一種液體肥專用懸浮收集助劑及製備方法與流程
2023-10-28 03:05:22 2
本發明屬於肥料生產
技術領域：
，具體涉及一種液體肥專用懸浮收集助劑及製備方法。
背景技術：
：液體肥料，又稱流體肥料，俗稱液肥，是以一種或一種以上作物所需的營養元素的液體產品，一般均以N、P、K三大營養元素或者其中一種之一為主題，還常常包括需要微量營養元素。液體肥料發展至今，已經有200多年的歷史了，品種很多，大致可以分為液體氮肥和液體複合肥兩大類。液體氮肥有銨態、硝態和醯胺態的氮，如液氨、氨水、硝酸銨和氨的氨合物，尿素與氨的氨合物等。液體複合肥含有N、P、K中兩種或者三種營養元素，如磷酸銨、尿素磷酸銨、硝酸磷酸銨、磷酸銨鉀等，它們均可以添加中量營養元素（鈣、鎂、硫）和微量元素（鋅、硼、鈣、鐵、錳）以及除草劑、殺蟲劑、植物激素等，綜合效果明顯，對作物增產效果顯著，除了含有以上大中量元素外，還含有植物茁壯成長所必備的整合態的微量元素，讓植物更為容易吸收。微量元素總含量≥0.2g/L。隨著水肥一體化技術不斷推廣和應用，液體肥料在我國開始逐漸普及。目前，我國的液體肥料還處於初步研究階段，特別是高濃度、高複合液體肥料的研究，在國內基本上是空白。目前的液體肥料主要有以下幾種：1．有機液體肥料，以胺基酸、腐殖酸等有機成分為原料形成的肥料。2．無機液體肥料，以氮磷鉀無機成分為主的肥料。3．生物液體肥料，以活性微生物、固氮、解磷和解鉀菌為主的肥料。液體肥料因其速溶、均勻等優點，施肥效果好，與固體肥料相比，液體肥料不會出現結塊的現象，使用方法多種多樣，在生產、運輸和使用時汙染少等優點，因此受到了廣大消費者的喜歡。然而，2009年頒布的NY1107-2010標準嚴格限制了大量元素水溶肥，其中大量元素成分水劑不低於500g/L，粉劑不低於50％，並含有一定量的中微量元素，這進而對大量元素清液肥的研發提出了更高要求。雖然氮肥產能過剩，原料價格偏低，但配製清液肥常用的尿素含氮量偏低，量多則會導致不穩定、易結晶的問題。為克服清液肥的上述缺陷，本領域已研發了懸浮型液體肥料。理論上，懸浮型液體肥料較清液肥能更好地解決高氮配方的高氮量與結晶問題。它較清液肥有以下優勢：1)養分含量可大幅度提高；2)原料選擇範圍廣，可選擇低品級原料，大大降低成本；3)配方靈活、易調整，易與中微量元素複合；4)在儲運過程中不易出現結晶；5)可與殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等混用，並混合均勻；6)省時省工，節省運輸費、管理費等等。然而，實踐中，懸浮型液體肥料在我國的研究基本上是空白，市場上也不多見，這是由於它面臨較多技術問題需要克服，如出現沉澱、析水分層等問題。目前，由於液體肥料登記標準並未對懸浮型液體肥料給出具體登記說明，尤其沉積分層比例，這容易使不合格產品進入市場。若借鑑農藥懸浮劑，則允許高濃度懸浮型液體肥料在一定時段內出現一定比例的沉積分層，且具流動性，最終不影響農民使用。若要使懸浮型液體肥料性能穩定，則要防止沉澱、解決分層。對於該問題，現有技術中通常使用增稠劑增加體系粘度，防止顆粒下沉，但僅靠添加增稠劑並不能完全解決體系穩定性問題。也可使用粘土礦物，但是其存在黏度貢獻率低且要求放置時間不能過長的缺陷。中國專利200910192150.6公開了一種懸浮型液體複合肥料及其製備方法，其採用纖維素類，4～12％的羥乙基纖維素，該方案纖維素加入比例大、成本高，且最終產品穩定性不佳。