一種水溶性農用松土劑的制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種水溶性農用松土劑的制備方法，它包括分別制得單體混合物A、混料溶液B；將混料溶液B加入單體混合物A的反應釜中，然后加入氨水及水解劑，控制反應溫度≤30℃，直至中和反應結束，得到混料C；然后加入交聯劑、引發劑，加熱升溫，反應完成后，即得松土劑產品。得到的松土劑中聚丙烯酰胺的分子量較小，在200?500萬之間，抗水解能力較大，絮凝能力強，與傳統方法相比本工藝流程簡單、易操作，反應溫度低，反應過程溫和，產品均一，產品無需干燥，大大降低了生產成本，無論在液體水溶肥還是在復合肥都具有很好的應用前景。
【專利說明】
一種水溶性農用松土劑的制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種水溶性農用松土劑的制備方法，屬于高分子材料合成領域及農業 制劑的生產領域。
【背景技術】
[0002] 肥料在農業生產中大量使用，但僅有小部分營養元素能夠被植物所吸收，這主要 是由于單一肥料的大量使用及土壤酸堿性過大或過小引起的土壤團粒結構的破壞，造成了 土壤板結，不利于植物對營養元素的吸收。
[0003] 聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺(AM)單體經自由基引發聚合而成的水溶性線性高分子 聚合物，不溶于大多數有機溶劑，具有良好的絮凝性，可以降低液體之間的摩擦阻力。在農 業領域，聚丙烯酰胺常作為添加劑被廣泛應用于土壤緩釋材料、復合肥、功能肥、土壤調理 劑等產品的制備和生產中，并已有文獻公開，如：中國專利文獻201410150439.2公開的一種 保水松土土壤調理劑及其制備方法和中國專利文獻201310276653.8公開的土壤調理劑，聚 丙烯酰胺被用于土壤調理劑方面;又如：中國專利文獻201310570927.4公開的一種保水松 土肥料，和中國專利文獻201110296132. X公開的抗旱免深耕養分防滲漏微量元素肥，聚丙 烯酰胺被用于肥料方面，上述專利中添加聚丙烯酰胺，起到疏松土壤，改善土壤通氣狀況， 增強土壤保水能力，防止土壤板結等作用。
[0004] 聚丙烯酰胺抗水解能力較大，絮凝能力強，能與泥肩粘結，產生結構上的穩定性， 減少懸浮土壤顆粒脫落及保持開展的結構，增強水滲透性，具有較好的松土功效，但，目前 添加的聚丙烯酰胺多為固體，分子量較大，在1000萬左右，且溶解速度慢，黏性較大，不適于 在水溶肥及復合肥中應用。經過檢索，目前還沒有專用于農用松土劑聚丙烯酰胺的制備方 法。因此，農業市場上急需一種可廣泛應用于各種肥料或調理劑產品的小分子量的高效水 溶性農用松土劑及其制備方法。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的不足，用作松土作用的聚丙烯酰胺多為固體，分子量較大，在1000 萬左右，且溶解速度慢，黏性較大，在水溶肥中應用困難及土地現狀，本發明提供一種水溶 性農用松土劑的制備方法，該松土劑中聚丙烯酰胺的分子量較小，在200-500萬之間，抗水 解能力較大，絮凝能力強，具有更好的松土功效且工藝流程簡單，易操作，可以實現工業化 大規模生產，從而大大降低了生產成本，無論在水溶肥還是在復合肥都具有很好的應用前 景。
[0006] 本發明的技術方案如下：
[0007] -種水溶性農用松土劑的制備方法，包括步驟如下：
[0008] (1)向反應釜中加入蒸餾水、單體，攪拌至單體完全溶解，得到單體混合物A;
[0009] (2)稱取EDTA-2Na、尿素，完全溶解在蒸餾水中，得到混料溶液B;
[0010] (3)將步驟(2)中混料溶液B加入單體混合物A的反應爸中，然后加入氨水及水解 劑，控制反應溫度< 30 °C，直至中和反應結束，得到混料C;
