一種高分子吸水樹脂（復合）保水肥的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種高分子吸水樹脂（復合）保水肥的制備方法，包括：配制NaOH水溶液、中和反應、接枝共聚反應、凝固干燥、粉碎五個步驟，縮短工藝流程，減少生產(chǎn)時間，降低生產(chǎn)成本；解決了傳統(tǒng)化肥對土壤危害的技術(shù)難題，同時增加了SAP保水肥N、P、K、等微量元素的含量。生產(chǎn)過程中無三廢（廢料、廢氣、廢水）產(chǎn)生，對環(huán)境無污染，安全環(huán)保，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
【專利說明】一種高分子吸水樹脂(復合)保水肥的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高分子吸水樹脂(復合)保水肥的制備方法，具體是屬于高分子吸水樹脂(SAP)的生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]SAP保水肥，是以農(nóng)林秸桿、化肥和有機單體(丙烯酸、丙烯酰胺)等為原料聚合形成的SAP保水肥新材料。SAP保水肥主要用于農(nóng)林作物的栽培，種植生產(chǎn)，土壤保水肥自身含大量的氮、磷、鉀等多種微量元素。同時具有吸水、保水、保肥、保溫和抗旱、抗沙漠化、激活草木植物生長等功能。它能吸收自身重量100-700倍的水分，可將雨水和澆灌的水肥、快速吸收儲存起來，根據(jù)植物生長需求均勻的供給營養(yǎng)，確保植物生長抗御干旱能力。SAP保水肥產(chǎn)品的開發(fā)與應用，代表著將來發(fā)展的方向。具有特殊抗旱、節(jié)水、保水和肥料功效的保水肥、抗旱劑等化學、物理和生物技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)與應用，是近30年來國際上研究改善土壤水肥狀況和提高植物用水肥效率的重點內(nèi)容之一。國內(nèi)外對SAP保水肥的研究還未見報道。SAP保水肥是一種新型的控釋肥，用高分子吸水樹脂生產(chǎn)工藝與化肥聚合而成的保水肥新材料，集吸水、保水、肥料養(yǎng)分供應、控釋于一體，提高水肥利用率。對促進高效節(jié)水、節(jié)肥農(nóng)業(yè)具有重要的作用。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物的養(yǎng)分缺乏和水分不足是限制我國糧食生產(chǎn)的重要因素。尤其是在干旱、半干旱地區(qū)，水分條件是糧食生產(chǎn)的底線，提高降水的利用率是增產(chǎn)的關(guān)鍵，而且水分從多方面限制了作物對肥料的有效利用，所以干旱、半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展“關(guān)鍵在水、出路在肥”。目前，保水肥的研究越來越受到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重視，研究重心也開始從如何提高保水肥的性能向其在農(nóng)林業(yè)的實際應用轉(zhuǎn)移?，F(xiàn)國內(nèi)外研發(fā)生產(chǎn)的農(nóng)林SAP，一是成本高，二是只有吸水功能未有肥料功能，因此未來SAP產(chǎn)品的發(fā)展趨勢為:(1)該項目通過技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新，在國內(nèi)外首次采用化肥與秸桿、丙烯酸和丙烯酰胺聚合的保水肥，可制備出性能優(yōu)良、成本低廉、實用性強的SAP保水肥新材料，具有保水、肥料的雙重功能，稱能吸水保水的化肥。以往由于長期大量地直接使用化肥特別是大量施用銨肥，銨離子進入土壤后在其硝化作用的過程中釋放出氫離子，使土壤逐漸酸化。銨離子能夠置換出土壤膠體微粒上起聯(lián)結(jié)作用的鈣離子，造成土壤顆粒分散，從而破壞了土壤團粒結(jié)構(gòu)，使土壤的物理化學特性發(fā)生了變化，導致土壤板結(jié)，肥力下降。同時，大量施用氮肥，給土壤引入了大量非主要營養(yǎng)成分或有毒物質(zhì)，如硫銨中的硫酸根離子和氯銨中氯離子，它們對土壤微生物的正常活動有抑制或毒害作用。土壤酸化不僅破壞土壤性質(zhì)，而且會促進土壤中一些有毒有害污染物的釋放遷移或使之毒性增強，使生物和蚯蚓等土壤生物減少，還加速了土壤一些營養(yǎng)元素的流失。現(xiàn)在農(nóng)民普遍感到土壤板結(jié)了，莊稼難種了 ；人們普遍感到果不香、瓜不甜、菜無味。農(nóng)作物品質(zhì)嚴重下降，什么原因呢？農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的秸桿的功能有機物質(zhì)被 焚燒，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)被人為中斷，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的載體——土壤中的有機質(zhì)含量極小，過量的化肥導致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生態(tài)要素品質(zhì)下降，這就是癥結(jié)所在。SAP保水肥的出現(xiàn)可以改變以上化肥對土壤的不利現(xiàn)象，由于SAP保水肥具有吸水、保水、保肥、控釋肥性能，大大的減輕化肥對土壤的危害。能夠起到改良土壤、使土壤成團粒結(jié)構(gòu)，防止土壤板結(jié)和鹽堿化，使土壤的水肥不易流失，提高土壤水肥的利用率。SAP保水肥在土壤內(nèi)反復的吸收水分、形成凝膠收縮膨脹，給土壤造成大量微型空隙，提高土壤的透氣性，改良根系環(huán)境促使根系微生物的生長，防止土壤的板結(jié)和鹽潰化。(2)化肥與秸桿、丙烯酸和丙烯酰胺聚合的保水肥，自身含有植物生長所許的大量N、P、K等微量元素，可以替代傳統(tǒng)化肥、滿足促進植物生長的需求，可廣泛的應用于農(nóng)林作物的種植和栽培育苗等，大大提高水肥的利用率可達85%以上。(3)化肥聚合而成的高吸水性樹脂:在吸水保水功能上，具有特異的強吸水基團，在樹脂內(nèi)部可產(chǎn)生高滲透締合作用并通過其網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)吸水。它的最大吸水力高大每平方厘米13公斤-14公斤，可吸收自身重量的數(shù)百倍至上千倍的純水，并且這些被吸收的水分不能用一般的物理方法排擠出來，所以它又具有很強的保水性。由于樹木根系的吸水力大多為每平方厘米17公斤-18公斤，一般情況下不會出現(xiàn)根系水分的倒流，而林木根系卻能直接吸收貯存的保水肥中的水分，這一特性決定了保水肥在農(nóng)林業(yè)抗旱節(jié)水、節(jié)肥中的廣泛應用。