中國專利201410208635.0公開了一種懸浮劑及利用懸浮劑解決高濃度液體肥料分層的方法，其中使用黃原膠、聚穀氨酸、活性粘土比為2:（3～5）:（8～10）組成複合懸浮劑，以提高粘度，但該方案未利用表面活性劑的分散性能。另外，上述兩個發明中懸浮體系中固體顆粒較多，不利於懸浮型液體肥料在儲存過程中保持良好的穩定性。由此可以看出，高固含量的液體肥懸浮性是該領域的技術瓶頸。特別是當肥料含量達到50%以上時，不可避免的出現沉降。儘管使用增稠、研磨分散、高速分散，但其不分層、不沉澱的時間保持較短，且造成液體肥能耗、成本增加。技術實現要素：針對上述問題，本發明的主要目的是提供一種液體肥專用懸浮收集助劑及製備方法。本發明提供了一種液體肥專用懸浮收集助劑，包括以下重量份原料：二氧化矽氣凝膠60-90份，谷元粉1-10份，增稠劑0.2-0.8份，表面活性劑0.1-0.8份，添加劑2-8份，所述二氧化矽氣凝膠的密度為0.003-0.29g/cm3，氣孔率為80-99.8%，比表面積≥800m2/g；由於二氧化矽氣凝膠具有非常大的比表面積和高的氣孔率，在水性和溶劑型膠粘劑中均有良好的分散性和懸浮性以及增稠、觸變、補強的作用，在液體肥料的溶液中，其網狀結構有助於提高肥料元素的懸浮性，提高肥料的固含量，在與谷元粉形成的互穿網格中可以包含更多的肥料元素，作為液體肥料的懸浮收集助劑效果明顯.優選的，本發明提供的液體肥專用懸浮收集助劑，包括以下重量份物質：二氧化矽氣凝膠70-85份，谷元粉2-8份，增稠劑0.5-0.8份，表面活性劑0.3-0.8份，添加劑5-8份，所述二氧化矽氣凝膠的密度為0.005-0.2g/cm3，氣孔率為85-99%，比表面積≥850m2/g。優選的，所述增稠劑為硅藻土、甲基纖維素、纖維素醚、澱粉、阿拉伯樹膠、黃原膠、聚乙烯醇中的至少一種。優選的，所述表面活性劑為單硬脂酸甘油酯、硬脂酸丁醇酯、聚乙二醇二硬脂酸中的一種或多種組合物。優選的，所述添加劑為萘乙酸鈉、萘乙酸、胺鮮酯、芸苔素內酯、復硝酚鈉、復硝酚鉀、赤黴素、6-苄氨基腺嘌呤、三十烷醇中的一種或幾種。本發明還提供一種液體肥專用懸浮收集助劑的製備方法，包括以下步驟：（1）在矽源中加入乙醇溶液，所述矽源和乙醇的質量比為1：（1.5-5），攪拌10-20min，攪拌過程中添加酸性物質，調節pH為2-3，攪拌30-60min，得到混合溶液；（2）在步驟（1）中得到的混合溶液中繼續添加乙醇溶液，在攪拌的過程中加入鹼源和增稠劑，調節pH=6.5-7.5；繼續攪拌60-90min，得到二氧化矽凝膠；（3）將乙醇、三甲基氯矽烷、己烷按摩爾配比1：（0.2-0.8）：（1-10）混合後得到混合溶液，將步驟（2）得到的二氧化矽凝膠放入混合溶液中，離心處理，進行超聲振蕩，在超聲振蕩過程中添加表面活性劑和谷元粉，混合物反應20-30min後，添加添加劑，得到液體肥專用懸浮收集助劑。優選的，所述步驟（1）中的矽源為正矽酸乙酯（TEOS）、正甲基矽烷（TMOS）或水玻璃中的至少一種。優選的，所述步驟（1）中的酸性物質為鹽酸、硫酸、氫氟酸、氫溴酸、硝酸、氟矽酸、碳酸、甲酸、苯甲酸、乙酸中的一種或多種組合物。優選的，所述步驟（2）中的鹼源為氨水、脲、水合肼、碳酸鈉、碳酸氫鈉、脂肪族胺、脂肪族醇胺和季銨鹼中的至少一種。優選的，所述步驟（3）中乙醇、三甲基氯矽烷、己烷按摩爾配比為1：（0.3-0.5）：（2-7）。與現有技術相比，本發明的有益效果為：在谷元粉和二氧化矽氣凝膠形成的互穿網格中可以固定收集液體肥料中的肥料元素，促使不溶肥懸浮，使得已飽和的液體肥繼續溶解，提高液體肥肥料含量，同時，在形成二氧化矽氣凝膠的製備過程中添加了增稠劑，可以對肥料元素起到一定的滯留作用，提高了懸浮液的穩定性。