一種高分子吸水樹脂（鉀）保水肥的製備方法
2023-07-15 04:55:06
一種高分子吸水樹脂（鉀）保水肥的製備方法
【專利摘要】本發明提供一種高分子吸水樹脂(鉀)保水肥的製備方法，包括：配製NaOH水溶液、中和反應、接枝共聚反應、凝固乾燥、粉碎五個步驟，縮短工藝流程，減少生產時間，降低生產成本。解決了長期大量使用傳統化肥對土壤的傷害的技術難題，同時增加了SAP保水肥鉀元素的含量。生產過程中無三廢（廢料、廢氣、廢水）產生，對環境無汙染，安全環保，產品質量穩定。
【專利說明】一種高分子吸水樹脂(鉀)保水肥的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高分子吸水樹脂製造的(鉀)保水肥，具體是屬於高分子吸水樹月旨(SAP)的生產工藝。
[0002]
【背景技術】
[0003]SAP保水肥，是以農林秸杆、化肥和有機單體(丙烯酸、丙烯醯胺)等為原料聚合形成的SAP保水肥新材料。SAP保水肥主要用於農林作物的栽培，種植生產，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，根據植物生長需求均勻的供給營養，確保植物生長抗禦乾旱能力。SAP保水肥產品的開發與應用，代表著將來發展的方向。具有特殊抗旱、節水、保水和肥料功效的保水肥、抗旱劑等化學、物理和生物技術產品的開發與應用，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、肥效率的重點內容之一。
國內外對SAP保水肥的研究還未見報導。SAP保水肥是一種新型的控釋肥，用高分子吸水樹脂生產工藝與化肥聚合而成的保水肥新材料，集吸水、保水、肥料養分供應、控釋於一體，提高水肥利用率。對促進高效節水、節肥農業具有重要的作用。我國是一個農業大國，農作物的養分缺乏和水分不足是限制我國糧食生產的重要因素。尤其是在乾旱、半乾旱地區，水分條件是糧食生產的底線，提高降水的利用率是增產的關鍵，而且水分從多方面限制了作物對肥料的有效利用，所以乾旱、半乾旱地區的農業發展「關鍵在水、出路在肥」。目前，保水肥的研究越來越受到農業領域的重視，研究重心也開始從如何提高保水肥的性能向其在農林業的實際應用轉移。現國內外研發生產的農林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產品的發展趨勢為:(I)該項目通過技術研發創新，在國內外首次採用化肥與秸杆、丙烯酸和丙烯醯胺聚合的保水肥，可製備出性能優良、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。以往由於長期大量地直接使用化肥特別是大量施用銨肥，銨離子進入土壤後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結作用的鈣離子，造成土壤顆粒分散，從而破壞了土壤團粒結構，使土壤的物理化學特性發生了變化，導致土壤板結，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成分或有毒物質，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，而且會促進土壤中一些有毒有害汙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元素的流失。現在農民普遍感到土壤板結了，莊稼難種了 ；人們普遍感到果不香、瓜不甜、菜無味。農作物品質嚴重下降，什麼原因呢？農業生產中的秸杆的功能有機物質被焚燒，農業生態系統的物質循環被人為中斷，農業生產的載體——土壤中的有機質含量極小，過量的化肥導致農業生產生態要素品質下降，這就是癥結所在。SAP保水肥的出現可以改變以上化肥對土壤的不利現象，由於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、使土壤成團粒結構，防止土壤板結和鹽鹼化，使土壤的水肥不易流失，提高土壤水肥的利用率。SAP保水肥在土壤內反覆的吸收水分、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，改良根系環境促使根系微生物的生長，防止土壤的板結和鹽潰化。(2)化肥與秸杆、丙烯酸和丙烯醯胺聚合的保水肥，自身含有植物生長所許的大量N、P、K等微量元素，可以替代傳統化肥、滿足促進植物生長的需求，可廣泛的應用於農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，在樹脂內部可產生高滲透締合作用並通過其網孔結構吸水。它的最大吸水力高大每平方釐米13公斤-14公斤，可吸收自身重量的數百倍至上千倍的純水，並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。由於樹木根系的吸水力大多為每平方釐米17公斤-18公斤，一般情況下不會出現根系水分的倒流，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林業抗旱節水、節肥中的廣泛應用。
[0004]在國際上保水肥的出現繼化肥、農藥、地膜之後最有希望在農業中大規模應用的化學品。農林業植物的生長離不開陽光、水、肥三大要素，而保水肥的出現解決了植物生長的兩大要素。是未來發展節水、節肥農業降低農林業生產成本，達到農林業豐產豐收的方向。隨著我國乾旱缺水、缺肥問題的加劇以及西部大開發戰略的實施，發展節水、節肥農業、恢復和建設生態環境的需要日益迫切。保水肥的出現、生產發展市場化，將成為農業高效節水、節肥造林種草綠化、蔬菜果樹栽培等領域的重要的化學節水節肥技術。相信不久的將來，以科技為先導和以企業為主導，保水肥在農林業領域將發揮著重要的作用。
【發明內容】
[0005]針對現有技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題是，提供一種高分子吸水樹脂(鉀)保水肥的製備方法:縮短工藝流程，減少生產時間，降低生產成本，解決了大量使用傳統化肥對土壤傷害的難題，增加了保水肥鉀元素的含量，提高了水肥利用率；改良土壤，防止土壤的板結；產品質量穩定。
[0006]為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是，一種高分子吸水樹脂(鉀)保水肥的製備方法，包括下列內容:
(1)配製成31.7% NaOH 水溶液 22000g ；
