International Journal of Biological Macromolecules》;20200925;第163卷;第2448–2456页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110723990A (zh) 2020-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1208289C (zh) 一种应用于缓释肥料的包膜剂及其制备方法
CN104788191B (zh) 一种超强保水抗旱复合肥料及其制备方法
CN104804141B (zh) 一种增肥保水液态地膜及其制备方法
US20190218152A1 (en) Extrusion granulated urea-formaldehyde-based multi-nutrient slow/controlled release fertilizer and preparation method thereof
CN110483165B (zh) 一种包膜缓控肥料及其制备方法
CN107746701B (zh) 一种土壤表面专用抑尘剂的制备方法
CN108516899B (zh) 一种基于生物基粘结剂的功能型缓控释肥核芯及其制备方法
CN1281556C (zh) 包膜型缓释尿素及其制备方法
CN108892566A (zh) 一种新型包膜缓释肥及其制备方法
CN105130682A (zh) 一种通过木质纤维乙醇发酵剩余物制备复合型肥料的方法
CN109437658B (zh) 一种混凝土保水剂及其制备方法
CN110723990B (zh) 一种磷酸-氨基甲酸淀粉酯包覆尿素缓释型肥料的制备方法
CN111517873A (zh) 一种控释肥包膜剂及其制备方法和控释肥及其应用
CN102826894B (zh) 一种双包膜球形肥料及其制备方法
CN108341700A (zh) 一种复合酶制剂降解褐煤制备腐植酸肥料的方法
CN106045703B (zh) 一种由木质纤维乙醇发酵剩余物制备缓释肥料包膜的方法及应用
CN104761389A (zh) 一种海洋生物多糖双层膜缓释肥料及其制备方法
CN110746221A (zh) 一种基于木质素的缓释氮肥颗粒及制备方法
CN106242726B (zh) 一种保水缓控释肥料微胶囊的制备方法
CN113185363A (zh) 一种纤维素-凹凸棒石改性聚丙烯酸包膜控释肥料及制法
CN102952548A (zh) 制浆造纸废液制备防风固沙保水剂方法
CN113527005A (zh) 一种稳定性玉米专用配方肥及其制备方法
CN111440029A (zh) 一种中药渣缓释肥料
CN116730771B (zh) 一种缓释氮肥及其制备方法
CN103102222B (zh) 一种控制肥料缓释的材料

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant