专利名称：一种烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖共聚物材料及缓释氮肥的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖(KGM)共聚物缓释材料的制备方法；本发明还涉及利用这种缓释材料制备得到的缓释肥。
背景技术：
近年来，土壤肥分流失所带来的资源巨大浪费，生态环境恶化及农作物质量和产量经济的影响已受到各界的热切关注。尿素施入土壤后，在脲酶作用下4-5天就可全部转化为NH3和C02，NH3中的N —部分被土壤吸附，供植物生长前期利用，另有相当一部分NH3被土壤微生物作用成亚硝酸盐、硝酸盐及氮氧化物，造成了环境污染。采用包膜技术制备缓释尿素(Slow Release Urea,简称SRU)是提高尿素及各种化肥的肥效利用率最有效的增效手段之一。寻求可行性包膜材料制备的缓释肥主要考虑其兼有一般化肥的“速效”、有机肥的“保肥”以及减少肥分流失，包膜材料无二次污染，制备工艺简单，价格便宜，提高产品质量及增产的效果。干旱缺水严重制约我国农业持续发展，提高水分的利用率，仅推广投资大的喷灌、微灌等工程技术是远远不够的，还需要注重推广投资较少的保水技术产品一保水剂，魔芋葡甘聚糖(简称KGM)为一种新型功能高分子材料，它具有吸收比自身重几百到几千倍水的高吸水功能，并且保水性能优良。如果在土壤中加入少量的保水剂，就能提高作物的抗旱能力，使土壤的透气性能增强。KGM应用在缓释肥上已有研究，CN 1431275A “多功能高分子固沙植被复合材料及其制备方法”，CN 102140049A “一种保水，缓释组合杯肥”均公开了将魔芋粉与肥分物理混合得到具有吸水、保水的缓释化肥。但研究开发新型魔芋材料，提高其吸水、吸盐保肥性能，且在一定程度上抑制土壤硝化作用的缓释材料应用到缓释肥上报道甚少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖(KGM)共聚物包膜材料，该包膜材料使用KGM为基础性组剂，烯丙基硫脲为接枝单体，合成KGM-烯丙基硫脲共聚物，该材料具有超吸水保水性能，同时抑制土壤硝化作用，减少肥分的流失；本发明的另一个目的是提供采用这种包膜材料得到的缓释肥。本发明的目的是这样实现的一种烯丙基硫脲改性KGM共聚物，包括以下制备步骤以KGM为基础性组剂，在N2保护下，于80 %乙醇中充分溶胀，缓慢加入引发剂Fe2+/H2O2，通N215min后，加入单体烯丙基硫脲，反应I. 5h后，缓慢升温至80°C，在搅拌下加入10% NaOH溶液，调pH至6 7，分别用丙酮、90%乙醇洗涤，过滤，干燥，得到烯丙基硫脲改性KGM共聚物。所得到的共聚物接枝率为10 50 %，进一步优选接枝率为35 40 %。所得到的共聚物接枝率为39%。
一种利用烯丙基硫脲改性KGM共聚物制成的缓释氮肥，KGM共聚物作为缓释材料，缓释氮肥的组分以质量份计为尿素100，共聚物缓释材料O. I 10，包膜剂O. I 8。进步步，缓释氮肥的组分以质量份计为尿素100，共聚物缓释材料I. O 2. 5，包膜剂O. 5 2.0。所述的包膜剂为甘蔗皮、橘皮、柚子皮、花生壳或糠料粉中的一种或多种，将其干燥、粉碎至过200目。制备缓释氮肥的方法，包括以下步骤(I)将尿素倒入带有机械搅拌器的容器内，搅拌器并升温至80 90°C使尿素成熔融状态，缓慢加入共聚物缓释材料，持续搅拌10 15min后，共混造粒；(2)在保持包衣机内温度为60 65°C下，喷入包膜材料，使包膜剂均匀地包裹在肥料表面，控制时间在10 20min ;再喷入共聚物缓释材料；(3)冷却固化，制得缓释氮肥。得到的缓释氮肥其形状是片状、颗粒状或圆柱状。本发明提供的烯丙基硫脲改性KGM共聚物缓释材料及缓释肥，具有以下有益效果I.本发明的改性KGM缓释尿素具有超吸水、保肥性能，克服了作物在干旱条件下仅能求助大型灌溉的困难，同时提高作物的抗旱能力，使土壤的透气性能增强，同时可作为包膜剂及粘接剂。2.本发明的改性KGM缓释尿素具有无毒、无二次污染和有效抑制土壤硝化作用，促进养分最大利用率的特点。3.本发明的改性KGM包膜尿素缓释肥的制备方法性能优越、生产设备投资小、生产成本低、原料可再生性强。4，本发明将丢弃的甘蔗皮、橘皮、柚子皮、花生壳、麸皮、糠料变废为宝，既解决了生活垃圾，将其充分利用，同时该类包膜剂可自行降解。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图I烯丙基硫脲改性KGM不同接枝率对吸水、保肥性能的影响；图2缓释氮肥肥分累计溶出率。
