一種水溶性複合肥增效劑及其製備方法
2023-10-07 00:26:09 2
一種水溶性複合肥增效劑及其製備方法
【專利摘要】本發明公開一種水溶性複合肥增效劑，該水溶性複合肥增效劑是由無機基體與羧酸、醯胺材料聚合而成的微細凝膠顆粒，其組成按重量份為：無機基體50-60份，羧酸25-30份，醯胺材料5-15份，催化劑3-5份，增粘劑1-3份，胺基酸化物0.5-1份。通過凝膠型的無機基體材料酸化與醯胺聚合、微細包覆而成，微細凝膠顆粒在水中能夠快速分散，具有鰲合吸附功效，可以富集、吸附多種中化肥養分，對氨氣、銨態氮、硝酸根、可溶磷、鉀離子均有吸附收集性，並附著在植物根部，提供局部微循環系統，促使植物對養分吸收，防止養分流失，同時避免了N素易揮發、P素易固定、K素易滲漏的缺陷，使水溶性複合肥肥效大幅提升。
【專利說明】一種水溶性複合肥增效劑及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及肥料增效領域，具體涉及一種水溶性複合肥增效劑以及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 在使用肥料時，通過增加肥量可以提供N、P、K等植物必需的養分。然而，施入土壤 的肥料養分僅有部分真正被植物吸收，相當大的一部分養分並未被吸收，而是進入地下水 或者揮發至大氣中。因此，簡單依靠過量施肥增加肥效，不但造成肥料的浪費，而且會造成 環境汙染。緩釋肥通過緩慢釋放來防止肥效流失，但由於肥效緩慢，見效慢，無法適應高效 農業的需求。近幾年，水溶性肥料得到了快速的發展。
[0003] 水溶性肥料（Water Soluble Fertilizer)是一種能夠完全溶解於水的多元素復 合型肥料，相對於傳統的過磷酸鈣、造粒複合肥等非全水溶肥料和緩釋品種，由於其具有速 溶、吸收率高、見效快、無殘渣、施用方便等顯著優點，得到了迅猛的發展。尤其是在面對溫 室效應所帶來的日趨嚴重的環境保護及水資源匱乏的情況下，滴灌系統、噴施噴灌等具有 顯著節水、節肥功能的新型施肥方式開始得到推廣應用，使農業施肥者對肥料的認識發生 了根本的變化。水溶性複合肥作為目前灌溉施肥的主流，儘管可以節水、節肥、節省工時，但 由於水溶肥由不同性能的水溶性肥料復配而成，在肥料配伍時因物理、化學性質的不同，導 致肥效降低或者損失。比如，會不會發生酸鹼反應、會不會發生複分解反應產生沉澱、會不 會發生絡合反應等等。另外，由於鹼性土壤的影響，銨態氮在鹼性環境下容易揮發，特別是 在地表溫度會達到50度以上，更容易造成銨態氮的揮發。可溶性磷酸鹽會與土壤中呈溶解 形式的鈣或鐵離子形成磷酸鹽沉澱，從而使得磷被固定，失去水溶肥的意義。再者，水溶性 複合肥水溶後如果植物不能及時吸收，可溶性硝酸根、鉀離子等養分則會滲入地下，不但造 成肥效損失，而且會對地下水造成汙染。因此，隨著水溶性複合肥在灌溉施肥的大量應用， 如何提高肥效和防止肥效流失成為提升水溶性複合肥的利用率和品質的關鍵。
[0004] 中國發明專利CN101298399B公開了一種水性復混肥料增效劑及其製備和應用， 該發明組成包括D⑶（雙氰胺)、ATC (4-氨基三唑)、NBPT (N-(正-丁基）硫代磷醯三胺） S-80 (失水山梨醇脂肪酸脂)，通過硝化抑制劑和尿酶抑制劑提高了肥料有效性。
[0005] 中國發明專利CN 102491829B公開了一種氮素肥料增效劑組合物，其組成包括聚 天門冬氨酸、氫醌、雙氰胺，該發明能提高氮肥利用率、能促進植物生長、提高植物抗逆能 力。
[0006] 中國發明專利CN 102515959 B公開了一種用於化肥的水溶性高分子增效劑，該化 肥增效劑包括10%_20%的瓜兒豆膠、20%- 30%的非離子型聚丙烯醯胺、20% -30%的聚丙烯 酸鉀、20%-30%的聚矽酸鉀，水溶性高分子增效劑能明顯增加磷在土壤中的傳輸速度和傳輸 距離，降低磷被固定的機率，提高土壤的保水性能和保肥性能。
[0007] 中國發明專利CN101823914A公開了一種肥料速效增效劑的製備方法，該方法將 2. 4-二硝基苯酚鈉、a-萘乙酸鈉、吲哚丁酸鉀、聚穀氨酸、6-苄氨基嘌呤、2-甲氧基-5-硝 基苯酚按比例粉碎過篩達到20-60目粉狀或顆粒狀，加入0. 1-5%的氫氧化鉀或氫氧化鈉 得到。通過植物生長調節劑達到肥料增效的目的。
