一種保水緩釋尿素肥料及其生產方法
【專利說明】一種保水緩釋尿素肥料及其生產方法 【技術領域】
[0001] 本發明屬于肥料加工技術領域。更具體地，本發明涉及一種保水緩釋尿素肥料；本 發明還涉及所述保水緩釋尿素肥料的生產方法。 【【背景技術】】
[0002] 環保型高效農用保水緩釋尿素肥料是指針對農業、林業、園藝等領域需求大量使 用保水、節水、節肥材料，而研制的一類新型多功能性高分子復合材料，由于其獨特的吸水、 保水、保肥和持肥性能，在農林園藝、沙漠治理、農田抗旱生產等方面獲得廣泛的應用，例如 CN101113119A公開了一種保水緩釋尿素肥料及其制備方法。該制備方法是丙烯酸單體用 氫氧化鉀中和，用氨水調節pH，再加入丙烯酰胺、陽離子化合物、交聯劑、引發劑，在氮氣保 護下快速反應，得到高吸水樹脂，然后與螯合劑混合復配制成。CN1587211A公開了以顆粒 尿素為內核肥料，以丙烯酸、氫氧化鉀、交聯劑及引發劑為聚合原料，利用化學聚合反應在 尿素顆粒表面直接成膜制造交聯聚丙烯酸鉀保水劑包膜尿素顆粒肥料。
[0003] 目前，在我國保水緩釋尿素肥料研究、應用發展迅速，市場需求量很大，但生產能 力很小，所生產的產品功能少、性能低，表現為農田應用價格昂貴。因此亟需創建產品性能 好、具有多功能的高效農用保水緩釋尿素肥料生產工藝。
[0004] 本發明人在多年來對高效保水劑的研究和生產試驗的基礎上，遵循技術先進、工 藝可靠、經濟合理、系統最優的原則對保水緩釋尿素肥料技術進行了充分研究，完成了本發 明。 【
【發明內容】
】
[0005] [要解決的技術問題]
[0006] 本發明的目的是提供一種保水緩釋尿素肥料。
[0007] 本發明的另一個目的是提供所述保水緩釋尿素肥料的生產方法。
[0008] [技術方案]
[0009] 本發明是通過下述技術方案實現的。
[0010] 本發明涉及一種保水緩釋尿素肥料的生產方法。
[0011] 該生產方法的步驟如下：
[0012] A、配制丙烯酸溶液
[0013] 往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸與水的質量比為1 :1. 0~1. 2再加入水， 攪拌溶解，得到一種丙烯酸水溶液；
[0014] B、中和反應
[0015] 往步驟A得到的丙烯酸水溶液中加入中和劑，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸與中 和劑的質量比是1 :〇. 5~1. 2,攪拌使所述的中和劑溶解，得到一種丙烯酸鹽水溶液；
[0016] C、添加丙烯酰胺
[0017] 往步驟B得到的丙烯酸鹽水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸鹽水溶液中的丙烯 酸與丙烯酰胺的質量比是1:0. 08~0. 12,接著攪拌溶解，得到一種丙烯酸鹽和丙烯酰胺共 混水溶液；
[0018] D、聚合反應
[0019] 把交聯劑加到在步驟C得到的丙烯酸鹽和丙烯酰胺共混水溶液中，所述交聯劑的 量為丙烯酸鹽和丙烯酰胺共混水溶液中丙烯酸質量的〇. 2~0. 5%，攪拌溶解，然后在溫度 80~130°C的條件下進行放熱反應1. 0~1. 5h，得到一種熔融丙烯酸鹽和丙烯酰胺共聚物； 在所述的放熱反應過程中添加以熔融丙烯酸鹽和丙烯酰胺共聚物質量計10~50%尿素肥 料，利用所述放熱反應使其溶解或使用納米分散設備使其分散，與熔融丙烯酸鹽和丙烯酰 胺共聚物均勻熔混，經冷卻后，得到一種尿素均勻分散在丙烯酸鹽與丙烯酰胺共聚物中的 混合物；
[0020] E、造粒干燥
[0021] 把步驟D得到的混合物送入粉碎機進行粉碎，再通過篩分機篩分得到含有所述尿 素肥料的粒徑為4~6mm的丙烯酸鹽和丙烯酰胺共聚物膠粒，接著把所述的丙烯酸鹽和丙 烯酰胺共聚物膠粒送入微波干燥機中，在溫度105~130°C的條件下干燥15~25min，得到 所述的保水緩釋尿素肥料。
[0022] 根據本發明的另一種優選實施方式，在步驟A中，所述的丙烯酸用丙烯酸鈉、丙烯 酸鉀、丙烯酸銨或丙烯醇代替。
[0023] 根據本發明的另一種優選實施方式，在步驟B中，所述的中和劑選自碳酸氫鈉、碳 酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀或氨水。
[0024] 根據本發明的另一種優選實施方式，在步驟C中，所述的丙烯酰胺用丁烯酸胺代 替。
[0025] 根據本發明的另一種優選實施方式，在步驟D中，所述的交聯劑選自三羥甲基丙 烷-三（3-吖丙啶基丙酸酯）、SAC-100交聯劑或硫代硫酸鈉。
[0026] 根據本發明的另一種優選實施方式，在步驟D中，在所述的放熱反應過程中添加 含中量營養元素與微量營養元素的肥料。