[0003] 在國際上保水肥的出現(xiàn)繼化肥、農(nóng)藥、地膜之后最有希望在農(nóng)業(yè)中大規(guī)模應用的化學品。農(nóng)林業(yè)植物的生長離不開陽光、水、肥三大要素，而保水肥的出現(xiàn)解決了植物生長的兩大要素。是未來發(fā)展節(jié)水、節(jié)肥農(nóng)業(yè)降低農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)成本，達到農(nóng)林業(yè)豐產(chǎn)豐收的方向。隨著我國干旱缺水、缺肥問題的加劇以及西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，發(fā)展節(jié)水、節(jié)肥農(nóng)業(yè)、恢復和建設(shè)生態(tài)環(huán)境的需要日益迫切。保水肥的出現(xiàn)、生產(chǎn)發(fā)展市場化，將成為農(nóng)業(yè)高效節(jié)水、節(jié)肥造林種草綠化、蔬菜果樹栽培等領(lǐng)域的重要的化學節(jié)水節(jié)肥技術(shù)。相信不久的將來，以科技為先導和以企業(yè)為主導，保水肥在農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮著重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種高分子吸水樹脂(復合)保水肥的制備方法，縮短高分子吸水樹脂工藝流程，減少生產(chǎn)時間，降低生產(chǎn)成本，解決了傳統(tǒng)化肥對土壤的危害，增加了 SAP植物生長需求的氮、磷、鉀的含量，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是，一種高分子吸水樹脂(復合)保水肥的制備方法，包括下列內(nèi)容:
(1)配制成33.5% NaOH 水溶液 18250g ；
(2)中和反應:將配制好的NaOH水溶液連續(xù)滴入到20250g純度大于99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1856g丙烯酰銨、7500g尿素、6500g磷酸、7000硫酸鉀；然后降溫到50-60°C ；
(3)接枝共聚反應:向中和反應后的溶液中，一次性加入4050g農(nóng)作物秸桿粉(100-200目)進行攪拌，轉(zhuǎn)速為70-90轉(zhuǎn)，再加入Sg亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，然后加入15g過硫酸銨引發(fā)劑，加溫到65-70°C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在110°C _115°C，反應時間為15分鐘；
(4)凝固干燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應10-20分鐘后混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然干燥；
(5)粉碎:將固體產(chǎn)品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.5，吸水倍率450g/g 氮、磷、鉀含量3 15%上述的高分子吸水樹脂的制備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/厘米3，沸點為141.3°C，閃點為54.5°C。
[0006]上述的高分子吸水樹脂的制備方法，包括下列內(nèi)容
(1)配制成33.5% NaOH 水溶液 18267g ；
(2)中和反應:將配制好的NaOH水溶液連續(xù)滴入到21256g純度大于99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1876g丙烯酰胺；7500g尿素、6500g磷酸、7000硫酸鉀；然后降溫到56-65°C ；
(3)接枝共聚反應:向中和反應后的溶液中，一次性加入4050g農(nóng)作物秸
桿粉(100-200目)進行攪拌，轉(zhuǎn)速為80-100轉(zhuǎn)，再加入Ilg亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，然后加入12g過硫酸銨引發(fā)劑，加溫到65-70°C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在110°C _115°C，反應時間為15分鐘；
(4)凝固干燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應15分鐘后混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然干燥；
(5)粉碎:將固體產(chǎn)品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.2，吸水倍率560g/g ;氮、磷、鉀含量蘭15% ；
上述的高分子吸水樹脂的制備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/厘米3，沸點為141.3°C，閃點為54.5°C。