[0011] (4)向步驟(3)混料C中加入交聯劑、引發劑，加熱升溫，反應完成后，即得松土劑產 品。
[0012] 根據本發明優選的，步驟（1)中，蒸餾水的加入量與單體的質量比為(90-100):(5-l0)，攪拌轉速10-200r/min，攪拌時間為10-30min。
[0013] 根據本發明優選的，步驟（1)中，所述的單體為丙烯酰胺和丙烯酸的混合物，丙烯 酰胺與丙烯酸的質量比為:1~5:1。
[0014] 根據本發明優選的，步驟(2)中，EDTA-2Na、尿素與蒸餾水的質量比為：（0.2-20): (0.5-20):(6.0-240)。
[0015] 根據本發明優選的，步驟(3)中混料溶液B與單體混合物A的質量比為1~15:500。
[0016] 根據本發明優選的，步驟(3)中，氨水的質量濃度為10-20wt %，氨水的加入量與混 料溶液B和單體混合物A總質量的比為1-10:1050,氨水與水解劑的質量比為：（0.5-2): (10-70)〇
[0017] 根據本發明優選的，步驟⑶中，反應溫度為10-20°C，反應時間為10_30min。
[0018] 根據本發明優選的，步驟(3)中的水解劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫 鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或兩種以上混合，水解劑形式為固體或溶液，溶液質量濃度 為 10_40wt%。
[0019] 優選的，固體水解劑形狀為片狀或粒狀，水解劑溶液質量濃度為20-30%。
[0020] 根據本發明優選的，步驟(4)中交聯劑為磷酸、N-N亞甲基雙丙烯酸胺、硝酸鈣、甘 油三丙烯酸酯、三羥甲基三丙烯酸酯、殼聚糖、聚乙二醇或甲基丙烯酸中的一種或兩種以上 組合。
[0021] 根據本發明優選的，步驟(4)中的引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、亞硫酸鈉或亞硫 酸氫鈉的一種或兩種以上組合。
[0022]根據本發明優選的，步驟(4)中，交聯劑的加入量與混料C的質量比為0.01-1:100， 交聯劑與引發劑的質量比為：（0.1-20): (0.5-3)。
[0023] 根據本發明優選的，步驟(4)中，升溫速率為l-2°C/min，反應溫度為40-60°C，反應 時間在1-3小時。
[0024]根據本發明優選的，步驟(4)中，松土劑產品可以制成膠狀或粉末兩種形態。
[0025]本發明制備的農用松土劑聚丙烯酰胺分子量在200-500萬之間，且抗水解能力較 大，水溶性較好，絮凝能力強，在改良土壤團粒結構，調節土壤水、肥、氣、熱，提高土壤適種 性等方面，具有顯著的效果。
[0026]本發明具有的有益效果及優點：
[0027] 1.本發明工藝中聚丙烯酰胺的分子量較小，在200-500萬之間，具有更好的松土功 效，與傳統聚丙烯酰胺工藝相比，反應溫度低，散熱速度快，能夠保證體系在反應的過程中 能夠比較溫和的進行，防止爆聚引發的安全隱患，產品均一，產品無需干燥，更適合工業化 大規模生產。
[0028] 2.本發明工藝制備的松土劑，抗水解能力較大，水溶性好，絮凝能力強，能疏松土 壤，調節土壤水、肥、氣、熱，提高土壤適種性，而且溶解速度快，在水溶肥中，特別是液體水 溶肥中具有較好的應用前景。
[0029] 3.本發明生產工藝合成工藝簡單，投資少，大幅度降低了生產成本，有利于在農業 中的大量推廣和應用。
[0030] 4.本發明松土劑在土壤中生物毒性低、環境友好，可廣泛添加到土壤改良劑、調理 劑以及各種肥料中。
【具體實施方式】
[0031] 下面給出實施例以對本發明進行更詳細的說明。
[0032] 實施例1
[0033] 一種水溶性農用松土劑的制備方法，步驟如下：
[0034] (1)向反應釜中加入蒸餾水920kg、丙烯酰胺60kg、丙烯酸20kg，控制轉速在120r/ min，攪拌至單體完全溶解，得到單體混合物A;
