一种聚丙烯酸接枝碱木质素复合肥的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种聚丙帰酸接枝碱木质素固定负载氮、猛、铁复合服制备方法，属于 服料制备领域。
【背景技术】
[0002] 发达国家W木材为造纸主要原料，其工业木质素主要成分为木质素賴酸盐和木质 素硫酸盐，可用于混凝±减水、油田处理、染料分散、木材粘结剂等，因此木质素利用率可W 达到50% W上。我国因木材资源缺乏，造纸工业原料约86%为农作物枯杆和草类，因而草类 造纸产生的碱木质素是我国工业木质素的主要成分。相对于天然木质素，碱木质素苯基丙 焼结构单元内甲氧基和单元间的C-0-C、C-C链接数量增加，羟基含量降低，导致碱木质素 化学改性困难。因此我国碱木质素的工业化应用很难直接借鉴国外木质素利用技术。
[0003] 目前，我国每年只有约6%的工业木质素(主要是木质素賴酸盐）得到了高值利用。 超过90%的制浆废液碱木质素只能作为废弃物处理，浓缩后烧掉或直接排入江河，黑液浓 缩后燃烧的方式虽然能回收蒸煮液中的氨氧化轴并利用热值，但枯杆木质素热值低，含娃 量高、粘度大，不利于回收过程；同时毁灭了具有潜在应用价值的有机组分，是一种低值利 用可再生植物资源的方式。因此，开拓碱木质素在新技术、新材料、新能源中的应用已引起 广泛关注。
[0004] ±壤的水分蒸发是农田±壤水分损失的主要原因，聚丙帰酸保水剂施放在±壤 后，其作用不仅仅是起到保水、保±的作用还能起到保服的作用。±壤在施入服料后，由于 聚丙帰酸保水剂的吸收和储蓄水分的作用可W使溶于水中的化服固定在保水剂里面，从 而一定程度上减少了养分的淋溶损失提高水服的利用率。此外，聚丙帰酸在施入±壤后 将会吸水膨胀，能够把分散的±粒黏结成团块状，使±壤的粒度增大，±壤的孔隙发生明 显变化，使±壤向有利于作物生长的方向发展。但聚丙帰酸具有价格昂贵、生物降解困难 和耐盐性差的缺点，难W在农业保水和服料缓、控释领域得到广泛应用。20世纪80年代 Pan化range等发现将高吸水树脂与其他材料复合可W有效地改善其耐盐性、凝胶强度、热 稳定性和保水性等性能。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种聚丙帰酸接枝碱木质素复合服的制备方法，本发明的技术方案 是W微波辅助碱木质素与聚丙帰酸接枝共聚并负载氮、猛、铁制成聚丙帰酸接枝碱木质素 复合服。
[0006] 氮、磯、钟和微量元素是许多农作物的生长不可缺少服料。微服是提供植物微量元 素的服料，例猛服、铁服和锋服等都称为微服。但简单向±壤中添加无机化合物对于结合紧 密、含盐和被腐蚀的±壤(例如，盐碱地）效果不佳。
[0007] 本发明提供的聚丙帰酸接枝碱木质素复合服，采用具有无定形结构的碱木质素与 预聚丙帰酸接枝共聚，目的是改变聚丙帰酸结构中封闭空腔的结构，W无定形结构搭建的 缓释通道，提高铁元素的累积释放率；并将聚丙帰酸对微量元素服的化guchi型缓释曲线 改为适应植物生长S型的释放曲线。此外，碱木质素的加入赋予聚丙帰酸接枝碱木质素保 水树脂可生物降解的性能并降低聚丙帰酸树脂的应用成本。该制备工艺简单，价格低廉。
