一种自主响应型水肥复合控释剂及其制备方法技术

技术编号:20087237 阅读:44 留言:0更新日期:2019-01-15 06:26
本发明专利技术涉及一种自主响应型水肥复合控释剂及其制备方法,采用以下组分及重量百分比含量的原料制备得到:羧乙基纤维素钠25~30、磷酸锂5~10、磷酸氢铵5~10、乙二胺四乙酸二钾5~10、海藻酸钠25~45、硅藻土3~5、氯化锂1~3,余量为助剂。以羧乙基纤维素钠、磷酸锂、磷酸氢铵、乙二胺四乙酸二钾为微胶囊芯层原料,以生物质海藻酸钠和硅藻土为壁层原料,采用微胶囊制备的方法,氯化锂为交联剂制备得到自主响应型水肥复合控释剂,用于水肥具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种自主响应型水肥复合控释剂及其制备方法
本专利技术涉及农业生产
,尤其是涉及一种自主响应型水肥复合控释剂及其制备方法。
技术介绍
在我国城市化建设快速推进过程中,农业用地日趋紧张,因此发展高产、优质的设施农业,成为调整农业结构、实现农民增收的有效方法,对于提升我国农业国际竞争力亦具有重大战略意义。相对于土壤来说,基质更疏松,故透水、透气、增温等性能好,但是保水保肥能力就变差了,导致无土栽培水肥需要量大、浪费严重同时污染环境。基于该现状,急需开发环境友好的水肥复合型控释剂,以有效保水保肥,从而充分发挥作物的增产潜力。有关水肥控释剂的研究已有半个多世纪的历史,目前美国、日本、德国、荷兰等发达国家在这一领域理论研究和应用技术发展最快、成熟度最高。美国ADM公司利用二聚环戊二烯和丙三醇共聚的热固性树脂为包膜材料,成功制作出聚合物包膜肥料控释剂,并实现了其工业化生产。日本利用乙烯和乙酸乙烯酯共聚物作为包膜材料,通过调整组分的比例来调节膜的渗透性,进而按照作物的需肥规律来控制肥料养分的释放。我国也有开展热塑性树脂、热固性树脂、硫包膜、硫加树脂包膜等水肥控释剂的研究,但由于起步较晚,相关研究和产业化方面与国外差距较大。中国专利一种储水肥料的制造方法(ZL200910192861.3),将生产储水肥料所使用的肥料与填充料、其它原料按比例在予处理器中进行混合,将储水材料制备成储水材料混合物;将混合物加入夹心挤出机在一定温度和压力条件下挤出多种形状的夹心挤出物,将挤出物切割成颗粒,经烘干冷却筛分后即为成品。但是该专利但存在着营养成分损失过快,难以达到有效的控释,并且储水肥料的强度过低,吸水后基本粉化。中国专利一种储水肥料的制造方法及产品(ZL200910192860.9),将生产储水肥料所使用的储水材料在预处理器中进行混合,将储水肥料的颗粒在静电植绒机中混合涂布后植入储水材料,制备成储水肥料;本专利技术属于储水肥料的一种新型制造工艺和新型产品。但是该专利只有储水功能,而对于营养成分并无控释的性能。中国专利一种生物复合土壤改良剂及其制备方法(CN201710272280.5),该土壤改良剂中尿素含量为5%-20%,磷酸二氢铵含量5%-20%,菌根菌含量1%-4%,余量为活性褐煤;其制备方法为:1、将活性褐煤破碎至宽筛分颗粒;2、制备尿素饱和溶液;3、制备磷酸二氢铵饱和溶液;4、将活性褐煤颗粒与尿素饱和溶液和磷酸二氢铵饱和溶液混合搅拌均匀;5、将搅拌均匀的混合物在常温下通风烘干;6、将烘干混合物与菌根菌搅拌混合均匀,获得生物复合土壤改良剂;7、将生物复合土壤改良剂密封包装。但是该专利利用生物菌种进行制备二次营养成分,但营养成分的稳定性,尤其是对于植物营养成分的难以得到保持,并且还会出现菌种影响植物生产等问题。中国专利一种土壤改良用活性褐煤及其制备方法(CN201611260090.3),该褐煤的碘值:200~290mg/g,堆积密度:450~520kg/m3,PH值:6~9,大孔比率:90~95%,粒度:Dmax<0.8mm,其制备方法为:首先褐煤原煤的破碎与筛分,然后将破碎筛分后的颗粒送入滚筒式反应器内进行活化处理,随后冷却降温,最后进行密封包装。但是该专利的改性剂存在着颜色以及营养成分不够等问题,同时由于本身采用褐煤进行制备改性剂,粒径大,且堆积密度高,且褐煤中其他离子存在导致离子交换复杂,不可控,在高效的离子交换体系中难以应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种自主响应型水肥复合控释剂及其制备方法,解决目前水肥控释剂营养元素释放速率不可控,且对植物生长环境无修复作用,同时营养元素释放流失大等问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种自主响应型水肥复合控释剂,采用以下组分及重量百分比含量的原料制备得到:所述助剂位乳化剂OP-10,吐温-80,司盘-20中的一种,优选的为吐温-80。所述自主响应型水肥复合控释剂平均粒径为5~50微米,粒径的多分散系数PDI为0.01~0.09。目前普遍的水肥控释剂中其营养成分主要是以混合的方式包裹在微胶囊中,不可避免的导致水肥中营养成分释放过快,尤其是对于雨水大或者水分充足的季节和环境,难以实现有效的缓释控制;本申请通过在水肥控释剂中引入具有多糖结构的海藻酸钠,使其在水分充足环境中溶胀,利用内部的乙二胺四乙酸二钾结构的螯合作用,螯合固定周围环境中的金属离子,从而以离子交换的形式把钾肥养分释放,避免了常规控释剂的养分无序释放过程;同时利用具有多羟基结构的海藻酸钠、硅藻土等结构,对离子具有一定的吸附作用调控离子释放和固定速率,同时通过硅藻土的内部孔道结构达到离子的有效释放调控;并且在组份中的乙二胺四乙酸二钾的螯合结构中,能够对多羟基结构吸附固定的铁、钙、镁离子具有一定的螯合作用,通过螯合达到固定土壤或者水体中的重金属,并且利用本身螯合条件的不同达到分步,分层次的固化,避免了营养成分的无序释放,重金属的过度螯合的目的,因此既具有有效的营养成分控释目的,同时又具有重金属的固定修复作用。同时作为壁层结构的海藻酸钠可以与锂离子作为交联剂,而锂离子在内部释放过程中,始终保持壁层的离子浓度,达到提高壁层的结构和强度的目的,并且利用多孔以及多羟基的硅藻土结构提供离子以及营养成分传输通道,达到内部营养成分持久缓慢释放的目的,保持水肥的肥力。自主响应型水肥复合控释剂的制备方法,采用以下步骤:(一)自主响应型水肥复合控释剂核层材料的制备羧乙基纤维素钠采用热水溶解,制备得到羧乙基纤维素钠溶胶,然后在羧乙基纤维素钠溶胶中依次加入乙二胺四乙酸二钾、磷酸锂和磷酸氢铵,原料全部溶解后,然后采用真空脱泡-超声消泡的方法制备得到自主响应型水肥复合控释剂核层材料;(二)自主响应型水肥复合控释剂壳层材料的制备以生物质海藻酸钠和硅藻土为壁层原料,把海藻酸钠溶解在去离子水溶液中,然后再加入硅藻土进行超声分散,制备得到自主响应型水肥复合控释剂壳层材料;(三)自主响应型水肥复合控释剂的制备自主响应型水肥复合控释剂核层材料和自主响应型水肥复合控释剂壳层材料为原料,采用氯化锂为交联剂,吐温-20为乳化剂,在自主响应型水肥复合控释剂核层材料中加入质量分数为2.5%的乳化剂水溶液,然后进行乳化,制备得到平均粒径为1~20微米的乳化液滴,然后加入自主响应型水肥复合控释剂壳层材料,再加入交联剂,进行熟化交联,离心过滤后,用去离子水清洗3次,再在60℃下真空干燥48h制备得到所需的自主响应型水肥复合控释剂。所述羧乙基纤维素钠的分子量为6000~7000,所述的羧乙基纤维素钠在核层材料中的浓度5~10%。作为优选的实施方式,乙二胺四乙酸二钾与羧乙基纤维素钠的质量比为1:3~1:5;磷酸锂与羧乙基纤维素钠的质量比为1:3~1:5;磷酸氢铵与羧乙基纤维素钠的质量比为1:3~1:5。所述羧乙基纤维素钠溶胶制备过程中热水的温度60~80℃,溶解搅拌转速为300~1500r/min,溶解时间为30~180min;所述的真空脱泡-超声消泡的真空度为1000~5000Pa,真空脱泡时间为6~12h;超声消泡功率为1.5kW~2.5kW,超声消泡时间为15~30min。所述海藻酸钠为聚合度为10000本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种自主响应型水肥复合控释剂,其特征在于,采用以下组分及重量百分比含量的原料制备得到:

