一种保水缓释钙肥及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种保水缓释钙肥及其制备方法，将保水材料、羧甲基纤维素以及硝酸钙共聚实现保水材料和钙肥复合一体化，不仅制备方法简单、容易分离纯化，而且所制备的产物能够充分发挥土壤水分和养分缓释对改善土壤钙素有效性、促进果树钙素吸收的作用，对于改善苹果营养及外观品质、增加产量、增强抗病能力效果显著。
【专利说明】一种保水缓释钙肥及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工【技术领域】，涉及一种具有抗旱性能的保水钙肥及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 钙是植物维持细胞膜功能的重要元素，钙也与果实的营养及外观品质有着重要关 系。北方石灰性土壤中虽然存在大量的钙素，但是由于土壤PH呈碱性，使得钙在土壤中有 效性很低，加之钙在植物体内属于难移动元素，主要依靠蒸腾作用移动。因此，在蒸腾作用 小的果实上极易表现缺钙症状，如与缺钙有关的苹果病害有苦痘病，痘斑病。
[0003] 目前市场上所销售的钙肥主要有以下类型：⑴以农用石灰、石膏、炉渣等为主的 传统钙肥，主要成分为含钙或钙镁的碳酸盐及氢氧化物、硫酸钙、硅酸钙等。以石灰为主要 原料的钙肥溶解性较差，使用后造成土壤PH值的进一步上升，适用于酸性土壤；以石膏、 炉渣等为主要原料的钙肥能够改善土壤的盐碱化，促进其他矿质的吸收，并改善土壤质地。 (2)以硝酸钙、氨基酸钙等为主要成分的钙肥，同时提供钙与氮素营养，肥料溶解性好，对土 壤PH值和质地影响不大。（3)螯合钙肥、液体钙肥等，一般作为根外营养，可复合其他营养 元素，改善果实品质。
[0004] 分析目前在生产中实际应用于土壤施用的钙肥，主要的问题有：（1)成分简单； (2)兼有营养、改良土壤、调节作物生理状况等复合功能的产品较少；（3)缺少针对某种或 某类作物生长需要的作物专用型钙肥。
[0005] 针对黄土高原土壤干旱的现状，以及苹果树生理需求，在"保水抗旱肥"和"苹果专 用钙肥"领域亟需研制一种兼具保水、缓释、改善土壤钙素有效性，促进果树钙素吸收等功 能的钙肥，以改善苹果营养及外观品质。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种保水缓释钙肥及其制备方法。
[0007] 为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0008] 一种保水缓释钙肥，该保水缓释钙肥是由硝酸钙、羧甲基纤维素及聚丙烯酸（PAA) 共聚形成的。
[0009] 所述保水缓释钙肥的表面形貌为致密基质上分布着晶体颗粒。
[0010] 所述保水缓释钙肥的吸水倍率为165. 7±1. 2g · g_\吸水速率为 2. 8±0· Ig · gH
[0011] 所述保水缓释钙肥中钙的质量分数为18. 9?20%。
[0012] 上述保水缓释钙肥的制备方法，包括以下步骤：
[0013] 1)将羧甲基纤维素与水混合后于60?75°C水浴中加热搅拌25?30min得粘稠 溶液，向粘稠溶液中加入硝酸钙后进行搅拌，得稀糊状液体；
[0014] 2)按照中和度为25?40%向丙烯酸中加入KOH，然后于60?70°C水浴中加热中 和反应15?20min，待冷却至室温后转入稀糊状液体中得混合物；
[0015] 3)向混合物中加入交联剂以及引发剂后搅拌反应30?35min，然后升温至70? 90°C后聚合反应25?30min，得到透明弹性块体，用无水乙醇洗绦透明弹性块体得到保水 缓释钙肥。
[0016] 所述羧甲基纤维素：丙烯酸的质量比为1:33?40。
[0017] 所述硝酸钙：丙烯酸的质量比为1:1. 5?3。
[0018] 所述交联剂为亚甲基双丙烯酰胺，交联剂：羧甲基纤维素的质量比为1:12?15。
[0019] 所述引发剂为偶氮二异丁腈，引发剂：羧甲基纤维素的质量比为1:45?54。
[0020] 本发明的有益效果体现在：
[0021] 本发明将保水材料（例如PAA)、羧甲基纤维素以及硝酸钙共聚实现保水、缓释和 钙肥复合一体化，不仅制备方法简单，容易分离纯化，而且能够充分发挥土壤水分和养分缓 释对改善土壤钙素有效性、促进果树钙素吸收的作用，对于改善苹果营养及外观品质、增加 产量、增强抗病能力效果显著。
