秸稈基高吸水性樹脂肥料常溫制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)成本低廉生產(chǎn)的秸稈基高吸水性樹脂肥料常溫制備方法，包括如下步驟：（1）秸稈預(yù)處理：將秸稈洗凈、干燥、截短、粉碎，過100目標準篩，收集100目以下粒徑的秸稈粉末；（2）含尿素秸稈基高吸水樹脂肥料的制備：取步驟（1）得到的秸稈粉末，加入N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺，加入尿素，再加入中和度30%～70%、濃度為10%的丙烯酸溶液；將上述反應(yīng)原料攪拌混合均勻，通氮氣除氧0.5～1小時，加入Na2SO3和K2S2O8，20～30℃下反應(yīng)3～6小時，將反應(yīng)產(chǎn)物干燥，即得含有尿素的秸稈基高吸水樹脂肥料。反應(yīng)中，秸稈:丙～烯酸溶液:N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺:尿素:K2S2O8:Na2SO3的質(zhì)量比為1:20～80:0.002～0.01:0.5～2:0.04～0.16:0.02～0.08。
【專利說明】秸稈基高吸水性樹脂肥料常溫制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于農(nóng)業(yè)緩釋肥料的高吸水性樹脂的制備方法，具體涉及一種含尿素的秸桿基高吸水性樹脂及其常溫制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]化肥是糧食增產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)統(tǒng)計，全球化肥對農(nóng)作物增產(chǎn)的貢獻約占40%~60%。我國以占世界9%的耕地養(yǎng)活了占世界22%的人口，其中化肥對糧食增產(chǎn)的貢獻約為50%，功不可沒。我國是世界上最大的化肥生產(chǎn)國和消費國，化肥年產(chǎn)量約占全球的30%，消費量占全球的35%。傳統(tǒng)化肥養(yǎng)分釋放速度快，肥料中的大部分養(yǎng)分容易被淋溶、揮發(fā)、固定，利用率低。研究表明，我國化肥當季利用率平均約為30%?；世寐实筒粌H造成資源的浪費，降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，而且?guī)砹藝乐氐沫h(huán)境問題，包括水體面源污染、土壤污染、大氣污染以及農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)下降等。如何提高化肥利用率已經(jīng)成為世界各國共同關(guān)注的問題。緩控釋肥料和新型多功能肥料是當今世界肥料研究和開發(fā)的熱點領(lǐng)域，代表著新型肥料的發(fā)展方向。緩控釋肥料可以緩慢釋放養(yǎng)分來滿足農(nóng)作物的營養(yǎng)需求，因此有效避免了傳統(tǒng)速溶肥料易流失的缺點，大大提高了化肥的利用率，可有效地減少過度施用化肥帶來的環(huán)境污染。與普通肥料相比，其肥效長，一次施用能夠滿足作物較長時間的養(yǎng)分需求，可以減少施肥次數(shù)并提高作物產(chǎn)量，從而降低施肥作業(yè)成本，提高經(jīng)濟效益。緩控釋肥料具有“增效、節(jié)肥、省工、環(huán)?！钡忍攸c，為解決肥料利用率低和過度施肥帶來的環(huán)境污染問題提供了新的思路和途徑。目前緩控釋肥料的緩控釋原理主要有物理法、化學(xué)法和生物法。因此，緩控釋肥料相應(yīng)地主要分為物理阻礙型、化學(xué)合成型和生化抑制型。化學(xué)合成型緩控釋 肥料是將化學(xué)合成的微溶性肥料直接(或間接)以共價(或離子)鍵接到預(yù)先形成的聚合物上，而構(gòu)成的一種新型聚合物肥料。此類緩控釋肥料緩控釋效果比較好，但往往不能滿足作物在生長初期對養(yǎng)分的需求，且成本較高。生化抑制型緩控釋肥料是經(jīng)過生物抑制劑(或促進劑)改良的常規(guī)肥料，主要應(yīng)用于速效氮肥。然而大多數(shù)生化抑制劑價格昂貴，毒性較大，因而難以廣泛應(yīng)用。物理阻礙型緩控釋肥料主要是通過噴涂、干燥等手段在肥料顆粒表面涂覆一層或多層低水溶性材料，形成致密的低滲透性包衣來阻礙水分進入肥料內(nèi)核的速度，進而達到限制養(yǎng)分釋放的目的。包膜包裹型緩控釋肥料是近年來發(fā)展最為迅速的一類，也是緩控釋肥料中所占比例最大的一類。尋找理想的緩控釋肥料的包膜材料，在提高緩釋效果的同時降低成本是研究的焦點。