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。本發明提供了一種液體肥專用懸浮收集助劑，包括以下重量份物質：二氧化矽氣凝膠60-90份，谷元粉1-10份，增稠劑0.2-0.8份，表面活性劑0.1-0.8份，添加劑2-8份，根據本發明，氣凝膠以其低密度、高孔隙率，在作為元素、微細物質載體方面具有廣闊的應用前進，本發明所述的二氧化矽氣凝膠的密度為0.003-0.29g/cm3，氣孔率為80-99.8%，比表面積≥800m2/g；由於二氧化矽氣凝膠具有非常大的比表面積和高的氣孔率，在水性和溶劑型膠粘劑中均有良好的分散性和懸浮性以及增稠、觸變、補強的作用，在液體肥料的溶液中，其網狀結構有助於提高肥料元素的懸浮性，提高肥料的固含量，在與谷元粉形成的互穿網格中可以包含更多的肥料元素，作為液體肥料的懸浮收集助劑效果明顯。根據本發明，本發明提供的液體肥專用懸浮收集助劑，包括以下重量份物質：二氧化矽氣凝膠70-85份，谷元粉2-8份，增稠劑0.5-0.8份，表面活性劑0.3-0.8份，添加劑5-8份，所述二氧化矽氣凝膠的密度為0.005-0.2g/cm3，氣孔率為85-99%，比表面積≥850m2/g。根據本發明，本發明對所述增稠劑沒有特殊的要求，主要是可以減少顆粒自由活動的空間，從而提高體系的粘度即可，進一步的，本發明所述的增稠劑可以包括無機增稠劑、纖維素醚、天然高分子及其衍生物、合成高分子、絡合型有機金屬化合物、印花增稠劑，進一步的，如硅藻土、甲基纖維素、纖維素醚、澱粉、阿拉伯樹膠、黃原膠、聚乙烯醇中的至少一種。根據本發明，本發明所述的表面活性劑為本領域技術人員所熟知的表面活性劑，進一步的，如單硬脂酸甘油酯、硬脂酸丁醇酯、聚乙二醇二硬脂酸中的一種或多種組合物。根據本發明，本發明所述的添加劑為萘乙酸鈉、萘乙酸、胺鮮酯、芸苔素內酯、復硝酚鈉、復硝酚鉀、赤黴素、6-苄氨基腺嘌呤、三十烷醇中的一種或幾種，如上均為植物生長調節劑，對作物的生長具有明顯的促進作用。根據本發明，本發明中所述液體肥專用懸浮收集助劑的製備方法包括以下步驟：（1）在矽源中加入乙醇溶液，所述矽源和乙醇的質量比為1：（1.5-5），攪拌10-20min，攪拌過程中添加酸性物質，調節PH為2-3，攪拌30-60min，得到混合溶液；（2）在步驟（1）中得到的混合溶液中繼續添加乙醇溶液，在攪拌的過程中加入鹼源和增稠劑，調節PH=6.5-7.5；繼續攪拌60-90min，得到二氧化矽凝膠；（3）將乙醇、三甲基氯矽烷、己烷按摩爾配比1：（0.2-0.8）：（1-10）混合後得到混合溶液，將步驟（2）得到的二氧化矽凝膠放入混合溶液中，進行超聲振蕩，在超聲振蕩過程中添加表面活性劑和谷元粉，混合物反應20-30min後，添加添加劑，得到液體肥專用懸浮收集助劑。根據本發明，本發明中二氧化矽氣凝膠的製備方法為溶膠-凝膠過程，通過含高活性化學組分的化合物作為前驅體，在液相下將原料均勻混合後，矽源物質的水解和縮聚可以獲得具有三維網絡結構的氧化矽凝膠，進一步的，本發明步驟（1）中的矽源為正矽酸乙酯（TEOS）、正甲基矽烷（TMOS）或水玻璃中的至少一種。根據本發明，所述步驟（1）中的酸性物質是本領域技術人員所熟知的酸性物質，本發明對酸性物質的種類沒有特殊的要求，進一步的，所述的酸性物質為鹽酸、硫酸、氫氟酸、氫溴酸、硝酸、氟矽酸、碳酸、甲酸、苯甲酸、乙酸中的一種或多種組合物。根據本發明，所述的步驟（2）中的鹼源是本領域技術人員所熟知的鹼源，本發明對鹼源的種類沒有特殊的要求，只要可以中和酸性物質即可，進一步的，所述的鹼源為氨水、脲、水合肼、碳酸鈉、碳酸氫鈉、脂肪族胺、脂肪族醇胺和季銨鹼中的至少一種。