[0007]本發(fā)明一種高分子吸水樹脂(復合)保水肥的制備方法，具有如下優(yōu)點及有益效果:
1、在生產(chǎn)技術(shù)工藝上，一次聚合成產(chǎn)品，無需烘烤干燥，聚合放熱的過程就是干燥的過程，無需糊化，無需洗滌、皂化等過程，使生產(chǎn)工藝流程縮短了 5倍，可在I左右小時內(nèi)生產(chǎn)出成品，降低生產(chǎn)成本；解決了傳統(tǒng)化肥對土壤的危害，提高了水肥的利用率。同時，生產(chǎn)過程中無三廢(廢料、廢氣、廢水)產(chǎn)生，對環(huán)境無污染，安全環(huán)保。
[0008]2、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，傳統(tǒng)的化肥不能直接放在植物根部，高分子吸水樹脂保水肥可直接放在植物根部，對植物根系的生長無傷害，與土壤均勻混合后，能大量的儲存土壤中的水肥及自身的肥料。長時間不蒸發(fā)不流失，提高土壤保墑、保水、保肥能力，根據(jù)植物生長需求均勻的供給營養(yǎng)，有效促進植物的成活、生長和發(fā)育，確保植物生長抗御干旱能力。同時，改良土壤團粒結(jié)構(gòu)，防止土壤板結(jié)和鹽堿化，使土壤的水肥不易流失，提高土壤水肥利用率。保水肥產(chǎn)品送檢，經(jīng)青島市質(zhì)量監(jiān)督檢驗所檢驗符合NY886-2004農(nóng)林行業(yè)標準的要求(N0:QIQ-12300737)；
【具體實施方式】
[0009]實施例1
本實施例的高分子吸水樹脂的制備方法，包括下列內(nèi)容:
(1)配制成33.5% NaOH 水溶液 18250g ；
(2)中和反應:將配制好的NaOH水溶液連續(xù)滴入到20250g純度大于99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1856g丙烯酰銨、7500g尿素、6000g磷酸、7500硫酸鉀；然后降溫到50-60°C ；
(3)接枝共聚反應:向中和反應后的溶液中，一次性加入4050g農(nóng)作物秸桿粉(100-200目)進行攪拌，轉(zhuǎn)速為70-90轉(zhuǎn)，再加入Sg亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，然后加入15g過硫酸銨引發(fā)劑，加溫到65-70°C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在110°C _115°C，反應時間為15分鐘；
(4)凝固干燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應10-20分鐘后混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然干燥；
(5)粉碎:將固體產(chǎn)品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.5，吸水倍率550g/g 氮、磷、鉀含量3 15%
上述的高分子吸水樹脂的制備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/厘米3，沸點為141.3°C，閃點為54.5°C。
[0010]實施例2
本實施例的高分子吸水樹脂的制備方法，包括下列內(nèi)容
(1)配制成33.5% NaOH 水溶液 18250g ；
(2)中和反應:將配制好的NaOH水溶液連續(xù)滴入到20250g純度大于99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1856g丙烯酰銨、7500g尿素、6600g磷酸、7060硫酸鉀；然后降溫到50-60°C ；
(3)接枝共聚反應:向中和反應后的溶液中，一次性加入4000g農(nóng)作物秸桿粉(100-200目)進行攪拌，轉(zhuǎn)速為70-90轉(zhuǎn)，再加入Sg亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，然后加入15g過硫酸銨引發(fā)劑，加溫到65-70°C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在110°C _115°C，反應時間為15分鐘；
(4)凝固干燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應10-20分鐘后混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然干燥；
(5)粉碎:將固體產(chǎn)品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.5，吸水倍率456g/g 氮、磷、鉀含量3 15%
上述的高分子吸水樹脂的制備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/厘米3，沸點為141.3°C，閃點為54.5°C。
[0011]實施例3
本實施例的高分子吸水樹脂的制備方法，包括下列內(nèi)容:
(1)配制成33.5% NaOH 水溶液 18250g ；
(2)中和反應:將配制好的NaOH水溶液連續(xù)滴入到20250g純度大于99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1856g丙烯酰銨、7500g尿素、6500g磷酸、7500硫酸鉀；然后降溫到50-60°C ；
(3)接枝共聚反應:向中和反應后的溶液中，一次性加入4080g農(nóng)作物秸桿粉(100-200目)進行攪拌，轉(zhuǎn)速為70-90轉(zhuǎn)，再加入Sg亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，然后加入15g過硫酸銨引發(fā)劑，加溫到65-70°C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在110°C _115°C，反應時間為15分鐘；