[0027] 根據本發明的另一種優選實施方式，在步驟D中，所述的納米分散設備選自超細 粉設備、超細磨粉設備、納米粉碎設備或精細粉碎設備。
[0028] 本發明還涉及采用所述生產方法得到的保水緩釋尿素肥料。所述的保水緩釋尿素 肥料由尿素和所述丙烯酸鹽與丙烯酰胺共聚物組成，或者所述的保水緩釋尿素肥料由尿素 和所述丙烯酸鹽與丁烯酰胺共聚物組成。
[0029] 根據本發明的一種優選實施方式，所述尿素的含量是所述丙烯酸鹽與丙烯酰胺共 聚物或丙烯酸鹽與丁烯酰胺共聚物質量的10~50%。
[0030] 根據本發明的另一種優選實施方式，所述的保水緩釋尿素肥料是一種尿素納米粒 子以均勻分散方式分布在所述丙烯酸鹽與丙烯酰胺共聚物或丙烯酸鹽與丁烯酰胺共聚物 中的保水緩釋尿素肥料。
[0031] 下面將更詳細地描述本發明。
[0032] 本發明涉及一種保水緩釋尿素肥料的生產方法。
[0033] 該生產方法的步驟如下：
[0034] A、配制丙烯酸溶液
[0035] 往中和釜中加入丙烯酸，然后按照丙烯酸與水的質量比為1 :1. 0~1. 2再加入水， 攪拌溶解，得到一種丙烯酸水溶液。
[0036] 丙烯酸是重要的有機合成原料及合成樹脂單體，是一種簡單不飽和羧酸，由一個 乙烯基和一個羧基組成。它具有下述化學結構：
[0037]
[0038] 本發明使用的丙烯酸是本技術領域里普遍使用的、在目前化工市場上廣泛銷售的 產品。
[0039] 在這個步驟中，本發明使用的丙烯酸可以用丙烯酸鈉、丙烯酸鉀、丙烯酸銨或丙烯 醇代替。其中丙烯酸鉀、丙烯酸銨都含有植物生長所需要的營養元素。
[0040] 本發明使用的丙烯酸、丙烯酸鈉、丙烯酸鉀、丙烯酸銨或丙烯醇都是目前市場上廣 泛銷售的產品。
[0041] 在本發明中，丙烯酸與水的質量比為大于1 :1. 0時，則會丙烯酸水溶液濃度過高， 不利于后續的聚合反應；丙烯酸與水的質量比小于1 :1. 2時，則丙烯酸水溶液濃度太低，也 不利于后續的聚合反應；因此，丙烯酸與水的質量比為1 :1. 〇~1. 2是合理的，優選地，丙 烯酸與水的質量比為1 :1. 06~1. 15。
[0042] B、中和反應
[0043] 往步驟A得到的丙烯酸水溶液中加入中和劑，所述丙烯酸水溶液中的丙烯酸與中 和劑的質量比是1 :〇. 5~1. 2,攪拌使所述的中和劑溶解，得到一種丙烯酸鹽水溶液。
[0044] 在本發明中，所述的中和劑應該理解是凡能與丙烯酸中的-C00H或-0H基成鹽，同 時對聚丙烯酸與保水緩釋尿素肥料不產生良影響的無機堿，這些無機堿都在本發明的保護 范圍內。
[0045] 具體地，本發明使用的中和劑選自碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀 或氨水。
[0046] 優選地，所述的中和劑選自碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸鉀、氫氧化鉀或氨水。
[0047] 更優選地，所述的中和劑選自碳酸鈉、碳酸鉀或氨水。
[0048] 本發明使用的中和劑都是目前市場上銷售的產品。
[0049] 在本發明中，丙烯酸與中和劑的質量比為大于1 :0. 5時，則丙烯酸水溶液中的丙 烯酸中和不完全；丙烯酸與中和劑的質量比小于1 :1. 2時，則中和劑過量，一部分中和劑沒 有參與中和反應，這樣都對后續聚合反應產生不良影響；因此，丙烯酸與中和劑的質量比為 1 :0. 5~1. 2是合理的，優選地，丙烯酸與水的質量比為1 :0. 8~1. 0。
[0050] 在本發明中，如果使用丙烯酸鈉、丙烯酸鉀或丙烯酸銨原料時就不需要進行所述 的中和反應。
[0051] 在這個中和步驟中，通常需要將丙烯酸鹽水溶液的溫度控制在f35°C，這樣能夠 減少丙烯酸的損失，同時還能夠省去冷卻設備和冷卻用水，降低生產成本。
[0052] C、添加丙烯酰胺
[0053] 往步驟B得到的丙烯酸鹽水溶液中添加丙烯酰胺，所述丙烯酸鹽水溶液中的丙烯 酸與丙烯酰胺的質量比是1:0. 08~0. 12,接著攪拌溶解，得到一種丙烯酸鹽和丙烯酰胺共 混水溶液。
[0054] 在這個步驟中，往丙烯酸鹽水溶液中添加丙烯酰胺的目的在于讓丙烯酸鹽與丙烯 酰胺充分混合，以便讓它們能夠順利地進行共聚反應。
[0055] 在所述丙烯酸鹽水溶液中，丙烯酸的質量為1時，如果丙烯酰胺的質量超過 0. 08-0. 12范圍時，則丙烯酸鹽與丙烯酰胺不能充分反應，造成丙烯酸鹽或丙烯酰胺沒有完 全參與反應，降低其共聚物產率；因此，丙烯酸與丙烯酰胺的質量比為1 :〇. 08~0. 12是恰 當的。
[0056] 在這個步驟中，所述的丙烯酰胺可以用丁烯酸胺代替，因為丙烯酰胺與丁烯酸胺 在本發明中的作用與效果都是相同的。
[0057] 使用丁烯酸胺時，得到一種丙烯酸鹽和丁烯酰胺共混水溶液。
[0058] 本發明使用的丙