專利名稱：一種烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖共聚物材料及緩釋氮肥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖(KGM)共聚物緩釋材料的制備方法；本發(fā)明還涉及利用這種緩釋材料制備得到的緩釋肥。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，土壤肥分流失所帶來(lái)的資源巨大浪費(fèi)，生態(tài)環(huán)境惡化及農(nóng)作物質(zhì)量和產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)的影響已受到各界的熱切關(guān)注。尿素施入土壤后，在脲酶作用下4-5天就可全部轉(zhuǎn)化為NH3和C02，NH3中的N —部分被土壤吸附，供植物生長(zhǎng)前期利用，另有相當(dāng)一部分NH3被土壤微生物作用成亞硝酸鹽、硝酸鹽及氮氧化物，造成了環(huán)境污染。采用包膜技術(shù)制備緩釋尿素(Slow Release Urea,簡(jiǎn)稱SRU)是提高尿素及各種化肥的肥效利用率最有效的增效手段之一。尋求可行性包膜材料制備的緩釋肥主要考慮其兼有一般化肥的“速效”、有機(jī)肥的“保肥”以及減少肥分流失，包膜材料無(wú)二次污染，制備工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，提高產(chǎn)品質(zhì)量及增產(chǎn)的效果。干旱缺水嚴(yán)重制約我國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展，提高水分的利用率，僅推廣投資大的噴灌、微灌等工程技術(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要注重推廣投資較少的保水技術(shù)產(chǎn)品一保水劑，魔芋葡甘聚糖(簡(jiǎn)稱KGM)為一種新型功能高分子材料，它具有吸收比自身重幾百到幾千倍水的高吸水功能，并且保水性能優(yōu)良。如果在土壤中加入少量的保水劑，就能提高作物的抗旱能力，使土壤的透氣性能增強(qiáng)。KGM應(yīng)用在緩釋肥上已有研究，CN 1431275A “多功能高分子固沙植被復(fù)合材料及其制備方法”，CN 102140049A “一種保水，緩釋組合杯肥”均公開(kāi)了將魔芋粉與肥分物理混合得到具有吸水、保水的緩釋化肥。但研究開(kāi)發(fā)新型魔芋材料，提高其吸水、吸鹽保肥性能，且在一定程度上抑制土壤硝化作用的緩釋材料應(yīng)用到緩釋肥上報(bào)道甚少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖(KGM)共聚物包膜材料，該包膜材料使用KGM為基礎(chǔ)性組劑，烯丙基硫脲為接枝單體，合成KGM-烯丙基硫脲共聚物，該材料具有超吸水保水性能，同時(shí)抑制土壤硝化作用，減少肥分的流失；本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供采用這種包膜材料得到的緩釋肥。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種烯丙基硫脲改性KGM共聚物，包括以下制備步驟以KGM為基礎(chǔ)性組劑，在N2保護(hù)下，于80 %乙醇中充分溶脹，緩慢加入引發(fā)劑Fe2+/H2O2，通N215min后，加入單體烯丙基硫脲，反應(yīng)I. 5h后，緩慢升溫至80°C，在攪拌下加入10% NaOH溶液，調(diào)pH至6 7，分別用丙酮、90%乙醇洗滌，過(guò)濾，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為10 50 %，進(jìn)一步優(yōu)選接枝率為35 40 %。所得到的共聚物接枝率為39%。
一種利用烯丙基硫脲改性KGM共聚物制成的緩釋氮肥，KGM共聚物作為緩釋材料，緩釋氮肥的組分以質(zhì)量份計(jì)為尿素100，共聚物緩釋材料O. I 10，包膜劑O. I 8。進(jìn)步步，緩釋氮肥的組分以質(zhì)量份計(jì)為尿素100，共聚物緩釋材料I. O 2. 5，包膜劑O. 5 2.0。所述的包膜劑為甘蔗皮、橘皮、柚子皮、花生殼或糠料粉中的一種或多種，將其干燥、粉碎至過(guò)200目。制備緩釋氮肥的方法，包括以下步驟(I)將尿素倒入帶有機(jī)械攪拌器的容器內(nèi)，攪拌器并升溫至80 90°C使尿素成熔融狀態(tài)，緩慢加入共聚物緩釋材料，持續(xù)攪拌10 15min后，共混造粒；(2)在保持包衣機(jī)內(nèi)溫度為60 65°C下，噴入包膜材料，使包膜劑均勻地包裹在肥料表面，控制時(shí)間在10 20min ;再噴入共聚物緩釋材料；(3)冷卻固化，制得緩釋氮肥。得到的緩釋氮肥其形狀是片狀、顆粒狀或圓柱狀。本發(fā)明提供的烯丙基硫脲改性KGM共聚物緩釋材料及緩釋肥，具有以下有益效果I.本發(fā)明的改性KGM緩釋尿素具有超吸水、保肥性能，克服了作物在干旱條件下僅能求助大型灌溉的困難，同時(shí)提高作物的抗旱能力，使土壤的透氣性能增強(qiáng)，同時(shí)可作為包膜劑及粘接劑。2.本發(fā)明的改性KGM緩釋尿素具有無(wú)毒、無(wú)二次污染和有效抑制土壤硝化作用，促進(jìn)養(yǎng)分最大利用率的特點(diǎn)。3.本發(fā)明的改性KGM包膜尿素緩釋肥的制備方法性能優(yōu)越、生產(chǎn)設(shè)備投資小、生產(chǎn)成本低、原料可再生性強(qiáng)。4，本發(fā)明將丟棄的甘蔗皮、橘皮、柚子皮、花生殼、麩皮、糠料變廢為寶，既解決了生活垃圾，將其充分利用，同時(shí)該類包膜劑可自行降解。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖I烯丙基硫脲改性KGM不同接枝率對(duì)吸水、保肥性能的影響；圖2緩釋氮肥肥分累計(jì)溶出率。