高吸水樹脂因其良好的吸水保水性而被應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)土壤改良，高吸水樹脂可以增加土壤團聚體，改善土壤結(jié)構(gòu)；提高土壤吸水能力，增加土壤含水量；增加土壤保水能力，降低土壤水分蒸發(fā)量和土壤水分滲透速度；提高土壤保肥能力。目前高吸水樹脂的合成途徑主要有兩種:一種是合成系樹月旨，主要利用具有雙鍵結(jié)構(gòu)的親水性單體進行共聚；另一種是利用淀粉、纖維素、殼聚糖、藻酸等天然多羥基化合物與親水性功能單體進行接枝共聚。因石油資源的不可再生，以及人們環(huán)保意識的不斷增強，合成系樹脂因其造價高、降解困難等瓶頸問題，逐漸被淘汰。著眼于資源可持續(xù)利用，生態(tài)環(huán)境和諧發(fā)展，以及可生物降解性等特點，人們對可再生秸桿纖維素的開發(fā)利用寄予厚望。秸桿材料中富含纖維素、木質(zhì)素等天然高分子，分子鏈上分布有大量的羥基、羧基等活性基團，經(jīng)過處理可制備高吸水性材料，這不僅可使秸桿資源得到有效利用，還可以降低高吸水性材料的成本，增加高吸水性樹脂的復(fù)合功能。采用農(nóng)作物秸桿纖維素制備的高吸水樹脂不僅吸水倍率較高，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，長時間吸水也不易分解，具有很好的保水性能。此外，將農(nóng)業(yè)廢棄物秸桿高值化利用，對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。高吸水樹脂可以通過不同方式和肥料復(fù)配使用，不僅可以起到土壤改良的作用，并對肥料起到緩釋的雙重作用。可以預(yù)料，具有吸水倍率高、緩釋效果強、制作工藝簡單、價格低廉的多功能保水緩釋肥料的研究、生產(chǎn)及大面積推廣應(yīng)用必將成為今后化肥工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種生產(chǎn)成本低廉生產(chǎn)的秸桿基高吸水性樹脂肥料常溫制備方法。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:秸桿基高吸水性樹脂肥料常溫制備方法，包括如下步驟:(1)、秸桿預(yù)處理:將秸桿洗凈、干燥、截短、粉碎，過100目標準篩，收集100目以下粒徑的秸桿粉末；
(2)、含尿素秸桿基高吸水樹脂肥料的制備:取步驟(1)得到的秸桿粉末，加入N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺，加入尿素，再加入中和度30%~70%、濃度為10%的丙烯酸溶液；將上述反應(yīng)原料攪拌混合均勻，通氮氣除氧0.5~I小時，加入Na2SO3和K2S2O8, 20~30°C下反應(yīng)3~6小時，將反應(yīng)產(chǎn)物干燥，即得含有尿素的秸桿基高吸水樹脂肥料。反應(yīng)中，秸桿:丙~烯酸溶液:N，N’-亞甲基 雙丙烯酰胺:尿素:K2S2O8: Na2SO3的質(zhì)量比為1:20~80:0.002~
0.01:0.5 ~2:0.04 ~0.16:0.02 ~0.08。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點是:利用秸桿基高吸水性樹脂肥料常溫制備方法，秸桿添加量9%~30%，吸水倍率104.9g/g~296.4g/g，尿素含量可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，與其他方法相比，反應(yīng)無需加熱，在常溫下進行，反應(yīng)條件溫和、節(jié)能，實現(xiàn)了水溶性肥料尿素和高吸水樹脂的復(fù)合，制備步驟簡單，高吸水樹脂肥料中大量添加了農(nóng)業(yè)固廢物秸桿，生物降解性良好，成本低廉，制備的秸桿基高吸水樹脂肥料具有良好的吸水保水性能，而且對尿素具有緩釋作用，能夠用于改良土壤，改善作物生長環(huán)境，一舉多得，適于農(nóng)業(yè)推廣應(yīng)用，所制備的含尿素秸桿基高吸水樹脂肥料可用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，其用法是施于植物根部土壤，其肥效長，一次施用能夠滿足作物較長時間的養(yǎng)分需求，可以減少施肥次數(shù)并提高作物產(chǎn)量。并可減少土壤水分的流失和滲漏，充分利用水資源，調(diào)節(jié)土壤中水含量的平衡，經(jīng)過一定的使用期后，可以被微生物降解，化作植物需要的有機肥，不對環(huán)境造成污染。