根據本發明，本發明所述步驟（3）中乙醇、三甲基氯矽烷、己烷按摩爾配比為1：（0.3-0.5）：（2-7）。以下將通過具體實施例對本發明進行詳細描述。在以下各實施例及對比例中，二氧化矽氣凝膠的比表面積和孔容通過BELSORP-max_MicrotracBEL測定得到，測試數據匯總於表1中。實施例1一種液體肥專用懸浮收集助劑，包括以下重量份物質：二氧化矽氣凝膠70份，谷元粉2份，纖維素醚0.5份，表面活性劑0.3份，添加劑5份；其製備方法包括以下步驟：（1）在正矽酸乙酯中加入乙醇溶液，所述正矽酸乙酯和乙醇的質量比為1：1.5，攪拌10min，攪拌過程中添加鹽酸，調節PH為2，攪拌30min，得到混合溶液；（2）在步驟（1）中得到的混合溶液中繼續添加乙醇溶液，在攪拌的過程中加入氨水和纖維素醚，調節PH=6.5；繼續攪拌60min，得到二氧化矽凝膠；（3）將乙醇、三甲基氯矽烷、己烷按摩爾配比1：0.3：2混合後得到混合溶液，將步驟（2）得到的二氧化矽凝膠放入混合溶液中，離心處理，進行超聲振蕩，在超聲振蕩過程中添加單硬脂酸甘油酯和谷元粉，混合物反應20min後，添加萘乙酸鈉，得到液體肥專用懸浮收集助劑。實施例2一種液體肥專用懸浮收集助劑，包括以下重量份物質：二氧化矽氣凝膠85份，谷元粉8份，增稠劑0.8份，表面活性劑0.8份，添加劑8份；其製備方法包括以下步驟：（1）在正甲基矽烷中加入乙醇溶液，所述正甲基矽烷和乙醇的質量比為1：1.5，攪拌10min，攪拌過程中添加鹽酸，調節PH為2，攪拌30min，得到混合溶液；（2）在步驟（1）中得到的混合溶液中繼續添加乙醇溶液，在攪拌的過程中加入氨水和阿拉伯樹膠，調節PH=7.5；繼續攪拌60min，得到二氧化矽凝膠；（3）將乙醇、三甲基氯矽烷、己烷按摩爾配比1：0.3：2混合後得到混合溶液，將步驟（2）得到的二氧化矽凝膠放入混合溶液中，離心處理，進行超聲振蕩，在超聲振蕩過程中添加單硬脂酸甘油酯和谷元粉，混合物反應20min後，添加，得到液體肥專用懸浮收集助劑。實施例3一種液體肥專用懸浮收集助劑，包括以下重量份物質：二氧化矽氣凝膠80份，谷元粉5份，增稠劑0.6份，表面活性劑0.5份，添加劑6份；其製備方法包括以下步驟：（1）在正矽酸乙酯中加入乙醇溶液，所述正矽酸乙酯和乙醇的質量比為1：2，攪拌10min，攪拌過程中添加硝酸，調節PH為2，攪拌60min，得到混合溶液；（2）在步驟（1）中得到的混合溶液中繼續添加乙醇溶液，在攪拌的過程中加入碳酸鈉和黃原膠，調節PH=7；繼續攪拌60min，得到二氧化矽凝膠；（3）將乙醇、三甲基氯矽烷、己烷按摩爾配比1：0.4：5混合後得到混合溶液，將步驟（2）得到的二氧化矽凝膠放入混合溶液中，離心處理，進行超聲振蕩，在超聲振蕩過程中添加硬脂酸丁醇酯和谷元粉，混合物反應30min後，添加胺鮮酯，得到液體肥專用懸浮收集助劑。實施例4一種液體肥專用懸浮收集助劑，包括以下重量份物質：二氧化矽氣凝膠60份，谷元粉1份，增稠劑0.2份，表面活性劑0.1份，添加劑2份；其製備方法包括以下步驟：（1）在水玻璃中加入乙醇溶液，所述水玻璃和乙醇的質量比為1：1.5，攪拌10min，攪拌過程中添加鹽酸，調節PH為2，攪拌30min，得到混合溶液；（2）在步驟（1）中得到的混合溶液中繼續添加乙醇溶液，在攪拌的過程中加入氨水和纖維素醚，調節PH=6.5；繼續攪拌60min，得到二氧化矽凝膠；（3）將乙醇、三甲基氯矽烷、己烷按摩爾配比1：0.2：1混合後得到混合溶液，將步驟（2）得到的二氧化矽凝膠放入混合溶液中，離心處理，進行超聲振蕩，在超聲振蕩過程中添加聚乙二醇二硬脂酸和谷元粉，混合物反應20-30min後，添加復硝酚鈉，得到液體肥專用懸浮收集助劑。