[0022] 本发明所设计的钙素含量与苹果生长相适应，肥料施入土壤之后，能够锁定苹果 树根际周围的水分，并以缓释效果保证苹果生育期的钙素吸收需求，长期使用能够改良苹 果树根际土壤微环境，促进根系对其他矿质营养的吸收利用，持续改良苹果品质，增强苹果 抗病能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1为保水缓释钙肥与保水材料和普通钙肥的红外光谱图；图中：1表示硝酸钙，2 表示羧甲基纤维素，3表示PAA，4表示保水缓释钙肥；
[0024] 图2为保水缓释钙肥的扫描电镜图；
[0025] 图3为保水缓释钙肥养分释放规律。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例对发明做详细说明。
[0027] (1)制备过程
[0028] 1)称取I. 5g羧甲基纤维素放入盛有15mL蒸馏水的烧杯中，将烧杯置于60°C恒温 水浴锅中加热一段时间后趁热搅拌，搅拌30min后，向烧杯中加入20g硝酸钙并继续搅拌 10?15min，待液体呈稀糊状，停止搅拌；
[0029] 2)按照中和度为40%向盛有50mL(浓度99. 5% )丙烯酸的烧杯中边搅拌边缓 慢滴加质量分数40 %的KOH水溶液32mL (中和度为25 %时应加25. 4mL)，60 °C水浴加热 20min，冷却至室温后转入上述呈稀糊状液体中；
[0030] 3)然后依次加入交联剂（亚甲基双丙烯酰胺）0.105g、引发剂（偶氮二异丁 腈）0. 028g，搅拌反应32min后，升温至70°C，聚合反应25min，聚合反应后取出产物（透明、 高弹性块体，无气泡，粘着性小，光滑细腻，有肉质感），产物用无水乙醇洗涤两遍后，表面转 白色。取出产物后，反应器底部有残液，呈稀糊状，刺激酸味，有沉淀，可能丙烯酸未反应完。
[0031] (2)保水缓释钙肥的pH值、吸水倍率及吸水速率
[0032] 1)准确称量1. 00克（W1)保水缓释钙肥，放入盛有300mL蒸馏水的烧杯中，混勾，室 温下浸泡Ih后，将水凝胶取出过滤称量重量（Wi)，然后将保水缓释钙肥水凝胶再次放入盛 有蒸馏水的烧杯中，Ih后，过滤称量，记录重量，如此重复，直到水凝胶重量不再增加为止。 重复试验3次以上，以平均值代入下述公式，求得保水缓释钙肥的吸水倍率，如表1所示。
[0033] 计算公式为：SR (吸水倍率或膨胀率）（g · g_ 〇 = (Wi-W1VWi
[0034] 2)称量保水缓释钙肥1克，放入300mL蒸馏水的烧杯中，待保水缓释钙肥充分吸 水膨胀后，搅拌水凝胶溶液，然后用PH计测定酸碱度，重复3次以上求得平均值，结果如表 1所示。
[0035] 表 1
[0036]
【权利要求】
1. 一种保水缓释钙肥，其特征在于：该保水缓释钙肥是由硝酸钙、羧甲基纤维素及聚 丙烯酸共聚形成的。
2. 根据权利要求1所述一种保水缓释钙肥，其特征在于：所述保水缓释钙肥的表面形 貌为致密基质上分布着晶体颗粒。
3. 根据权利要求1所述一种保水缓释钙肥，其特征在于：所述保水缓释钙肥的吸水倍 率为 165. 7±1. 2g ? g-1，吸水速率为 2. 8±0. lg ? g-V1。
4. 根据权利要求1所述一种保水缓释钙肥，其特征在于：所述保水缓释钙肥中钙的质 量分数为18. 9?20%。
5. -种制备如权利要求1所述保水缓释钙肥的方法，其特征在于：包括以下步骤： 1) 将羧甲基纤维素与水混合后于60?75°C水浴中加热搅拌25?30min得粘稠溶液， 向粘稠溶液中加入硝酸钙后进行搅拌，得稀糊状液体； 2) 按照中和度为25?40%向丙烯酸中加入KOH，然后于60?70°C水浴中加热中和反 应15?20min，待冷却至室温后转入稀糊状液体中得混合物； 3) 向混合物中加入交联剂以及引发剂后搅拌反应30?35min，然后升温至70?90°C 后聚合反应25?30min，得到透明弹性块体，用无水乙醇洗涤透明弹性块体得到保水缓释 钙肥。
6. 根据权利要求5所述一种制备保水缓释钙肥的方法，其特征在于：所述羧甲基纤维 素：丙烯酸的质量比为1:33?40。
7. 根据权利要求5所述一种制备保水缓释钙肥的方法，其特征在于：所述硝酸钙：丙 烯酸的质量比为1:1. 5?3。
8. 根据权利要求5所述一种制备保水缓释钙肥的方法，其特征在于：所述交联剂为亚 甲基双丙烯酰胺，交联剂：羧甲基纤维素的质量比为1:12?15。
9. 根据权利要求5所述一种制备保水缓释钙肥的方法，其特征在于：所述引发剂为偶 氮二异丁腈，引发剂：羧甲基纤维素的质量比为1:45?54。
【文档编号】C05G3/00GK104496656SQ201410734756
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月4日 优先权日:2014年12月4日
【发明者】张立新, 张玲, 高梅, 王朝辉 申请人:西北农林科技大学