一种保水缓释尿素肥料及其生产方法
【专利说明】一种保水缓释尿素肥料及其生产方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于肥料加工技术领域。更具体地，本发明涉及一种保水缓释尿素肥料；本 发明还涉及所述保水缓释尿素肥料的生产方法。 【【背景技术】】
[0002] 环保型高效农用保水缓释尿素肥料是指针对农业、林业、园艺等领域需求大量使 用保水、节水、节肥材料，而研制的一类新型多功能性高分子复合材料，由于其独特的吸水、 保水、保肥和持肥性能，在农林园艺、沙漠治理、农田抗旱生产等方面获得广泛的应用，例如 CN101113119A公开了一种保水缓释尿素肥料及其制备方法。该制备方法是丙烯酸单体用 氢氧化钾中和，用氨水调节pH，再加入丙烯酰胺、阳离子化合物、交联剂、引发剂，在氮气保 护下快速反应，得到高吸水树脂，然后与螯合剂混合复配制成。CN1587211A公开了以颗粒 尿素为内核肥料，以丙烯酸、氢氧化钾、交联剂及引发剂为聚合原料，利用化学聚合反应在 尿素颗粒表面直接成膜制造交联聚丙烯酸钾保水剂包膜尿素颗粒肥料。
[0003] 目前，在我国保水缓释尿素肥料研究、应用发展迅速，市场需求量很大，但生产能 力很小，所生产的产品功能少、性能低，表现为农田应用价格昂贵。因此亟需创建产品性能 好、具有多功能的高效农用保水缓释尿素肥料生产工艺。
[0004] 本发明人在多年来对高效保水剂的研究和生产试验的基础上，遵循技术先进、工 艺可靠、经济合理、系统最优的原则对保水缓释尿素肥料技术进行了充分研究，完成了本发 明。 【
【发明内容】
】
[0005] [要解决的技术问题]
[0006] 本发明的目的是提供一种保水缓释尿素肥料。
[0007] 本发明的另一个目的是提供所述保水缓释尿素肥料的生产方法。
[0008] [技术方案]
[0009] 本发明是通过下述技术方案实现的。
[0010] 本发明涉及一种保水缓释尿素肥料的生产方法。
[0011] 该生产方法的步骤如下：
[0012] A、配制丙烯酸溶液
[0013] 往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸与水的质量比为1 :1. 0~1. 2再加入水， 搅拌溶解，得到一种丙烯酸水溶液；
[0014] B、中和反应
[0015] 往步骤A得到的丙烯酸水溶液中加入中和剂，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸与中 和剂的质量比是1 :〇. 5~1. 2,搅拌使所述的中和剂溶解，得到一种丙烯酸盐水溶液；
[0016] C、添加丙烯酰胺
[0017] 往步骤B得到的丙烯酸盐水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸盐水溶液中的丙烯 酸与丙烯酰胺的质量比是1:0. 08~0. 12,接着搅拌溶解，得到一种丙烯酸盐和丙烯酰胺共 混水溶液；
[0018] D、聚合反应
[0019] 把交联剂加到在步骤C得到的丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中，所述交联剂的 量为丙烯酸盐和丙烯酰胺共混水溶液中丙烯酸质量的〇. 2~0. 5%，搅拌溶解，然后在温度 80~130°C的条件下进行放热反应1. 0~1. 5h，得到一种熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物； 在所述的放热反应过程中添加以熔融丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物质量计10~50%尿素肥 料，利用所述放热反应使其溶解或使用纳米分散设备使其分散，与熔融丙烯酸盐和丙烯酰 胺共聚物均匀熔混，经冷却后，得到一种尿素均匀分散在丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物中的 混合物；
[0020] E、造粒干燥
[0021] 把步骤D得到的混合物送入粉碎机进行粉碎，再通过筛分机筛分得到含有所述尿 素肥料的粒径为4~6mm的丙烯酸盐和丙烯酰胺共聚物胶粒，接着把所述的丙烯酸盐和丙 烯酰胺共聚物胶粒送入微波干燥机中，在温度105~130°C的条件下干燥15~25min，得到 所述的保水缓释尿素肥料。
[0022] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤A中，所述的丙烯酸用丙烯酸钠、丙烯 酸钾、丙烯酸铵或丙烯醇代替。
[0023] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，所述的中和剂选自碳酸氢钠、碳 酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氢氧化钾或氨水。
[0024] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述的丙烯酰胺用丁烯酸胺代 替。
[0025] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤D中，所述的交联剂选自三羟甲基丙 烷-三（3-吖丙啶基丙酸酯）、SAC-100交联剂或硫代硫酸钠。
[0026] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤D中，在所述的放热反应过程中添加 含中量营养元素与微量营养元素的肥料。