[0035] (2)稱取EDTA-2Na為0 · 2kg、尿素5kg，完全溶解在20 · 8kg蒸餾水中，得到混料溶液 B〇
[0036] (3)將步驟(2)中混料溶液B加入步驟（1)中單體混合物A的反應釜中，然后加入濃 度為10-20%的氨水lkg及碳酸鈉30kg，其中，碳酸鈉要分批次、間歇性投料，溶液反應溫度 彡30 °C，反應時間為10_30min，得到混料C;
[0037] (4)向步驟(3)混料C中加入0.2k g磷酸、0.01kg N-N亞甲基雙丙稀酸胺、0.8kg過 硫酸銨，開始升溫到55°C，反應3小時，即可得到松土劑成品。
[0038] 實施例2
[0039] 一種水溶性農用松土劑的制備方法，步驟如下：
[0040] (1)向反應爸中加入蒸餾水940kg、丙稀酰胺40kg、丙稀酸20kg，控制轉速在120r/ min，攪拌至單體完全溶解，得到單體混合物A;
[0041 ] (2)稱取EDTA-2Na為0.2kg、尿素5kg，完全溶解在20.8kg蒸餾水中，得到混料溶液 B〇
[0042] (3)將步驟(2)中混料溶液B加入步驟（1)中單體混合物A的反應釜中，然后加入濃 度為10-20%的氨水lkg及碳酸氫鈉30kg，其中，碳酸氫鈉要分批次、間歇性投料，溶液反應 溫度彡30 °C，反應時間為10_30min，得到混料C;
[0043] (4)向步驟(3)混料C中加入0.15k g磷酸、0.016kg N-N亞甲基雙丙烯酸胺、0.6kg 過硫酸鉀、0.6kg亞硫酸氫鈉，開始升溫到60°C，反應3小時，即可得到松土劑成品。
[0044] 實施例3
[0045] -種水溶性農用松土劑的制備方法，步驟如下：
[0046] (1)向反應釜中加入蒸餾水900kg、丙烯酰胺80kg、丙烯酸20kg，控制轉速在120r/ min，攪拌至單體完全溶解，得到單體混合物A;
[0047] (2)稱取EDTA-2Na為0.2kg、尿素5kg，完全溶解在20.8kg蒸餾水中，得到混料溶液 B〇
[0048] (3)將步驟(2)中混料溶液B加入步驟（1)中單體混合物A的反應釜中，然后加入濃 度為10-20%的氨水0.5kg及碳酸鉀30kg，其中，碳酸鉀要分批次、間歇性投料，溶液反應溫 度< 30 °C，反應時間為10_30min，得到混料C;
[0049] (4)向步驟(3)混料C中加入0.3kg殼聚糖、0.01kg N-N亞甲基雙丙烯酸胺、1kg過硫 酸銨、lkg亞硫酸氫鈉，開始升溫到55°C，反應2小時，即可得到松土劑成品。
[0050] 實施例4
[0051] 一種水溶性農用松土劑的制備方法，步驟如下：
[0052] (1)向反應釜中加入蒸餾水900kg、丙烯酰胺80kg、丙烯酸20kg，控制轉速在120r/ min，攪拌至單體完全溶解，得到單體混合物A;
[0053] (2)稱取EDTA-2Na為0.4kg、尿素5kg，完全溶解在20.8kg蒸餾水中，得到混料溶液 B〇
[0054] (3)將步驟(2)中混料溶液B加入步驟（1)中單體混合物A的反應釜中，然后加入濃 度為10-20%的氨水0.5kg及碳酸氫鉀60kg，其中，碳酸氫鉀要分批次、間歇性投料，溶液反 應溫度< 30 °C，反應時間為10_30min，得到混料C;
[0055] (4)向步驟(3)混料C中加入0.3k g硝酸f丐、0.01kg N-N亞甲基雙丙稀酸胺、lkg過 硫酸銨、lkg亞硫酸氫鈉，開始升溫到55°C，反應3小時，即可得到松土劑成品。
[0056] 實施例5
[0057] 一種水溶性農用松土劑的制備方法，步驟如下：
[0058] (1)向反應爸中加入蒸餾水900kg、丙稀酰胺80kg、丙稀酸40kg，控制轉速在120r/ min，攪拌至單體完全溶解，得到單體混合物A;