(4)凝固干燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應10-20分鐘后混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然干燥；
(5)粉碎:將固體產(chǎn)品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.5，吸水倍率470g/g 氮、磷、鉀含量3 15%上述的高分子吸水樹脂的制備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/厘米3，沸點為141.3°C，閃點為54.5°C。
[0012]實施例4
本實施例的一種高分子吸水樹脂的制備方法，包括下列內(nèi)容:
(1)配制成33.5% NaOH 水溶液 18250g ；
(2)中和反應:將配制好的NaOH水溶液連續(xù)滴入到20250g純度大于99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1856g丙烯酰銨、7800g尿素、6700g磷酸、7000硫酸鉀；然后降溫到50-60°C ；
(3)接枝共聚反應:向中和反應后的溶液中，一次性加入4050g農(nóng)作物秸桿粉(100-200目)進行攪拌，轉(zhuǎn)速為70-90轉(zhuǎn)，再加入Sg亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，然后加入15g過硫酸銨引發(fā)劑，加溫到65-70°C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在110°C _115°C，反應時間為15分鐘；
(4) 凝固干燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應10-20分鐘后混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然干燥；
(5)粉碎:將固體產(chǎn)品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.5，吸水倍率490g/g 氮、磷、鉀含量3 15%
上述的高分子吸水樹脂的制備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/厘米3，沸點為141.3°C，閃點為54.5°C。
[0013]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種高分子吸水樹脂(復合)保水肥的制備方法，包括下列內(nèi)容: (1)配制成33.5% NaOH 水溶液 18250g ； (2)中和反應:將配制好的NaOH水溶液連續(xù)滴入到20250g純度大于99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1856g丙烯酰銨、7500g尿素、6500g磷酸、7000硫酸鉀；然后降溫到50-60°C ； (3)接枝共聚反應:向中和反應后的溶液中，一次性加入4050g農(nóng)作物秸桿粉(100-200目)進行攪拌，轉(zhuǎn)速為70-90轉(zhuǎn)，再加入Sg亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，然后加入15g過硫酸銨引發(fā)劑，加溫到65-70°C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在110°C _115°C，反應時間為15分鐘； (4)凝固干燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應10-20分鐘后混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然干燥； (5)粉碎:將固體產(chǎn)品粉碎成顆粒，即得成品。
2.PH值為6.5，吸水倍率450g/g 氮、磷、鉀含量3 15% 上述的高分子吸水樹脂的制備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/厘米3，沸點為141.3°C，閃點為54.5°C。
3.上述的高分子吸水樹脂的制備方法，包括下列內(nèi)容 (1)配制成33.5% NaOH 水溶液 18267g ； (2)中和反應:將配制好的NaOH水溶液連續(xù)滴入到21256g純度大于99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1876g丙烯酰胺；7500g尿素、6500g磷酸、7000硫酸鉀；然后降溫到56-65°C ； (3)接枝共聚反應:向中和反應后的溶液中，一次性加入4050g農(nóng)作物秸 桿粉(100-200目)進行攪拌，轉(zhuǎn)速為80-100轉(zhuǎn)，再加入Ilg亞甲基雙丙烯酰胺交聯(lián)劑，然后加入12g過硫酸銨引發(fā)劑，加溫到65-70°C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在110°C _115°C，反應時間為15分鐘； (4)凝固干燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應15分鐘后混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然干燥； (5)粉碎:將固體產(chǎn)品粉碎成顆粒，即得成品。
4.PH值為6.2，吸水倍率560g/g ;氮、磷、鉀含量3 15% ； 上述的高分子吸水樹脂的制備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/厘米.3，沸點為141.3°C，閃點為54.5°C。
【文檔編號】C05G3/04GK103896691SQ201210580172
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】朱彥芳 申請人:青島鑫垚保水高新材料有限公司