(2)中和反應:將配製好的NaOH水溶液連續滴入到27000g純度大於99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入2300g丙烯醯胺、21000g硫酸鉀，然後降溫到 50-60 0C ；
(3)接枝共聚反應:向中和反應後的溶液中，一次性加入10400g秸杆粉(100-1500目)進行攪拌降溫到50-45°C，轉速為110-120轉，再加入5g亞甲基雙丙烯醯胺交聯劑，然後加入9g過硫酸銨引發劑，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IlO0C _115°C，反應時間為10-15分鐘；
(4)凝固乾燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應10-20分鐘後混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然乾燥；
(5)粉碎:將固體產品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.4，吸水倍率450g/g鉀含量> 27%
上述的高分子吸水樹脂的製備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/釐米3，沸點為141.3°C，閃點為54.5°C。
[0007]上述的高分子吸水樹脂的製備方法，包括下列內容
(1)配製成31.8% NaOH 水溶液 22000g ；
(2)中和反應:將配製好的NaOH水溶液連續滴入到27000g純度大於99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1780g丙烯醯胺，22000g硫酸鉀，然後降溫到 56-65 ℃ ；
(3)接枝共聚反應:向中和反應後的溶液中，一次性加入10500g秸杆粉(100-150目)進行攪拌降溫到55-46°C，轉速為90-110轉，再加入6g亞甲基雙丙烯醯胺交聯劑，然後加入7g過硫酸銨引發劑，加溫到60-70 °C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在1lO℃ _114°C，反應時間為20分鐘；
(4)凝固乾燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應15-20分鐘後混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然乾燥；
(5)粉碎:將固體產品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.3，吸水倍率500g/g，鉀含量≥27%
上述的高分子吸水樹脂的製備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/釐米3，沸點為141.3°C，閃點為54.5°C。
[0008]本發明的一種高分子吸水樹脂(鉀)保水肥的製備方法，具有如下優點及有益效果:
1、在生產技術工藝上，一次聚合成產品，無需烘烤乾燥，聚合放熱的過程就是乾燥的過程，無需糊化，無需洗滌、皂化等過程，使生產工藝流程縮短了 5倍，可在I小時內生產出成品，降低生產成本。解決了大量使用傳統化肥對土壤傷害的難題，增加了保水肥鉀元素的含量，提高了水肥利用率；同時，生產過程中無三廢(廢料、廢氣、廢水)產生，對環境無汙染，安全環保。
[0009]2、產品質量穩定，可直接放在植物根部，對植物根系的生長無傷害，與土壤均勻混合後，能大量的儲存土壤中的水肥，長時間不蒸發不流失，提高土壤保墒、保水、保肥能力，根據植物生長需求均勻的供給營養，有效促進植物的成活、生長和發育，確保植物生長抗禦乾旱能力。增加了保水肥鉀元素的含量，同時，改良土壤團粒結構，防止土壤板結和鹽鹼化，使土壤的水肥不易流失，提高土壤水肥利用率。保水肥產品送檢:經青島市質量監督檢驗所檢驗符合NY886-2004農林行業標準的要求(NO:QIQ-12300687)；
【具體實施方式】
[0010]實施例1
上述的高分子吸水樹脂的製備方法，包括下列內容:
(1)配製成31.8% NaOH 水溶液 22000g ；
(2)中和反應:將配製好的NaOH 水溶液連續滴入到27000g純度大於99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1680g丙烯醯胺，22000g硫酸鉀，然後降溫到 56-65 ℃；(3)接枝共聚反應:向中和反應後的溶液中，一次性加入11500g秸杆粉(100-150目)進行攪拌降溫到55-46 °C，轉速為90-110轉，再加入6g亞甲基雙丙烯醯胺交聯劑，然後加入7g過硫酸銨引發劑，加溫到60-70°C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在IlO0C _114°C，反應時間為20分鐘；
(4)凝固乾燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應15-20分鐘後混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然乾燥；
(5)粉碎:將固體產品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.3，吸水倍率510g/g，鉀含量≥ 27% ；
實施例2
上述的高分子吸水樹脂的製備方法，包括下列內容:
(1)配製成31.8% NaOH 水溶液 22000g ；
(2)中和反應:將配製好的NaOH水溶液連續滴入到27000g純度大於99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1780g丙烯醯胺，23000g硫酸鉀，然後降溫到 56-65 0C ；
(3)接枝共聚反應:向中和反應後的溶液中，一次性加入10700g秸杆粉(100-150目)進行攪拌降溫到55-46 °C，轉速為90-110轉，再加入6g亞甲基雙丙烯醯胺交聯劑，然後加入7g過硫酸銨引發劑，加溫到60-70°C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在1lO0C _114°C，反應時間為20分鐘；
(4)凝固乾燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應15-20分鐘後混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然乾燥；
