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製作方法
2023-06-21 21:19:41 4
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製作方法
技術領域：
本發明涉及一種烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖(KGM)共聚物緩釋材料的製備方法；本發明還涉及利用這種緩釋材料製備得到的緩釋肥。
背景技術：
近年來，土壤肥分流失所帶來的資源巨大浪費，生態環境惡化及農作物質量和產量經濟的影響已受到各界的熱切關注。尿素施入土壤後，在脲酶作用下4-5天就可全部轉化為NH3和C02，NH3中的N —部分被土壤吸附，供植物生長前期利用，另有相當一部分NH3被土壤微生物作用成亞硝酸鹽、硝酸鹽及氮氧化物，造成了環境汙染。採用包膜技術製備緩釋尿素(Slow Release Urea,簡稱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製備的緩釋肥主要考慮其兼有一般化肥的「速效」、有機肥的「保肥」以及減少肥分流失，包膜材料無二次汙染，製備工藝簡單，價格便宜，提高產品質量及增產的效果。乾旱缺水嚴重製約我國農業持續發展，提高水分的利用率，僅推廣投資大的噴灌、微灌等工程技術是遠遠不夠的，還需要注重推廣投資較少的保水技術產品一保水劑，魔芋葡甘聚糖(簡稱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，並且保水性能優良。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。KGM應用在緩釋肥上已有研究，CN 1431275A 「多功能高分子固沙植被複合材料及其製備方法」，CN 102140049A 「一種保水，緩釋組合杯肥」均公開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。但研究開發新型魔芋材料，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用到緩釋肥上報導甚少。
發明內容
本發明的目的在於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，同時抑制土壤硝化作用，減少肥分的流失；本發明的另一個目的是提供採用這種包膜材料得到的緩釋肥。本發明的目的是這樣實現的一種烯丙基硫脲改性KGM共聚物，包括以下製備步驟以KGM為基礎性組劑，在N2保護下，於80 %乙醇中充分溶脹，緩慢加入引發劑Fe2+/H2O2，通N215min後，加入單體烯丙基硫脲，反應I. 5h後，緩慢升溫至80°C，在攪拌下加入10% NaOH溶液，調pH至6 7，分別用丙酮、90%乙醇洗滌，過濾，乾燥，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 %，進一步優選接枝率為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共聚物製成的緩釋氮肥，KGM共聚物作為緩釋材料，緩釋氮肥的組分以質量份計為尿素100，共聚物緩釋材料O. I 10，包膜劑O. I 8。進步步，緩釋氮肥的組分以質量份計為尿素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，將其乾燥、粉碎至過200目。製備緩釋氮肥的方法，包括以下步驟(I)將尿素倒入帶有機械攪拌器的容器內，攪拌器並升溫至80 90°C使尿素成熔融狀態，緩慢加入共聚物緩釋材料，持續攪拌10 15min後，共混造粒；(2)在保持包衣機內溫度為60 65°C下，噴入包膜材料，使包膜劑均勻地包裹在肥料表面，控制時間在10 20min ;再噴入共聚物緩釋材料；(3)冷卻固化，製得緩釋氮肥。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.本發明的改性KGM緩釋尿素具有超吸水、保肥性能，克服了作物在乾旱條件下僅能求助大型灌溉的困難，同時提高作物的抗旱能力，使土壤的透氣性能增強，同時可作為包膜劑及粘接劑。2.本發明的改性KGM緩釋尿素具有無毒、無二次汙染和有效抑制土壤硝化作用，促進養分最大利用率的特點。3.本發明的改性KGM包膜尿素緩釋肥的製備方法性能優越、生產設備投資小、生產成本低、原料可再生性強。4，本發明將丟棄的甘蔗皮、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，同時該類包膜劑可自行降解。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖I烯丙基硫脲改性KGM不同接枝率對吸水、保肥性能的影響；圖2緩釋氮肥肥分累計溶出率。