[0059] (2)稱取EDTA-2Na為0.4kg、尿素8kg，完全溶解在20.8kg蒸餾水中，得到混料溶液 B〇
[0060] (3)將步驟(2)中混料溶液B加入步驟（1)中單體混合物A的反應釜中，然后加入濃 度為10-20%的氨水0.5kg及氫氧化鈉60kg，其中，氫氧化鈉要分批次、間歇性投料，溶液反 應溫度< 30 °C，反應時間為10_30min，得到混料C;
[00611 (4)向步驟(3)混料C中加入0.3k g甲基丙烯酸、0.02kg甘油三丙烯酸酯、1.2kg過 硫酸鉀、1.2kg亞硫酸氫鈉，開始升溫到55°C，反應2小時，即可得到松土劑成品。
[0062] 實施例6
[0063] -種水溶性農用松土劑的制備方法，步驟如下：
[0064] (1)向反應爸中加入蒸餾水1000kg、丙稀酰胺80kg、丙稀酸40kg，控制轉速在120r/ min，攪拌至單體完全溶解，得到單體混合物A;
[0065] (2)稱取EDTA-2Na為0.4kg、尿素8kg，完全溶解在33.6kg蒸餾水中，得到混料溶液 B〇
[0066] (3)將步驟(2)中混料溶液B加入步驟（1)中單體混合物A的反應釜中，然后加入濃 度為15 %的氨水0.5kg及氫氧化鉀60kg，其中，氫氧化鉀要分批次、間歇性投料，溶液反應溫 度< 30 °C，反應時間為10_30min，得到混料C;
[0067] (4)向步驟(3)混料C中加入0.3k g甲基丙烯酸、0.02kg甘油三丙烯酸酯、1.2kg過 硫酸銨、1.2kg亞硫酸氫鈉，開始升溫到60°C，反應2小時，即可得到松土劑成品。
[0068]試驗例本發明農用松土劑產品（分子量在200-500萬之間）在作物玉米上的效果驗 證
[0069] 實驗地點：于2015年6月在臨沭縣石門鎮進行田間玉米實驗；
[0070] 試驗編號:選用6塊試驗田，每塊試驗田0.5畝，分別編號為空白1號;對照2號;對照 3號;定植穴4號;壟溝內5號;全面撒施6號；
[0071] 試驗處理如下：
[0072] 常規施肥為金正大復合肥17-17-17(低氯），基施按10公斤/畝施用，穗期按20公 斤/畝施用；
[0073]基施：其中空白1號不進行常規施肥，不施用松土劑;對照2號不進行常規施肥，僅 施用松土劑;對照3號進行常規施肥，不施用松土劑；定植穴4號進行常規施肥，松土劑施于 定植穴內；壟溝內5號進行常規施肥，松土劑施于壟溝內；全面撒施6號進行常規施肥，松土 劑進行全面撒施；
[0074]基施松土劑施用量為300g/畝，與20-30公斤細干土充分混勻，分別施于定植穴、壟 溝內或全面撒施；
[0075]追施松土劑施用量為300g/畝，與20-30公斤細干土充分混勻，然后均勻撒施于玉 米植株周圍。
[0076] 結果見表1:
[0077]表1施用松土劑對玉米苗期及產量的效果 [0078]
[0079]~由表1可以看出，本發明松土劑在玉米出苗率、根系增長率、根腐病發生率等方面_ 較不使用松土劑的試驗田具有顯著的效果；
[0080] 在出苗率方面，本發明松土劑因其松土保水作用，更利于提高出苗率，出苗率全部 達到96%及以上;本發明松土劑對根系增長率和爛根、根腐病發生率的影響體現在對改良 土壤的顯著作用上，空白1號和對照3號不施用松土劑的土壤，土壤板結、通透性較差，土壤 中的有害微生物增多，土壤中的養分氮(N)、硫(S)等物質就會發生反硝化作用，在厭氧微生 物的作用下，被分解成亞硝態氮、氫化硫等有害物質，危害作用物根系的生長，從而引發土 傳病害和連作危害；
[0081] 對照2號、定植穴4號、壟溝內5號、全面撒施6號施用本發明松土劑后，可促進土壤 微粒形成良好的團粒結構，增加土壤的孔隙度，改善土壤的通透性，協調土壤中的水、肥、 氣、熱，增加地力，好氣微生物增多，有害物質就能被氧化、分解，從而大大減少土壤中的有 害物質，預防腐根病、爛根病的發生，甚至不發生；
[0082]從表1，還可以看出，常規施肥和松土劑一起使用，效果更顯著，并且松土劑的施用 按定植穴施用優于壟溝內施用，壟溝內施用優于全面撒施。