具体实施例方式为了更好的解释本发明，下面结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。(一 )、包膜缓释材料的制备及吸水、保肥性能评价实施例I，烯丙基硫脲改性KGM共聚物缓释材料的制备方法以KGM为基础性组剂，在N2保护下，于80 %乙醇中充分溶胀，缓慢加入引发剂Fe2+/H2O2,通N215min后,加入单体烯丙基硫脲,反应I. 5h后，缓慢升温至80°C,在不断搅拌下加10% NaOH溶液，调pH至中性，分别用丙酮、90%乙醇洗涤，过滤，干燥，即为烯丙基硫脲改性KGM共聚物缓释材料。合成时控制接枝率为10 50%，进一步优选为35 40%。
烯丙基硫脲改性KGM共聚物缓释材料过程中采用的魔芋葡甘聚糖为工业级，分子量5. OX IO5 I. OX 106、聚合度500 600 ;烯丙基硫脲，分子量为116，化学纯，含量
≥ 99. 5% ;结构式
权利要求
1.一种烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖共聚物的制备方法，包括以下制备步骤 以魔芋葡甘聚糖为基础性组剂，在N2保护下，于80%乙醇中充分溶胀，缓慢加入引发剂Fe2+/H202，通N215min后，加入单体烯丙基硫脲，反应I. 5h后，缓慢升温至80°C，在搅拌下加Λ 10% NaOH溶液，调pH至6 7，分别用丙酮、90%乙醇洗涤，过滤，干燥，得到烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖共聚物。
2.根据权利要求I所述的烯丙基硫脲改性KGM共聚物，其特征在于所得到的共聚物接枝率为10 50 %，进一步优选接枝率为35 40 %。
3.根据权利要求I所述的烯丙基硫脲改性KGM共聚物，其特征在于所得到的共聚物接枝率为39%。
4.一种利用权利要求I所述的烯丙基硫脲改性KGM共聚物制成的包膜缓释氮肥，其特征在于KGM共聚物作为缓释材料，缓释氮肥的组分以质量份计为尿素100，共聚物缓释材料O. I 10，包膜剂O. I 8。
5.根据权利要求4所述的缓释氮肥，其特征在于缓释氮肥的组分以质量份计为尿素100，共聚物缓释材料I. O 2. 5，包膜剂O. 5 2. O。
6.根据权利要求4或5所述的缓释氮肥，其特征在于所述的包膜剂为甘蔗皮、橘皮、柚子皮、花生壳或糠料粉中的一种或多种，将其干燥、粉碎至过200目。
7.制备权利要求4、5或6任一权利要求所述的缓释氮肥的方法，包括以下步骤 (1)将尿素倒入带有机械搅拌器的容器内，搅拌器并升温至80 90°C使尿素成熔融状态，缓慢加入共聚物缓释材料，持续搅拌10 15min后，共混造粒； (2)在保持包衣机内温度为60 65°C下，喷入包膜材料，使包膜剂均匀地包裹在肥料表面，控制时间在10 20min ;再喷入共聚物缓释材料； (3)冷却固化，制得缓释氮肥。
8.根据权利要求7所述的缓释氮肥的方法，其特征在于得到的缓释氮肥其形状是片状、颗粒状或圆柱状。
全文摘要
本发明涉及一种烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖共聚物包膜材料及缓释肥，方法包括改性KGM共聚物为主体的包膜材料的制备、包膜缓释肥料的制备。解决了制备超吸水、保肥性能和具有抑制土壤硝化作用的优化条件、缓释肥料的制备工艺和参数、及评价该包膜缓释肥缓释效果的问题。该包膜缓释肥料制备工艺简单，价格便宜，制备包膜缓释肥过程中，包膜材料既可作包膜剂也可作粘接剂，吸水、保肥性能相对于魔芋粉分别提高到600和350倍，显著提高缓释效果，同时包膜材料可完全降解，无生态环境风险，可最大限度利用化肥及减少化肥对农业生态环境的污染。
文档编号C05G3/08GK102863587SQ20121033043
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月8日 优先权日2012年9月8日
发明者黄应平, 蒋悦, 刘立明, 张战利 申请人:三峡大学