[0008] 本发明涉及的聚丙帰酸接枝碱木质素复合服包括聚丙帰酸接枝碱木质素的制备、 尿素、磯、钟和微服的固定化和复合服造粒H个步骤，其特征在于：
[0009] 1)将适量碱木质素溶解于氨氧化轴溶液中，于6(TC -9(TC加入引发剂微波反应 20min，加入2-3g聚丙帰酸预聚体。将聚丙帰酸预聚物和引发的碱木质混合，加入适量过硫 酸钟（KPS)微波接枝反应10-20min，制备聚丙帰酸接枝碱木质素。
[0010] 2)用2%-10%肥1溶液调节抑至5,然后加入一定量的氮服、磯服、钟服和微服，继 续在3(TC -9(TC恒温水浴中反应化，使聚丙帰酸接枝碱木质素充分与氮服、磯服、钟服和微 量元素发生反应，于45C真空干燥制备聚丙帰酸接枝碱木质素干胶固定负载氮服、磯服、钟 服和微量元素复合物。
[0011] 3) W-定比例分别将聚丙帰酸接枝碱木质素固定负载氮、磯、钟和微量元素复合 物、辅料、粘结助剂在揽拌机中混匀，采用造粒机将上述混合物挤出造粒，制备聚丙帰酸接 枝碱木质素复合服。
[0012] 上述碱木质素可W是来源于造纸黑液的碱木质素或由枯杆、麦草中分离制备的碱 木质素。上述氮服可W是碳酸氨馈、硝酸轴、硝酸巧、硝酸馈、硝酸馈巧和尿素等；上述微量 元素可W是猛服、铁服和锋服。猛服可W是硫酸猛、碳酸猛、氯化猛、氧化猛等；铁服可W是 硫酸亚铁、硫酸亚铁馈、氧化铁、氧化亚铁、磯酸亚铁馈、硫酸馈铁等。上述粘结助剂可W是 污泥、废弃植物为原料制备的淀粉、駿甲基纤维素轴等。【附图说明】
[0013] 图1碱木质素和聚丙帰酸接枝碱木质素红外谱图
【具体实施方式】
[0014] 实施例1
[0015] 将3. Og碱木质素溶解于30mLlmol/L氨氧化轴溶液，加3mL双氧水和0. 02g硫酸 亚铁，6(TC磁力揽拌30min。将聚丙帰酸预聚物和引发的碱木质素混合，加入0.1 g过硫酸钟 (KPS)微波反应20min，然后调体系抑值为5,然后加入0. 2g尿素、0.1 g硝酸猛混合溶液， 继续保温化，冷却后得到弹性凝胶，产物干燥得到含氮量23. 96%、含猛量3. 36%和含铁量 3. 36mg ? g-i的聚丙帰酸接枝碱木质素干胶复合服，W 50:5:42:3比例分别将聚丙帰酸接枝 碱木质素干胶复合服与草炭、淀粉、植物油在揽拌机中混匀，采用造粒机将上述混合物挤出 造粒，制备聚丙帰酸接枝碱木质素干胶固定负载氮、猛、铁复合服，其对尿素、猛离子和铁离 子的水溶液的缓释情况见表1，未释放的复合服需要靠±壤中的细菌将木质素变为腐殖质 后才能释放，该过程可保证复合服使用的长效性。未交联的木质素尿素、猛离子和铁离子几 乎没有缓释效果。对实施例1的样品进行红外分析见附图1。碱木质（ALS)素相比，聚丙帰 酸接枝碱木质素[P(AA)-g-AL]的FT-IR特征峰为在1030cnTi处均有较明显的羟基特征吸 收峰，1720cm-i 和 1272cm-i 是-C00H(或-C0矿）的强吸收带，1411cm-i、1450cm-i、1589cm-i 是 苯环的特征振动峰不显著，1720cm-i可能为丙帰醜胺中撰基的吸收峰，3448cm-i是-OH的吸 收峰，说明P(AA)-g-AL的结构中含有大量的-OH，表明聚丙帰酸接枝碱木质素结构形成。 [001引 实施例2