實施例5一種液體肥專用懸浮收集助劑，包括以下重量份物質：二氧化矽氣凝膠90份，谷元粉10份，增稠劑0.8份，表面活性劑0.8份，添加劑8份；其製備方法包括以下步驟：（1）在正矽酸乙酯中加入乙醇溶液，所述正矽酸乙酯和乙醇的質量比為1：5，攪拌20min，攪拌過程中添加硝酸，調節PH為3，攪拌60min，得到混合溶液；（2）在步驟（1）中得到的混合溶液中繼續添加乙醇溶液，在攪拌的過程中加入碳酸氫鈉和甲基纖維素，調節PH=7.5；繼續攪拌90min，得到二氧化矽凝膠；（3）將乙醇、三甲基氯矽烷、己烷按摩爾配比1：0.8：10混合後得到混合溶液，將步驟（2）得到的二氧化矽凝膠放入混合溶液中，離心處理，進行超聲振蕩，在超聲振蕩過程中添加單硬脂酸甘油酯和谷元粉，混合物反應20-30min後，添加萘乙酸，得到液體肥專用懸浮收集助劑。對比例1一種液體肥專用懸浮收集助劑，包括以下重量份物質：二氧化矽氣凝膠40份，谷元粉2份，增稠劑0.2份，表面活性劑0.1份，添加劑2份；其製備方法包括以下步驟：（1）在正矽酸乙酯中加入乙醇溶液，所述正矽酸乙酯和乙醇的質量比為1：0.2，攪拌10min，攪拌過程中添加鹽酸，調節PH為4，攪拌30min，得到混合溶液；（2）在步驟（1）中得到的混合溶液中繼續添加乙醇溶液，在攪拌的過程中加入氨水和甲基纖維素，調節PH=6.5；繼續攪拌60min，得到二氧化矽凝膠；（3）將乙醇、三甲基氯矽烷、己烷按摩爾配比1：0.34：8混合後得到混合溶液，將步驟（2）得到的二氧化矽凝膠放入混合溶液中，離心處理，進行超聲振蕩，在超聲振蕩過程中添加單硬脂酸甘油酯和谷元粉，混合物反應30min後，添加萘乙酸，得到液體肥專用懸浮收集助劑。對比例2一種液體肥專用懸浮收集助劑，包括以下重量份物質：二氧化矽氣凝膠100份，谷元粉0.1份，增稠劑0.1份，表面活性劑0.01份，添加劑4份；其製備方法包括以下步驟：（1）在正甲基矽烷中加入乙醇溶液，所述正甲基矽烷和乙醇的質量比為1：8，攪拌20min，攪拌過程中添加鹽酸，調節PH為1，攪拌40min，得到混合溶液；（2）在步驟（1）中得到的混合溶液中繼續添加乙醇溶液，在攪拌的過程中加入氨水和阿拉伯樹膠，調節PH=4；繼續攪拌90min，得到二氧化矽凝膠；（3）將乙醇、三甲基氯矽烷、己烷按摩爾配比1：2：1混合後得到混合溶液，將步驟（2）得到的二氧化矽凝膠放入混合溶液中，離心處理，進行超聲振蕩，在超聲振蕩過程中添加單硬脂酸甘油酯和谷元粉，混合物反應20min後，添加復硝酚鈉，得到液體肥專用懸浮收集助劑。表1實施例1-5、對比例1-2中液體肥專用懸浮收集助劑的參數二氧化矽氣凝膠密度/（g/cm3）氣孔率/（%）比表面積/（m2/g）肥料含量/（%）普通液體肥---42實施例10.049585675實施例20.069484572實施例30.059484974實施例40.089183471實施例50.099283772對比例10.563432446對比例20.543631849由以上數據可以看出，本發明提供的液體肥專用懸浮收集助劑可以使得液體肥中肥料含量保持在70%以上。上述描述僅是對本發明部分實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本行業的普通技術人員可根據本發明對上述實施例做出改進或修改，但均屬於本發明保護範圍。當前第1頁1 2 3