[0027] 根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤D中，所述的纳米分散设备选自超细 粉设备、超细磨粉设备、纳米粉碎设备或精细粉碎设备。
[0028] 本发明还涉及采用所述生产方法得到的保水缓释尿素肥料。所述的保水缓释尿素 肥料由尿素和所述丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物组成，或者所述的保水缓释尿素肥料由尿素 和所述丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物组成。
[0029] 根据本发明的一种优选实施方式，所述尿素的含量是所述丙烯酸盐与丙烯酰胺共 聚物或丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物质量的10~50%。
[0030] 根据本发明的另一种优选实施方式，所述的保水缓释尿素肥料是一种尿素纳米粒 子以均匀分散方式分布在所述丙烯酸盐与丙烯酰胺共聚物或丙烯酸盐与丁烯酰胺共聚物 中的保水缓释尿素肥料。
[0031] 下面将更详细地描述本发明。
[0032] 本发明涉及一种保水缓释尿素肥料的生产方法。
[0033] 该生产方法的步骤如下：
[0034] A、配制丙烯酸溶液
[0035] 往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸与水的质量比为1 :1. 0~1. 2再加入水， 搅拌溶解，得到一种丙烯酸水溶液。
[0036] 丙烯酸是重要的有机合成原料及合成树脂单体，是一种简单不饱和羧酸，由一个 乙烯基和一个羧基组成。它具有下述化学结构：
[0037]
[0038] 本发明使用的丙烯酸是本技术领域里普遍使用的、在目前化工市场上广泛销售的 产品。
[0039] 在这个步骤中，本发明使用的丙烯酸可以用丙烯酸钠、丙烯酸钾、丙烯酸铵或丙烯 醇代替。其中丙烯酸钾、丙烯酸铵都含有植物生长所需要的营养元素。
[0040] 本发明使用的丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酸钾、丙烯酸铵或丙烯醇都是目前市场上广 泛销售的产品。
[0041] 在本发明中，丙烯酸与水的质量比为大于1 :1. 0时，则会丙烯酸水溶液浓度过高， 不利于后续的聚合反应；丙烯酸与水的质量比小于1 :1. 2时，则丙烯酸水溶液浓度太低，也 不利于后续的聚合反应；因此，丙烯酸与水的质量比为1 :1. 〇~1. 2是合理的，优选地，丙 烯酸与水的质量比为1 :1. 06~1. 15。
[0042] B、中和反应
[0043] 往步骤A得到的丙烯酸水溶液中加入中和剂，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸与中 和剂的质量比是1 :〇. 5~1. 2,搅拌使所述的中和剂溶解，得到一种丙烯酸盐水溶液。
[0044] 在本发明中，所述的中和剂应该理解是凡能与丙烯酸中的-C00H或-0H基成盐，同 时对聚丙烯酸与保水缓释尿素肥料不产生良影响的无机碱，这些无机碱都在本发明的保护 范围内。
[0045] 具体地，本发明使用的中和剂选自碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氢氧化钾 或氨水。
[0046] 优选地，所述的中和剂选自碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾、氢氧化钾或氨水。
[0047] 更优选地，所述的中和剂选自碳酸钠、碳酸钾或氨水。
[0048] 本发明使用的中和剂都是目前市场上销售的产品。
[0049] 在本发明中，丙烯酸与中和剂的质量比为大于1 :0. 5时，则丙烯酸水溶液中的丙 烯酸中和不完全；丙烯酸与中和剂的质量比小于1 :1. 2时，则中和剂过量，一部分中和剂没 有参与中和反应，这样都对后续聚合反应产生不良影响；因此，丙烯酸与中和剂的质量比为 1 :0. 5~1. 2是合理的，优选地，丙烯酸与水的质量比为1 :0. 8~1. 0。
[0050] 在本发明中，如果使用丙烯酸钠、丙烯酸钾或丙烯酸铵原料时就不需要进行所述 的中和反应。
[0051] 在这个中和步骤中，通常需要将丙烯酸盐水溶液的温度控制在f35°C，这样能够 减少丙烯酸的损失，同时还能够省去冷却设备和冷却用水，降低生产成本。
[0052] C、添加丙烯酰胺
[0053] 往步骤B得到的丙烯酸盐水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸盐水溶液中的丙烯 酸与丙烯酰胺的质量比是1:0. 08~0. 12,接着搅拌溶解，得到一种丙烯酸盐和丙烯酰胺共 混水溶液。
[0054] 在这个步骤中，往丙烯酸盐水溶液中添加丙烯酰胺的目的在于让丙烯酸盐与丙烯 酰胺充分混合，以便让它们能够顺利地进行共聚反应。
[0055] 在所述丙烯酸盐水溶液中，丙烯酸的质量为1时，如果丙烯酰胺的质量超过 0. 08-0. 12范围时，则丙烯酸盐与丙烯酰胺不能充分反应，造成丙烯酸盐或丙烯酰胺没有完 全参与反应，降低其共聚物产率；因此，丙烯酸与丙烯酰胺的质量比为1 :〇. 08~0. 12是恰 当的。
[0056] 在这个步骤中，所述的丙烯酰胺可以用丁烯酸胺代替，因为丙烯酰胺与丁烯酸胺 在本发明中的作用与效果都是相同的。
[0057] 使用丁烯酸胺时，得到一种丙烯酸盐和丁烯酰胺共混水溶液。
[0058] 本发明使用的丙