【具體實施方式】
[0006]下面通過具體實施例詳細描述一下本發(fā)明的具體內(nèi)容。
[0007]實施例1
(1)、秸桿預(yù)處理:將秸桿洗凈、干燥、截短、粉碎，過100目標準篩，收集100目以下粒徑的秸桿粉末；
(2)、含尿素秸桿基高吸水樹脂肥料的制備:取1.0g步驟I得到的秸桿粉末，加入N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，加入尿素，再加入中和度30%、濃度為10%的丙烯酸溶液。將上述反應(yīng)原料攪拌混合均勻，通氮氣除氧0.5小時，加入Na2SOjP K2S2O8, 20°C下反應(yīng)6小時，將反應(yīng)產(chǎn)物干燥，即得含有尿素的秸桿基高吸水樹脂肥料。反應(yīng)中，秸桿:丙烯酸溶液:N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺:尿素:K2S208:Na2S03的質(zhì)量比為1:20:0.002:0.5:0.04:0.02。技術(shù)指標:吸水倍率146.6g/g、秸桿添加量28.6%、尿素含量14.3%。
[0008]實施例2
(1)、秸桿預(yù)處理:將秸桿洗凈、干燥、截短、粉碎，過100目標準篩，收集100目以下粒徑的秸桿粉末；
(2)、含尿素秸桿基高吸水樹脂肥料的制備:取1.0g步驟I得到的秸桿粉末，加入N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺，加入尿素，再加入中和度50%、濃度為10%的丙烯酸溶液。將上述反應(yīng)原料攪拌混合均勻，通氮氣除氧0.5小時，加入Na2SO3和K2S2O8, 25°C下反應(yīng)4小時，將反應(yīng)產(chǎn)物干燥，即得含有尿素的秸桿基高吸水樹脂肥料。反應(yīng)中，秸桿:丙烯酸溶液:N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺:尿素=K2S2O8 = Na2SO3的質(zhì)量比為1:40:0.006:1:0.08:0.04。技術(shù)指標:吸水倍率204.lg/g、秸桿添加量17.7%、尿素含量17.7%。
[0009]實施例3
(1)、秸桿預(yù)處理:將秸桿洗凈、干燥、截短、粉碎，過100目標準篩，收集100目以下粒徑的秸桿粉末；
(2)、含尿素秸桿基高吸水樹脂肥料的制備:取1.0g步驟I得到的秸桿粉末，加入N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺，加入尿素，再加入中和度70%、濃度為10%的丙烯酸溶液。將上述反應(yīng)原料攪拌混合均勻，通氮氣除氧I小時，加入Na2SO3和K2S2O8, 30°C下反應(yīng)3小時，將反應(yīng)產(chǎn)物干燥，即得含有尿素的秸桿基高吸水樹脂肥料。反應(yīng)中，秸桿:丙烯酸溶液:N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺:尿素:K2S2O8 = Na2SO3的質(zhì)量比為1: 80: 0.01:2: 0.16:0.08。技術(shù)指標:吸水倍率109.4g/g、秸桿添加量9.1%、尿素含量18.2%。
【權(quán)利要求】
1.秸桿基高吸水性樹脂肥料常溫制備方法，其特征在于:包括如下步驟:(1)、秸桿預(yù)處理:將秸桿洗凈、干燥、截短、粉碎，過100目標準篩，收集100目以下粒徑的秸桿粉末；(2)、含尿素秸桿基高吸水樹脂肥料的制備:取步驟(1)得到的秸桿粉末，加入N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺，加入尿素，再加入中和度30%~70%、濃度為10%的丙烯酸溶液；將上述反應(yīng)原料攪拌混合均勻，通氮氣除氧0.5~I小時，加入Na2SO3和K2S2O8, 20~30°C下反應(yīng)3~6小時，將反應(yīng)產(chǎn)物干燥，即得含有尿素的秸桿基高吸水樹脂肥料；反應(yīng)中，秸桿:丙~烯酸溶液:N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺:尿素:K2S2O8: Na2SO3的質(zhì)量比為1:20~80:0.002~，0.01:0.5 ~2:0.04 ~0 .16:0.02 ~0.08。
【文檔編號】C05G1/00GK103804056SQ201410067228
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】張峰, 侯貴華, 許寧, 唐貴 申請人:鹽城工學(xué)院