专利名称：一种亲水性缓释肥的载体及应用该载体制备的缓释肥的制作方法
技术领域：
本发明属于肥料领域，具体为一种亲水性缓释肥的载体、应用该载体制备的缓释肥及其制备方法。
背景技术：
据相关统计，化肥投入约占农民进行种植业生产总投入的50%左右，发展中国家粮食增产中50%来自于化肥的作用。但目前我国当季氮肥利用率仅为20% 35%，磷肥的利用率为10% 20%，钾肥的利用率为30% 60%，远低于世界发达国家利用水平。肥料利用率低不仅造成资源的巨大浪费，还给人类赖以生存的环境造成了严重污染。因此缓控释肥料已经成为了肥料界研究领域中新的热点。缓控释肥包括缓释肥和控释肥，缓释肥是提高肥料利用效率的重要方式。 近几年我国缓释肥料发展迅速，主要采取两种技术路线，分别是将肥料进行微溶化或包膜处理来实现肥料养分的缓控释。前者的代表性产物有脲醛化合物(UF)，后者的代表性产物有硫包膜尿素(SCU)、聚合物包膜尿素(PCU)等。日本室素-旭化成肥料公司(ChissoasahiFertilizer Co. Ltd.)在 1976 年首次发明出了一种热塑性树脂包膜肥料，于1980年成功进行了商标注册，取商品名为“Meistre”，并在1982年开始批量生产该种缓控释肥料，经过十五年的努力，Meistre包膜肥料的产量由最初的2903吨(1983)增加到了 34476吨(1997)。Meistre包膜控释肥是以聚烯烃为主体的包膜肥料，其制备工艺简称为POCF工艺。这种工艺采用两种类型的包膜材料，一种是常用的烃类和热塑性树脂，包括聚乙烯和聚丙烯等，这些聚合物在烃类或氯化烃(如三氯乙烯)溶剂中溶解后使用，聚合物在冷却时就胶凝在颗粒上，对于各种肥料基体，包括尿素、硝铵和硫酸钾NPK复肥都可在喷动床中进行包膜，该包膜缓释肥料主要用于草坪、花卉、温室栽培，是亚洲园艺市场主导品牌。目前该公司用聚烯烃包膜的尿素、KCL和硫酸钾的商品名为Meister ;聚烯烃包膜的NP、NK和NPK的商品名为Nutricote。因为聚合物包衣薄膜材料主要是聚烯烃，且制作过程中会使用到三氯甲烷等剧毒品，这两者都会带来环境和资源的压力，所以环保型的化肥缓释载体的研究就显得非常必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种亲水性缓释肥的载体，用以解决现有化肥缓释载体技术中存在的问题。本发明的另一个目的是提供含有所述载体的缓释肥。本发明第三个目的是提供一种制备缓释肥的方法。为实现上述目的，具体技术方案为一种亲水性缓释肥的载体，以天然木质生物质材料为主要成分，辅助亲水性成分，制备成化肥控释载体。该载体包括重量份的木粉10 90份、淀粉O 100份、丙烯酸或其衍生物10 60份、催化剂O. 5 2份、扩链剂I 20份。其中淀粉和丙烯酸、丙烯酸衍生物是亲水性成分。优选地，所述载体包括重量份的木粉30 70份、淀粉O 80份、丙烯酸或其衍生物10 40份、催化剂I I. 5份，扩链剂5 15份。其中，所述丙烯酸衍生物是丙烯酸甲酯或丙烯酰胺。其中，所述催化剂是偶氮二异丁腈(AIBN)和对甲苯磺酸，所述扩链剂为双官能团扩链剂。包含本发明所述载体的缓释肥。一种制备所述缓释肥的方法，包括步骤I)按比例在反应容器中加入木粉(木材粉碎得到的粉末)、淀粉、添加剂、催化剂和扩链剂，按所加原料总体积的O. 01 O. 2倍加入水，加入水是为了将原料浸湿；在温度40 90°C下搅拌O. 5 4h，得凝胶状载体；2)将步骤I)所得载体放入质量浓度为I 90%的化肥的水溶液中浸泡I 10