(5)粉碎:將固體產品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.3，吸水倍率530g/g，鉀含量≥27% ；
實施例3
上述的高分子吸水樹脂的製備方法，包括下列內容:
(1)配製成31.8% NaOH 水溶液 22000g ；
(2)中和反應:將配製好的NaOH水溶液連續滴入到27000g純度大於99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1680g丙烯醯胺，21300g硫酸鉀，然後降溫到 56-65 0C ；
(3)接枝共聚反應:向中和反應後的溶液中，一次性加入IOlOOg秸杆粉(100-150目)進行攪拌降溫到55-46 °C，轉速為90-110轉，再加入6g亞甲基雙丙烯醯胺交聯劑，然後加入7g過硫酸銨引發劑，加溫到60-70°C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在1lO0C _114°C，反應時間為20分鐘；
(4)凝固乾燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應15-20分鐘後混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然乾燥；
(5)粉碎:將固體產品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.3，吸水倍率490g/g，鉀含量≥27%
實施例4
上述的高分子吸水樹脂的製備方法，包括下列內容:
(I)配製成 31.8% NaOH 水溶液 22000g ；(2)中和反應:將配製好的NaOH水溶液連續滴入到27000g純度大於99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1680g丙烯醯胺，22300g硫酸鉀，然後降溫到 56-65 0C ；
(3)接枝共聚反應:向中和反應後的溶液中，一次性加入10500g秸杆粉(100-150目)進行攪拌降溫到55-46°C，轉速為90-110轉，再加入6g亞甲基雙丙烯醯胺交聯劑，然後加入7g過硫酸銨引發劑，加溫到60-70 °C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在IlO0C _114°C，反應時間為20分鐘；
(4)凝固乾燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應15-20分鐘後混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然乾燥；
(5)粉碎:將固體產品粉碎成顆粒，即得成品。PH值為6.3，吸水倍率550g/g，鉀含量≥27%
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非是對本發明作其它形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內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明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單 修改、等同變化與改型，仍屬於本發明技術方案的保護範圍。
【權利要求】
1.一種高分子吸水樹脂(鉀)保水肥的製備方法，包括下列內容: (1)配製成31.7% NaOH 水溶液 22000g ； (2)中和反應:將配製好的NaOH水溶液連續滴入到27000g純度大於99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入2300g丙烯醯胺、21000g硫酸鉀，然後降溫到 50-60 0C ； (3)接枝共聚反應:向中和反應後的溶液中，一次性加入10400g秸杆粉(100-1500目)進行攪拌降溫到50-45°C，轉速為110-120轉，再加入5g亞甲基雙丙烯醯胺交聯劑，然後加入9g過硫酸銨引發劑，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1lO0C _115°C，反應時間為10-15分鐘； (4)凝固乾燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應10-20分鐘後混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然乾燥； (5)粉碎:將固體產品粉碎成顆粒，即得成品。
2.PH值為6.4，吸水倍率450g/g 鉀含量≥27% ； 上述的高分子吸水樹脂的製備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/釐米.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製備方法，包括下列內容 (1)配製成31.8% NaOH 水溶液 22000g ； (2)中和反應:將配製好的NaOH水溶液連續滴入到27000g純度大於99.5%的丙烯酸中，進行中和反應，反應時間為15-20分鐘，加入1780g丙烯醯胺，22000g硫酸鉀，然後降溫到 56-65 0C ； (3)接枝共聚反應:向中和反應後的溶液中，一次性加入10500g秸杆粉(100-150目)進行攪拌降溫到55-46°C，轉速為90-110轉，再加入6g亞甲基雙丙烯醯胺交聯劑，然後加入7g過硫酸銨引發劑，加溫到60-70 °C進行接枝共聚反應，反應過程中的溫度控制在1lO0C _114°C，反應時間為20分鐘； (4)凝固乾燥:將反應混合液分流到聚合老化器中；反應15-20分鐘後混合液聚合成固體，聚合過程中聚合熱使物料自然乾燥； (5)粉碎:將固體產品粉碎成顆粒，即得成品。
4.PH值為6.3，吸水倍率500g/g，鉀含量≥27% ； 上述的高分子吸水樹脂的製備方法，所使用的丙烯酸:比重為20°C時1.051克/釐米.3，沸點為141.3°C，閃點為54.5°C。
【文檔編號】C08F289/00GK103897111SQ201210571047
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月26日 優先權日:2012年12月26日
【發明者】朱彥芳 申請人:青島鑫垚保水高新材料有限公司