一种高分子缓释液肥及其制备方法技术

一种高分子缓释液肥及其制备方法，属于缓释肥技术领域，可解决现有缓释肥及其应用成本高，肥效应用率低，应用工艺复杂的问题，本发明专利技术通过聚乙烯醇、磷酸脲和氢氧化钾通过化学反应所得，为聚乙烯醇磷酸脲酯和磷酸脲的混合物，羟基间相互作用易形成交联的网络结构，磷酸脲被包裹在聚乙烯醇磷酸脲酯的网络体系中，形成均匀的含有机和无机养分的水溶胶，本发明专利技术富含植物生长所需营养元素，通过与土壤中物质的作用达到缓慢释放的目的。

A polymer sustained-release fertilizer and preparation method thereof

A polymer slow-release fertilizer and a preparation method thereof, and belongs to the field of slow-release fertilizer technology, can solve the existing slow-release fertilizer and its application in high cost, low rate of fertilizer application, the application process of complex problems, the invention by polyvinyl alcohol, urea phosphate and potassium hydroxide by chemical reaction proceeds, a mixture of polyvinyl alcohol urea phosphate ester and urea phosphate, between the hydroxyl groups the interaction is easy to form a crosslinked network structure, urea phosphate is wrapped in polyvinyl alcohol urea phosphate ester network system, the formation of organic and inorganic nutrient water sol, the invention is rich in nutrients required for plant growth, and reached through the soil physical function of slow release to.