天，即得缓释肥产品。其中，所述步骤I)中搅拌时的温度为60 80°C。其中，所述步骤2)中化肥的水溶液的质量浓度优选为5 50%，浸泡的时间为2 5天。其中，所述化肥是氮、磷、钾化肥，优选是尿素、硝铵、硫酸钾、复合肥、脲甲醛中的一种。本发明所述缓释肥在改善植物生长中的应用。本发明的优良效果在于本发明提供制备的化肥控释材料来源于天然木质生物质材料，无污染，具有环境和资源优势，控释性能良好，达到国家标准中关于缓释肥养分释放的具体标准，即在25°C下，①肥料中的养分在24h内的释放率不超过15 % ;②在28d之内的养分释放率不超过80% 在规定时间内，养分释放率不低于75%。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例I反应装置为三口烧瓶、机械搅拌、油浴锅。具体步骤按质量份向三口烧瓶加入原料，木粉8份、丙烯酰胺2份、催化剂偶氮二异丁氰(AIBN)O. I份、催化剂对甲苯磺酸O. 002份、扩链剂戊二醛(M)O. 2份。以上原料在三口烧瓶中加其体积1/10的去离子水浸湿，机械搅拌，通过油浴控制反应温度为80°C，约2h后形成亲水性凝胶，取出凝胶干燥，浸泡于30%尿素水溶液中4天后取出。干燥后即得缓释肥。实施例2反应装置为三口烧瓶、机械搅拌、油浴锅。具体步骤按质量计，木粉7份、丙烯酰胺3份、催化剂偶氮二异丁氰AIBN O. 15份、扩链剂戊二醛(M)用量O. 15份，催化剂对甲苯磺酸O. 0015份。以上原料在三口烧瓶中加体积为原料的1/20的去离子水浸湿，机械搅拌，反应温度80°C，约2h后形成凝胶，取出凝胶，浸泡于50%尿素水溶液中I天后取出。干燥后得缓释肥。实施例3反应装置为三口烧瓶，机械搅拌，油浴锅。具体步骤按质量份加入木粉7份、丙烯酰甲酯3份、催化剂偶氮二异丁氰AIBN O. 15份，扩链剂戊二醛(M)O. 15份，催化剂对甲苯磺酸O. 0015份。以上原料在三口烧瓶中加体积为原料1/30的去离子水浸湿，机械搅拌，反应温度80°C，约Ih后，室温静置12h形成凝胶，取出凝胶，浸泡于5%尿素水溶液中2天后取出。干燥后得到固体的缓释肥。实施例4具体步骤按质量比例向反应器中加入以下质量份的原料木粉2份、丙烯酸6份、偶氮二异丁氰AIBN O. 12份、扩链剂戊二醛(M)O. 48份、催化剂对甲苯磺酸O. 0048份。以上原料在反应容器中加体积为原料的1/5去离子水浸湿，机械搅拌，用水浴控制反应温 度40°C，保持约4h后，室温静置12h形成凝胶，取出凝胶，浸泡于50%硝铵水溶液中5天后取出，干燥后得到固体的缓释肥。实施例5按质量份数向反应釜中加入以下原料木粉2份、丙烯酸6份、偶氮二异丁氰AIBN
O.12份、扩链剂戊二醛(M)O. 12份、对甲苯磺酸O. 0012份。以上原料在反应釜加去离子水浸湿，机械搅拌，用电加热控制反应温度90°C，约O. 5h后，室温静置12h形成凝胶，取出凝胶，浸泡于20%硫酸钾水溶液中10天后取出，干燥后为固体的缓释肥。实施例6按质量份数向反应釜中加入以下原料。木粉丙烯酸甲酯淀粉=2 : 6 : 2，偶氮二异丁氰AIBN用量为丙烯酸甲酯的2%，扩链剂戊二醛(M)用量为丙烯酸甲酯的3%，对甲苯磺酸质量丙烯酸甲酯的1%。以上原料在反应釜中加其体积O. 01倍的去离子水浸湿，机械搅拌，用电加热控制反应温度80°C，约2h后，室温静置24h形成凝胶，取出凝胶，浸泡于40% NPK复合肥水溶液中10天后取出。