【技术特征摘要】
1.一种自主响应型水肥复合控释剂,其特征在于,采用以下组分及重量百分比含量的原料制备得到:2.根据权利要求1所述的一种自主响应型水肥复合控释剂,其特征在于,所述助剂为乳化剂OP-10,吐温-80或司盘-20中的一种,优选为吐温-80。3.根据权利要求1所述的一种自主响应型水肥复合控释剂,其特征在于,所述自主响应型水肥复合控释剂平均粒径为5~50微米,粒径的多分散系数PDI为0.01~0.09。4.如权利要求1所述的一种自主响应型水肥复合控释剂的制备方法,其特征在于,采用以下步骤:(一)自主响应型水肥复合控释剂核层材料的制备羧乙基纤维素钠采用热水溶解,制备得到羧乙基纤维素钠溶胶,然后在羧乙基纤维素钠溶胶中依次加入乙二胺四乙酸二钾、磷酸锂和磷酸氢铵,原料全部溶解后,然后采用真空脱泡-超声消泡的方法制备得到自主响应型水肥复合控释剂核层材料;(二)自主响应型水肥复合控释剂壳层材料的制备以生物质海藻酸钠和硅藻土为壁层原料,把海藻酸钠溶解在去离子水溶液中,然后再加入硅藻土进行超声分散,制备得到自主响应型水肥复合控释剂壳层材料;(三)自主响应型水肥复合控释剂的制备自主响应型水肥复合控释剂核层材料和自主响应型水肥复合控释剂壳层材料为原料,采用氯化锂为交联剂,在自主响应型水肥复合控释剂核层材料中加入质量分数为2.5%的乳化剂水溶液,然后进行乳化,制备得到平均粒径为1~20微米的乳化液滴,然后加入自主响应型水肥复合控释剂壳层材料,再加入交联剂,进行熟化交联,离心过滤后,用去离子水清洗3次,再在60℃下真空干燥48h制备得到所需的自主响应型水肥复合控释剂。5.根据权利要求4所述的一种自主响应型水肥复合控释剂的制备方法,其特征在于,所述羧乙基纤维素钠的分子量为6000~7000,所述的羧乙基纤维素钠在核层材料中的浓度5~10%。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:饶品华王锦成王润锴严丽丽江振林陆杰张文启
申请(专利权)人:上海工程技术大学
类型:发明
国别省市:上海,31

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