[0008] 上述專利，為了防止氮的揮發損失，目前主要通過加入固氮劑如尿酶抑制劑和硝 化抑制劑來穩定氮，從而提升肥效，但由於尿酶抑制劑和硝化抑制劑極易汙染水體，因此固 氮技術面臨著新的挑戰。為了防止水溶性複合肥水溶後養分的失活、滲漏，主要通過增加 水溶性高分子的隔離來增加磷的傳輸以防止失活，但會影響複合肥中其他養分的溶解和吸 收。甚至現有肥料增效劑依靠植物生長調節劑來達到增效的目的，大量使用植物生長調節 劑也是不可取的，因為植物生長調節劑如果過量使用或者盲目使用則會導致被人體攝入的 危險，影響人體生長發育。
[0009] 水溶性複合肥不同於單一的養分的化肥，含有可溶性的N、P、K以及其他中微量元 素，由於保證了良好的水溶性，因此水溶肥通常活性較好，但直接造成N元素更易揮發，P元 素以磷酸根的形式更易於土壤中的二價金屬離子板結從而失去活性，K離子則更容易滲漏 至地下水。正是因為水溶性複合肥的易溶性，更易導致肥效流失。由於以上養分流失的於 機理不同，因此無法同時保證多種養分被植物很好的吸收。
【發明內容】
[0010] 針對目前成分複雜的水溶性複合肥在使用時N素易揮發、P素易固定、K素易滲漏 的缺陷，本發明提供一種水溶性複合肥增效劑，該水溶性複合肥增效劑是由無機基體與羧 酸、醯胺材料聚合而成的微細凝膠顆粒，在水中以微細凝膠顆粒形式快速分散，其可以吸附 並攜帶水溶性複合肥中的N素、P素、K素，並附著在植物根部，提供局部微循環系統，促使植 物對養分吸收，防止養分流失。本發明進一步的目的是提供該水溶性複合肥增效劑的製備 方法。
[0011] 一種水溶性複合肥增效劑，其特徵在於為一種無機聚合凝膠微細顆粒，由下列重 量份組成： 無機基體 50-60份， 羧酸 25-30份， 醯胺材料 5-15份， 催化劑 3-5份， 增粘劑 1-3份， 胺基酸化物 0. 5-1份， 其中，所述的無機基體為凝膠型的矽膠、高嶺土、凹凸棒土、硅藻土、鈉基膨潤土、矽酸 鎂鋰中的至少一種；所述的羧酸為一元羧酸或者二元羧酸，其中，一元羧酸為苯甲酸、醋酸、 丙酸、對甲苯甲酸、對硝基苯甲酸中的至少一種，二元羧酸為丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二 酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、酒石酸、蘋果酸中的至少一種；所述的醯胺材料為尿素、甲醯 胺、乙醯胺中的至少一種；所述的催化劑為硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀、亞硫酸鈉 中至少一種；所述的增粘劑為環糊精、羥丙基甲基纖維素、丙烯醯胺中的至少一種；所述的 氨基羧酸化物為1，2-二氨基乙烷四乙酸、乙二胺二琥珀酸化物、二亞乙基三胺五乙酸化 物、羥基乙二胺三乙酸化物中的至少一種。
[0012] 本發明一種水溶性複合肥增效劑，其特徵是製備方法按照如下方式進行： (1)將50-60重量份的無機基體在攪拌狀態下，通過微波振蕩攪拌製成濃度10-20wt% 的懸浮液，然後加入磷酸鹽進行分散20-30min，所述磷酸鹽為六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、焦 磷酸鈉中的一種，加入量為無機基體質量的〇. 2-0. 5% ; (2) 在60-80°C條件下，將步驟1)得到的懸浮液與25-30重量份的羧酸進行攪拌酸化 處理l-2h，然後陳放24-48h ; (3) 將步驟2)得到的酸化物與5-15重量份的醯胺材料、3-5重量份催化劑在反應釜 中進行聚合，反應釜聚合條件為：壓力5-7MPa，溫度80-KKTC，槳葉攪拌速度100_200rpm， 攪拌反應時間30-60min，使酸化無機基體與醯胺材料聚合為聚氨基羧酸無機材料，然後濾 幹； (4) 將1-3重量份增粘劑、0. 5-1重量胺基酸化物與步驟3)得到的聚氨基羧酸無機材 料在分散機中進行分散包覆，分散轉速1000-1200 rpm，分散時間控制在3-5min，在機械力 化學作用下，增粘劑、胺基酸化物附著在聚氨基羧酸無機材料微粒表面，得到一種水溶性復 合肥增效劑。
[0013] 上述製備步驟（3)所述的反應釜為通用耐壓反應釜，其中設有行星攪拌機構，攪拌 機構由攪拌槳、分散漿、刮壁漿構成，反應釜內壁為耐腐蝕性搪瓷。