[0017] 分别称取实施例1中的聚丙帰酸接枝碱木质素复合服l.Og (试样含氮量： 15. 64mg ? g-1)于250血干燥烧杯中，加入100血蒸觸水浸泡，每间隔24小时取样3组试样 过滤，将滤渣干燥后准确称出0. 05g，试样用硫酸消解，采用凯氏定氮的方法测量相应试样 中剩余氮含量。经计算，聚丙帰酸接枝碱木质素复合服氮元素的缓释情况见表1。
[0018] 表1实施例1聚丙帰酸接枝碱木质素复合服氮元素累积缓释情况(单位；％)
[0019]
【主权项】
1. 一种聚丙烯酸接枝碱木质素复合肥，其制作过程包括如下步骤：（1)聚丙烯酸接枝 碱木质素的制备；（2)尿素、磷肥、锰肥和铁肥的固定化；（3)复合肥造粒。
2. 根据权利要求1所述的丙烯酸接枝碱木质素复合肥，其特征在于：采用l_2g碱木 质素溶解于氢氧化钠溶液中，于60°C -90°C加入引发剂微波反应20min，加入2-3g预聚丙 烯酸大分子，将聚丙烯酸预聚物和引发的碱木质混合，加入过硫酸钾（KPS)微波接枝反应 10-20min后，以2%-10%HCl溶液调节pH至5,得到聚丙烯酸接枝碱木质素。
3. 根据权利要求1所述的丙烯酸接枝碱木质素复合肥，其特征在于：加入占聚丙 烯酸接枝碱木质素 l%_l〇%wt的氮肥、磷肥、锰肥和铁肥，聚丙烯酸接枝碱木质素继续在 30°C -90°C恒温水浴中反应2h，使聚丙烯酸接枝碱木质素凝胶充分吸收与氮肥、磷肥、锰肥 和铁肥发生反应，于45°C真空干燥制备聚丙烯酸接枝碱木质素固定负载氮肥、磷肥、钾肥和 微量元素复合物。
4. 根据权利要求2所述的丙烯酸接枝碱木质素复合肥，其特征在于：所述碱木质素可 以是来源于造纸黑液的碱木质素或由秸杆、麦草中分离制备的碱木质素；权力要求3中所 述氮肥可以是碳酸氢铵、硝酸钠、硝酸钙、硝酸铵、硝酸铵钙和尿素；磷肥可以是磷酸二氢钠 和磷酸氢二钠；上述微量元素可以是锰肥、铁肥和锌肥；锰肥可以是硫酸锰、碳酸锰、氯化 锰、氧化锰；铁肥可以是硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、氧化铁、氧化亚铁、磷酸亚铁铵、硫酸铵铁。
【专利摘要】本发明提供了一种聚丙烯酸接枝碱木质素复合肥的制备方法，技术方案是以微波辅助碱木质素与聚丙烯酸接枝共聚并负载氮、磷、锰、铁元素制备聚丙烯酸接枝碱木质素复合肥。向土壤中简单添加氮、磷、钾和微量元素的无机肥不利于肥料的长效利用，而且无机淋溶损失严重也会降低使用效率并造成地下水质污染。本发明提供的聚丙烯酸接枝碱木质素复合肥采用碱木质素改变聚丙烯酸结构中封闭空腔的结构，以无定形结构搭建的缓释通道，提高其对氮、磷、锰、铁元素的累积释放率；并将聚丙烯酸对微量元素肥的Higuchi型缓释曲线改为适应植物生长S型的释放曲线，同时赋予聚丙烯酸接枝碱木质素保水树脂可生物降解的性能。该制备工艺简单，价格低廉。
【IPC分类】C05G3-00
【公开号】CN104649790
【申请号】CN201310581481
【发明人】马艳丽, 孙亚杰, 方桂珍, 李大奇
【申请人】东北林业大学, 马艳丽, 孙亚杰
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月19日