具體實(shí)施例方式為了更好的解釋本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。(一 )、包膜緩釋材料的制備及吸水、保肥性能評(píng)價(jià)實(shí)施例I，烯丙基硫脲改性KGM共聚物緩釋材料的制備方法以KGM為基礎(chǔ)性組劑，在N2保護(hù)下，于80 %乙醇中充分溶脹，緩慢加入引發(fā)劑Fe2+/H2O2,通N215min后,加入單體烯丙基硫脲,反應(yīng)I. 5h后，緩慢升溫至80°C,在不斷攪拌下加10% NaOH溶液，調(diào)pH至中性，分別用丙酮、90%乙醇洗滌，過(guò)濾，干燥，即為烯丙基硫脲改性KGM共聚物緩釋材料。合成時(shí)控制接枝率為10 50%，進(jìn)一步優(yōu)選為35 40%。
烯丙基硫脲改性KGM共聚物緩釋材料過(guò)程中采用的魔芋葡甘聚糖為工業(yè)級(jí)，分子量5. OX IO5 I. OX 106、聚合度500 600 ;烯丙基硫脲，分子量為116，化學(xué)純，含量
≥ 99. 5% ;結(jié)構(gòu)式
權(quán)利要求
1.一種烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖共聚物的制備方法，包括以下制備步驟 以魔芋葡甘聚糖為基礎(chǔ)性組劑，在N2保護(hù)下，于80%乙醇中充分溶脹，緩慢加入引發(fā)劑Fe2+/H202，通N215min后，加入單體烯丙基硫脲，反應(yīng)I. 5h后，緩慢升溫至80°C，在攪拌下加Λ 10% NaOH溶液，調(diào)pH至6 7，分別用丙酮、90%乙醇洗滌，過(guò)濾，干燥，得到烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖共聚物。
2.根據(jù)權(quán)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為10 50 %，進(jìn)一步優(yōu)選接枝率為35 40 %。
3.根據(jù)權(quán)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為39%。
4.一種利用權(quán)利要求I所述的烯丙基硫脲改性KGM共聚物制成的包膜緩釋氮肥，其特征在于KGM共聚物作為緩釋材料，緩釋氮肥的組分以質(zhì)量份計(jì)為尿素100，共聚物緩釋材料O. I 10，包膜劑O. I 8。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的緩釋氮肥，其特征在于緩釋氮肥的組分以質(zhì)量份計(jì)為尿素100，共聚物緩釋材料I. O 2. 5，包膜劑O. 5 2. O。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的緩釋氮肥，其特征在于所述的包膜劑為甘蔗皮、橘皮、柚子皮、花生殼或糠料粉中的一種或多種，將其干燥、粉碎至過(guò)200目。
7.制備權(quán)利要求4、5或6任一權(quán)利要求所述的緩釋氮肥的方法，包括以下步驟 (1)將尿素倒入帶有機(jī)械攪拌器的容器內(nèi)，攪拌器并升溫至80 90°C使尿素成熔融狀態(tài)，緩慢加入共聚物緩釋材料，持續(xù)攪拌10 15min后，共混造粒； (2)在保持包衣機(jī)內(nèi)溫度為60 65°C下，噴入包膜材料，使包膜劑均勻地包裹在肥料表面，控制時(shí)間在10 20min ;再噴入共聚物緩釋材料； (3)冷卻固化，制得緩釋氮肥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的緩釋氮肥的方法，其特征在于得到的緩釋氮肥其形狀是片狀、顆粒狀或圓柱狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖共聚物包膜材料及緩釋肥，方法包括改性KGM共聚物為主體的包膜材料的制備、包膜緩釋肥料的制備。解決了制備超吸水、保肥性能和具有抑制土壤硝化作用的優(yōu)化條件、緩釋肥料的制備工藝和參數(shù)、及評(píng)價(jià)該包膜緩釋肥緩釋效果的問(wèn)題。該包膜緩釋肥料制備工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，制備包膜緩釋肥過(guò)程中，包膜材料既可作包膜劑也可作粘接劑，吸水、保肥性能相對(duì)于魔芋粉分別提高到600和350倍，顯著提高緩釋效果，同時(shí)包膜材料可完全降解，無(wú)生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，可最大限度利用化肥及減少化肥對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的污染。
文檔編號(hào)C05G3/08GK102863587SQ20121033043
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月8日
發(fā)明者黃應(yīng)平, 蔣悅, 劉立明, 張戰(zhàn)利 申請(qǐng)人:三峽大學(xué)