【技术实现步骤摘要】
一种高分子缓释液肥及其制备方法
本专利技术属于缓释肥
，具体涉及一种高分子缓释液肥及其制备方法。
技术介绍
我国是一个农业大国，农业是国民经济的基础，是无法取代的第一产业。现代农业是以低投入、高产出、高效率和可持续发展为特征。而与此密切相关的化肥工业更是现代农业生产和发展的重要物质基础。因此，如何提高作物对肥料中养分的利用率和利用好水资源对我国农业生产发展至关重要。提高养分利用率的途径之一就是应用控释或缓释肥料，控释或缓释肥料可以协调土壤养分供应与植物养分吸收之间的矛盾，避免土壤中养分过量供应，从而使养分利用率达到最大，减轻对环境的污染。目前，包膜肥料是缓／控释肥料种类最多的一类，占缓控释肥料的95％以上。包膜缓控释肥料具有灵活多变的配方，通过调节包膜的厚度和材料性质可以调控内核肥料养分的溶解释放，使之适应不同作物的养分需求特点。但同时也带来了以下问题：(1)属于二次加工，导致生产成本提高；(2)化肥中的养分含量降低；(3)化肥中含有不能被作物吸收的组分；(4)破裂的包膜残留在土壤中会造成污染。目前，传统的液体肥料在应用上又有一定的缺陷，如由两种或两种以上营养元素构成的清液型或悬浮型液体肥料又易溶于水，从而导致养分流失，使化肥得不到有效利用；将各种植物或动物转化为液肥，工艺复杂，成本较高。
技术实现思路
本专利技术针对现有缓释肥及其应用成本高，肥效应用率低，应用工艺复杂的问题，提供一种高分子缓释液肥及其制备方法。本专利技术采用如下技术方案：一种高分子缓释液肥，为聚乙烯醇磷酸脲酯和磷酸脲的混合物，羟基间相互作用易形成交联的网络结构，磷酸脲被包裹在聚乙烯醇磷酸脲酯的网络体系中，形成均匀的含有机和无机养分的水溶胶。一种高分子缓释液肥的制备方法，包括如下步骤：第一步，称取聚乙烯醇，加入烧瓶，再加入蒸馏水，90℃条件下搅拌至聚乙烯醇溶解；第二步，加入磷酸脲和对甲苯磺酸，80-120℃条件下，反应90-150min；第三步，加入氢氧化钾，在70-100℃条件下，反应60-100min，反应结束后，得到高分子缓释液肥。所述聚乙烯醇的聚合度为1700-1800。所述聚乙烯醇、磷酸脲和氢氧化钾的质量比为1：19~22：1~2。所述聚乙烯醇、磷酸脲和氢氧化钾的质量比为1：21.35：1.25。所述对甲苯磺酸占磷酸脲的质量比为1.2%~1.6%。所述对甲苯磺酸占磷酸脲的质量比为1.5%。所述第二步中，优化温度为110℃，反应时间为90min。所述第三步中，优化温度为70℃，反应时间为60min。本专利技术的反应原理为：磷酸脲和聚乙烯醇在引发剂对甲苯磺酸的作用下，发生酯化反应，生产的产物和氢氧化钾发生反应，得到最终产物，为聚乙烯醇磷酸脲酯和磷酸脲的混合物，羟基间相互作用易形成交联的网络结构，磷酸脲被包裹在聚乙烯醇磷酸脲酯的网络体系中，形成均匀的含有机和无机养分的水溶胶。为说明本专利技术高分子缓释液肥的结构，将高分子缓释液肥烘干，研磨成粉末备用。将干燥的粉末与KBr一起在红外灯环境下混合均匀，而后压成片放置于仪器中扫描450cm-1～4000cm-1范围。由红外谱图2中可知，聚乙烯醇的红外谱图中在3500~3200cm-1处有吸收峰，说明为-OH的伸缩振动及氢键作用，聚乙烯醇乙烯基（-CH2-CH2-）的强吸收峰出现在3100~2850cm-1之间，-CH2的弯曲振动吸收峰位于1470-1430cm-1处，在1456cm-1处为-CH2弯曲振动吸收峰。酯类C-O伸缩振动吸收峰位于1300-1100cm-1，随着C-O上所连接的基团不同而发生变化，但是每种类型的伸缩振动吸收都是恒定的，它是鉴定酯的重要光谱数据，1287cm-1处为P-O-C特征吸收峰。-P=O-的吸收峰在1700cm-1处，一般情况收分子中取代基类型影响很小，但磷酸酯与亚磷酸酯是例外，他们由于氢键缔合，使得VP=O向低波数区移动；在1665cm-1处的强吸收，就说明-P=O-的存在。结合-P=O-和-P-O-C吸收峰值，说明-P=O和P-O-C键的存在，证明磷酸与聚乙烯醇之间的酯化反应确实发生。本专利技术的有益效果如下：1.本专利技术通过化学反应，在一个产物中，同时含有N、P、K三种植物生长所需元素，只需施一次肥，即可满足植物生长所需营养成分。2.本专利技术营养元素是通过土壤中物质的作用实现缓释的目的，没有使用难降解的物质，不会对环境造成污染。3.本专利技术的营养元素利用率高，不会对土壤造成营养过剩。4.本专利技术的原料之一，聚乙烯醇，是一种吸水性聚合物，能吸收自身重量几倍到几十倍的水，因此，既可以实现缓慢释放养分，又可以起到一定的抗旱保水的作用。在干旱、缺水或日蒸发量大的地区有较好的应用前景。附图说明图1为本专利技术反应原理示意图，其中：1-磷酸脲；2-聚乙烯醇磷酸脲酯；图2为本专利技术红外光谱图，其中：3-聚乙烯醇；4-高分子缓释液肥；图3为本专利技术在土壤中的营养成分释放测试图；图4为本专利技术高分子缓释液肥的结构示意图。具体实施方式实施例1一种高分子缓释液肥的制备方法，包括如下步骤：按质量比为1:19:1的比例称取聚乙烯醇、磷酸脲和氢氧化钾，称取占磷酸脲质量比为1.2%的对甲苯磺酸。第一步，将聚乙烯醇，加入烧瓶，再加入蒸馏水，90℃条件下搅拌至聚乙烯醇溶解；第二步，加入磷酸脲和对甲苯磺酸，80℃条件下，反应100min；第三步，加入氢氧化钾，在90℃条件下，反应70min，反应结束后，得到高分子缓释液肥。实施例2一种高分子缓释液肥的制备方法，包括如下步骤：按质量比为1:21.35:1.25的比例称取聚乙烯醇、磷酸脲和氢氧化钾，称取占磷酸脲质量比为1.5%的对甲苯磺酸。第一步，将聚乙烯醇，加入烧瓶，再加入蒸馏水，90℃条件下搅拌至聚乙烯醇溶解；第二步，加入磷酸脲和对甲苯磺酸，110℃条件下，反应90min；第三步，加入氢氧化钾，在70℃条件下，反应60min，反应结束后，得到高分子缓释液肥。实施例3一种高分子缓释液肥的制备方法，包括如下步骤：按质量比为1:22:2的比例称取聚乙烯醇、磷酸脲和氢氧化钾，称取占磷酸脲质量比为1.6%的对甲苯磺酸。第一步，将聚乙烯醇，加入烧瓶，再加入蒸馏水，90℃条件下搅拌至聚乙烯醇溶解；第二步，加入磷酸脲和对甲苯磺酸，120℃条件下，反应150min；第三步，加入氢氧化钾，在100℃条件下，反应100min，反应结束后，得到高分子缓释液肥。将实施例2的高分子缓释液肥，测试在土壤中的N、P、K的释放。实验用土自然风干，过50目筛。称取100g土壤放入筒形刻度分液漏斗中，准确称量10ml高分子缓释液肥倒入土中，然后再加入占土重15%的蒸馏水，测试时，往筒形刻度分液漏斗中加入100ml蒸馏水，打开漏斗底端的开关，放出水溶液，测定土壤淋出液中的N、P、K含量，同时做不加化肥的空白对照，每隔5天测试一次。氮的测定采用Nessler试剂法；有效磷的测定采用钼锑抗比色法；速效钾的测定采用火焰光度法。从图3中可以看出，产物在土壤中的养分释放时间是50天，在0~20天之间释放速率较慢，20~40天释放速度逐渐增大，并在40天时达到高峰，40天以后释放速度趋于平稳，因此整个释放期可分为滞后期、恒速释放期和衰退期三个阶段。0~20天时土壤溶液还未完全渗入水凝胶，水凝胶内外的自由水动态交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子缓释液肥，其特征在于：为聚乙烯醇磷酸脲酯和磷酸脲的混合物，羟基间相互作用易形成交联的网络结构，磷酸脲被包裹在聚乙烯醇磷酸脲酯的网络体系中，形成均匀的含有机和无机养分的水溶胶。

【技术特征摘要】
1.一种高分子缓释液肥，其特征在于：为聚乙烯醇磷酸脲酯和磷酸脲的混合物，羟基间相互作用易形成交联的网络结构，磷酸脲被包裹在聚乙烯醇磷酸脲酯的网络体系中，形成均匀的含有机和无机养分的水溶胶。2.一种如权利要求1所述的高分子缓释液肥的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，称取聚乙烯醇，加入烧瓶，再加入蒸馏水，90℃条件下搅拌至聚乙烯醇溶解；第二步，加入磷酸脲和对甲苯磺酸，80-120℃条件下，反应90-150min；第三步，加入氢氧化钾，在70-100℃条件下，反应60-100min，反应结束后，得到高分子缓释液肥。3.根据权利要求2所述的高分子缓释液肥的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇的聚合度为1700-1800。4.根据权利要求2所述的高分子缓释液肥...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雨欣，刘银斌，
申请(专利权)人：刘银斌，
类型：发明
国别省市：山西,14