具體實施例方式為了更好的解釋本發明，下面結合實施例進一步闡述本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。(一 )、包膜緩釋材料的製備及吸水、保肥性能評價實施例I，烯丙基硫脲改性KGM共聚物緩釋材料的製備方法以KGM為基礎性組劑，在N2保護下，於80 %乙醇中充分溶脹，緩慢加入引發劑Fe2+/H2O2,通N215min後,加入單體烯丙基硫脲,反應I. 5h後，緩慢升溫至80°C,在不斷攪拌下加10% NaOH溶液，調pH至中性，分別用丙酮、90%乙醇洗滌，過濾，乾燥，即為烯丙基硫脲改性KGM共聚物緩釋材料。合成時控制接枝率為10 50%，進一步優選為35 40%。
烯丙基硫脲改性KGM共聚物緩釋材料過程中採用的魔芋葡甘聚糖為工業級，分子量5. OX IO5 I. OX 106、聚合度500 600 ;烯丙基硫脲，分子量為116，化學純，含量
≥ 99. 5% ;結構式
權利要求
1.一種烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖共聚物的製備方法，包括以下製備步驟 以魔芋葡甘聚糖為基礎性組劑，在N2保護下，於80%乙醇中充分溶脹，緩慢加入引發劑Fe2+/H202，通N215min後，加入單體烯丙基硫脲，反應I. 5h後，緩慢升溫至80°C，在攪拌下加Λ 10% NaOH溶液，調pH至6 7，分別用丙酮、90%乙醇洗滌，過濾，乾燥，得到烯丙基硫脲改性魔芋葡甘聚糖共聚物。
2.根據權利要求I所述的烯丙基硫脲改性KGM共聚物，其特徵在於所得到的共聚物接枝率為10 50 %，進一步優選接枝率為35 40 %。
3.根據權利要求I所述的烯丙基硫脲改性KGM共聚物，其特徵在於所得到的共聚物接枝率為39%。
4.一種利用權利要求I所述的烯丙基硫脲改性KGM共聚物製成的包膜緩釋氮肥，其特徵在於KGM共聚物作為緩釋材料，緩釋氮肥的組分以質量份計為尿素100，共聚物緩釋材料O. I 10，包膜劑O. I 8。
5.根據權利要求4所述的緩釋氮肥，其特徵在於緩釋氮肥的組分以質量份計為尿素100，共聚物緩釋材料I. O 2. 5，包膜劑O. 5 2. O。
6.根據權利要求4或5所述的緩釋氮肥，其特徵在於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，將其乾燥、粉碎至過200目。
7.製備權利要求4、5或6任一權利要求所述的緩釋氮肥的方法，包括以下步驟 (1)將尿素倒入帶有機械攪拌器的容器內，攪拌器並升溫至80 90°C使尿素成熔融狀態，緩慢加入共聚物緩釋材料，持續攪拌10 15min後，共混造粒； (2)在保持包衣機內溫度為60 65°C下，噴入包膜材料，使包膜劑均勻地包裹在肥料表面，控制時間在10 20min ;再噴入共聚物緩釋材料； (3)冷卻固化，製得緩釋氮肥。
8.根據權利要求7所述的緩釋氮肥的方法，其特徵在於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製備、包膜緩釋肥料的製備。解決了製備超吸水、保肥性能和具有抑制土壤硝化作用的優化條件、緩釋肥料的製備工藝和參數、及評價該包膜緩釋肥緩釋效果的問題。該包膜緩釋肥料製備工藝簡單，價格便宜，製備包膜緩釋肥過程中，包膜材料既可作包膜劑也可作粘接劑，吸水、保肥性能相對於魔芋粉分別提高到600和350倍，顯著提高緩釋效果，同時包膜材料可完全降解，無生態環境風險，可最大限度利用化肥及減少化肥對農業生態環境的汙染。
文檔編號C05G3/08GK102863587SQ20121033043
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月8日 優先權日2012年9月8日
發明者黃應平, 蔣悅, 劉立明, 張戰利 申請人:三峽大學