【主權項】
1. 一種水溶性農用松土劑的制備方法，包括步驟如下： (1) 向反應釜中加入蒸餾水、單體，攪拌至單體完全溶解，得到單體混合物A; (2) 稱取EDTA-2Na、尿素，完全溶解在蒸餾水中，得到混料溶液B; (3) 將步驟(2)中混料溶液B加入單體混合物A的反應釜中，然后加入氨水及水解劑，控 制反應溫度< 30 °C，直至中和反應結束，得到混料C; (4) 向步驟(3)混料C中加入交聯劑、引發劑，加熱升溫，反應完成后，即得松土劑產品。2. 根據權利要求1所述的水溶性農用松土劑的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，蒸餾 水的加入量與單體的質量比為(90-100): (5-10)，攪拌轉速10-200r/min，攪拌時間為10-30min〇3. 根據權利要求1所述的水溶性農用松土劑的制備方法，其特征在于，步驟（1)中，所述 的單體為丙烯酰胺和丙烯酸的混合物，丙烯酰胺與丙烯酸的質量比為:1~5:1。4. 根據權利要求1所述的水溶性農用松土劑的制備方法，其特征在于，步驟（2)中， EDTA-2Na、尿素與蒸餾水的質量比為：（0.2-20) :(0.5-20): (6.0-240)。5. 根據權利要求1所述的水溶性農用松土劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中混料 溶液B與單體混合物A的質量比為1~15:500。6. 根據權利要求1所述的水溶性農用松土劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，氨水 的質量濃度為10_20wt%，氨水的加入量與混料溶液B和單體混合物A總質量的比為1-10: 1050,氨水與水解劑的質量比為：（0.5-2): (10-70);步驟(3)中，反應溫度為10-20°C，反應 時間為10_30min。7. 根據權利要求1所述的水溶性農用松土劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的水 解劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸氫鈉、碳酸鉀或碳酸氫鉀中的一種或兩種以上混 合，水解劑形式為固體或溶液，溶液質量濃度為10_40wt %。8. 根據權利要求1所述的水溶性農用松土劑的制備方法，其特征在于，步驟(4)中交聯 劑為磷酸、N-N亞甲基雙丙烯酸胺、硝酸鈣、甘油三丙烯酸酯、三羥甲基三丙烯酸酯、殼聚糖、 聚乙二醇或甲基丙烯酸中的一種或兩種以上組合；引發劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、亞硫酸鈉 或亞硫酸氫鈉的一種或兩種以上組合。9. 根據權利要求1所述的水溶性農用松土劑的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，交聯 劑的加入量與混料C的質量比為0.01 -1:100，交聯劑與引發劑的質量比為：（0.1 -20): (0.5-3)〇10. 根據權利要求1所述的水溶性農用松土劑的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，升 溫速率為1 -2 °C /min，反應溫度為40-60 °C，反應時間在1 -3小時。
【文檔編號】C08F220/06GK106008801SQ201610370194
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】曹奇領, 胡兆平, 李新柱, 宋濤, 滕美麗
【申請人】金正大生態工程集團股份有限公司, 菏澤金正大生態工程有限公司, 廣東金正大生態工程有限公司