干燥后得固体的缓释肥。实施例7 :缓释肥效果实验实施例I所得缓释肥通过化学分析，载体吸附化肥量是载体重量的10倍。说明缓释肥的载体吸附化肥量最高可达到载体重量的10倍。(载体吸附量计算方法如下lg干凝胶，吸附50%化肥水溶液后，重量达21g，则吸水为20g，吸附农药量为10g，则载体吸附化肥量是载体重量的10倍。)同样测得实施例2 6所得缓释肥吸附化肥量为8 10倍。实施例I得到的缓释肥按照GB/T23348-2009的方法测试，结果如下①肥料中的养分在24h内的释放率不超过15% ;②在28d之内的养分释放率75% ;③在规定时间(三个月)内，养分释放率不低于75%。说明实施例I的缓释肥符合相关标准。同样的测试方法的结果表明，实施例2 6的缓释肥也符合GB/T23348-2009的标准。
权利要求
1.一种亲水性缓释肥的载体，其特征在于，包括重量份的木粉10 90份、淀粉O 100份、丙烯酸或其衍生物10 70份、聚合反应催化剂O. 5 2份、扩链剂I 20份。
2.如权利要求I所述的载体，其特征在于，包括重量份的木粉20 80份、淀粉O 50份、丙烯酸或其衍生物20 60份、聚合反应催化剂I I. 5份，扩链剂2 15份。
3.如权利要求I或2所述的载体，其特征在于，所述丙烯酸衍生物为丙烯酸甲酯或丙烯酰胺。
4.如权利要求I或2所述的载体，其特征在于，所述催化剂是偶氮二异丁腈和对甲苯磺酸，所述扩链剂是双官能团扩链剂。
5.包含权利要求I 4任一所述的载体的缓释肥。
6.一种制备权利要求5所述的缓释肥的方法，其特征在于，包括步骤 1)按比例在反应容器中加入木粉、淀粉、添加剂、催化剂和扩链剂，按所加原料总体积的O. 01 O. 2倍加入水，在温度40 90°C下搅拌O. 5 4h，得凝胶状载体； 2)将步骤I)所得载体放入质量浓度为I 90%的化肥的水溶液中浸泡I 10天，即得缓释肥产品。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中搅拌时的温度为60 80°C。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中化肥的水溶液的质量浓度为5 50%，浸泡的时间为2 5天。
9.如权利要求6 8任一所述的方法，其特征在于，所述化肥是氮、磷、钾化肥，优选是尿素、硝铵、硫酸钾、复合肥中的一种。
10.权利要求5所述的缓释肥在改善植物生长中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种亲水性缓释肥的载体，包括重量份的木粉10～90份、淀粉0～100份、丙烯酸或其衍生物10～60份、聚合反应催化剂0.5～2份、扩链剂1～20份。本发明还公开了应用这种载体的缓释肥及其制备方法。该制备方法包括1)按比例在反应容器中加入木粉、淀粉、添加剂、催化剂和扩链剂，按所加原料总体积的0.01～0.2倍加入水，在温度40～90℃下搅拌0.5～4h，得凝胶状载体；2)将步骤1)所得载体放入质量浓度为1～90％的化肥的水溶液中浸泡1～10天，即得产品。本发明提供制备的化肥控释载体的材料来源于天然木质生物质材料，无污染，具有环境和资源优势，载体的控释性能良好。
文档编号C05G3/00GK102850110SQ201210074819
公开日2013年1月2日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者段久芳 申请人:北京林业大学