[0014] 上述製備步驟（4)所述的分散設備是三腔連續式渦旋氣流微細機，通過快速旋轉 的葉輪產生的離心切向力，使增粘劑、胺基酸化物與聚氨基羧酸無機材料在腔室內與定刀 劇烈撞擊從而充分接觸、分散、包覆，得到的微細凝膠顆粒粒度< 5 μ m。
[0015] 本發明通過無機基體材料酸化與醯胺聚合，得到的聚合無機材料為一種微細凝膠 顆粒，具有鰲合吸附功效，可以富集、吸附多種化肥養分，對氨氣、銨態氮、硝酸根、可溶磷、 鉀離子均有吸附收集性。其優異的性能是能在水中快速分散，吸附容量大，在植物根部富集 養分後，隨著植物對養分的吸收，養分易脫離。可有效阻止銨態氮揮發、硝態氮流失、磷素沉 澱凝固、鉀素流失，適合用於水溶性複合肥的增效，提高肥料利用率，增加肥效，阻止肥料對 環境的汙染。
[0016] 將本發明水溶性複合肥增效劑5%與水溶性複合肥95%混合後施肥，水溶性複合肥 選用養分含量為25-20-10,包含有銨態氮、硝態氮、磷酸一銨、硫酸鉀成分，進行肥效增效測 試，測試結果如下：
【權利要求】
1. 一種水溶性複合肥增效劑，其特徵在於是一種無機聚合凝膠微細顆粒，由下列重量 份組成： 無機基體 50-60份， 羧酸 25-30份， 醯胺材料 5-15份， 催化劑 3-5份， 增粘劑 1-3份， 胺基酸化物 0. 5-1份， 其中，所述的無機基體為凝膠型的矽膠、高嶺土、凹凸棒土、硅藻土、鈉基膨潤土、矽酸 鎂鋰中的至少一種；所述的羧酸為一元羧酸或者二元羧酸，其中，一元羧酸為苯甲酸、醋酸、 丙酸、對甲苯甲酸、對硝基苯甲酸中的至少一種，二元羧酸為丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二 酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、酒石酸、蘋果酸中的至少一種；所述的醯胺材料為尿素、甲醯 胺、乙醯胺中的至少一種；所述的催化劑為硫代硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、亞硫酸氫鉀、亞硫酸鈉 中至少一種；所述的增粘劑為環糊精、羥丙基甲基纖維素、丙烯醯胺中的至少一種；所述的 氨基羧酸化物為1，2-二氨基乙烷四乙酸、乙二胺二琥珀酸化物、二亞乙基三胺五乙酸化 物、羥基乙二胺三乙酸化物中的至少一種。
2. 權利要求1所述的水溶性複合肥增效劑的製備方法，該方法包括如下步驟： (1) 將50-60重量份的無機基體在攪拌狀態下，通過微波振蕩攪拌製成濃度 10-20被％的懸浮液，然後加入磷酸鹽進行分散20-30min，所述磷酸鹽為六偏磷酸鈉、三聚 磷酸鈉、焦磷酸鈉中的一種，加入量為無機基體質量的〇. 2-0. 5% ; (2) 在60-80°C條件下，將步驟1)得到的懸浮液與25-30重量份的羧酸進行攪拌酸化 處理l-2h，然後陳放24-48h ; (3) 將步驟2)得到的酸化物與5-15重量份的醯胺材料、3-5重量份催化劑在反應釜 中進行聚合，反應釜聚合條件為：壓力5-7MPa，溫度80-KKTC，槳葉攪拌速度100_200rpm， 攪拌反應時間30-60min，使酸化無機基體與醯胺材料聚合為聚氨基羧酸無機材料，然後濾 幹； (4) 將1-3重量份增粘劑、0. 5-1重量胺基酸化物與步驟3)得到的聚氨基羧酸無機材 料在分散機中進行分散包覆，分散轉速1000-1200 rpm，分散時間控制在3-5min，在機械力 化學作用下，增粘劑、胺基酸化物附著在聚氨基羧酸無機材料微粒表面，得到一種水溶性復 合肥增效劑。
3. 根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於：製備步驟（3)所述的反應釜為通用耐 壓反應釜，其中設有行星攪拌機構，攪拌機構由攪拌槳、分散漿、刮壁漿構成，反應釜內壁為 耐腐蝕性搪瓷。
4. 根據權利要求3所述的製備方法，其特徵在於：製備步驟（4)所述的分散設備是三腔 連續式渦旋氣流微細機，通過快速旋轉的葉輪產生的離心切向力，使增粘劑、胺基酸化物與 聚氨基羧酸無機材料在腔室內與定刀劇烈撞擊從而充分接觸、分散、包覆，得到的微細凝膠 顆粒粒度< 5 μ m。
【文檔編號】C05G3/00GK104058870SQ201410322789
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】陳慶, 曾軍堂 申請人:成都新柯力化工科技有限公司