本发明专利技术涉及缓控释化肥领域，具体为一种微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥及其反应挤出制备工艺，是由脲醛生物降解聚合物与微量元素氨基酸螯合物组成，其中脲醛生物降解聚合物大分子链穿插在微量元素氨基酸螯合物分子链的交联网络结构中，两者形成具有半互穿网络结构的聚合物复合物。一方面能够弥补现有脲醛缓释氮肥养分单一的缺点，为植物生长提供丰富的营养；另一方面，能够提高脲醛所含氮以及引入的铁、铜、锌等微量元素的利用效率。本发明专利技术的反应挤出造粒工艺具有可连续化大规模生产、投资少且成本低、不使用对人体和环境有害的溶剂、可简化聚合物脱除挥发物和造粒过程、效率高、产品性能均一等方面优点，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥及其反应挤出制备
[0001]本专利技术涉及缓控释化肥领域，具体为一种微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥及其反应挤出制备工艺。
技术介绍
[0002] 目前，国内外广泛使用的氮肥产品的当季利用率平均只有30%左右，所含的超过60%的氮会通过挥发、淋洗和径流等途径损失掉，造成大气和水体的严重污染。作为解决上述问题的有效途径，缓控释肥料逐渐被应用于农业生产中， 脲醛（UF）是最早被研发成功且最先实现商业化生产的生物降解高分子缓控释化肥。UF可在微生物的作用下，缓慢降解并逐步释放氮养分。与传统肥料相比，UF缓释氮肥不会增加综合施用成本，氮素利用率高，一次施用不需追肥，能够实现节肥增效；此外，UF肥还具有促进土壤团粒结构形成、改善土壤通透性、提高作物根系穿透力等方面作用，已成为最具潜力的缓控释肥料品种。
[0003]植物的健康生长离不开微量元素。微量元素影响作物的生长发育及光合作用和新陈代谢，如铁元素在光合作用、生物固氮和呼吸作用过程中起电子传递作用；锰元素能够促进种子发芽和幼苗生长，参与作物的光合作用，促进麦类作物增产；硼元素有助于作物的生长、发育和结实，还能改善根部氧气的供应，促进油菜、棉花等作物高产；锌和铜元素参与作物体内酶的合成，对提高抗寒性、抗病性有很强的作用，水稻、玉米和蔬菜等对锌的需求很敏感。作物对微量元素需求量很少，一般能够从土壤中直接得到满足；但有些微量元素在土壤里的有效含量太少，不能满足作物生长、发育和结实的需要。因此。必须通过施用含微量元素的化肥才能达到高产、优质、高效的目标。
[0004]氨基酸不仅对动物有举足轻重的作用，对植物生长也作用显著，是植物体内不可或缺的营养成分之一。氨基酸对植物的重要作用表现在：（1）能够为植物蛋白质合成提供基本成分；（2）能够为植物提供氮源、碳源和能量，提高作物的光合作用和叶绿素的合成；（3）能够为根际微生物提供营养（腐生菌）；（4）可以钝化多种重金属元素，减轻其毒副作用；（5）能提高作物的抗逆作用，如抗低温；（6）可以螯合多种中微量元素被植物吸收和利用。
[0005]反应挤出技术已经成为近年来兴起的一种新型高分子材料成型技术，它将聚合过程和加工过程合二为一，在加工机械中同时进行化学反应以及连续生产。反应挤出将挤出机作为反应容器，以螺杆和料筒组成的塑化挤压系统作为连续化反应器，将预反应的各种原料组分，如单体、引发剂、聚合物、助剂等一次或分次由相同或不同的加料口加入到螺杆中，在螺杆转动下实现各原料之间的混合、输送、塑化、反应和从模头挤出的过程。具有可连续化大规模生产、投资少且成本低、不使用或很少使用对人体和环境有害的溶剂、对制品和原料的选择余地大、可简化聚合物脱除挥发物和造粒以及成型加工过程、反应效率高、产品性能均一等方面优点，具有良好的发展前景。
[0006]互穿网络技术是近年来发展起来的一种对聚合物进行改性的方法，它将多种单体通过物理或化学方式交联形成相互贯穿缠绕的交织网络聚合物。互穿的网络间不存在共价键，每个网络具有相对的独立性，能够维持各自特有的性能，因此可以获得其它高聚物无法
比拟的综合性能，在功能高分子材料领域发展迅速。互穿网络聚合物包括两种类型，一种是半互穿网络聚合物，即体系中包括一种交联网络聚合物和另一种线型聚合物；另一种是完全互穿网络聚合物，即体系中的两组分均为交联网络聚合物。
技术实现思路
[0007]本专利技术为了进一步提升节肥增效作用，提供了一种微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥及其反应挤出制备工艺。
[0008]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥，是由脲醛生物降解聚合物与微量元素氨基酸螯合物组成，其中脲醛生物降解聚合物大分子链穿插在微量元素氨基酸螯合物分子链的交联网络结构中，两者形成具有半互穿网络结构的聚合物复合物。
[0009]作为本专利技术缓释肥技术方案的进一步改进，所述氨基酸为甘氨酸、天冬氨酸、精氨酸、腐殖酸、组氨酸中的任意一种或几种的混合物。
[0010]作为本专利技术缓释肥技术方案的进一步改进，所述微量元素为铁、铜、锌、锰、硼中的任意一种或几种的混合物。
[0011]作为本专利技术缓释肥技术方案的进一步改进，所述聚合物复合物中养分氮的含量为25~40wt%。
[0012]本专利技术进一步提供了上述一种微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥的反应挤出制备工艺，包括如下步骤：（1）在反应器中加入计算量的甲醛，然后加入计算量的尿素，调节体系pH，设定温度下反应一定时间，得到羟甲基脲溶液；（2）往步骤（1）制备的羟甲基脲溶液中加入所含羟甲基脲质量一定量的氨基酸，溶解后加入羟甲基脲溶液中所含羟甲基脲质量一定量的微量元素化合物，调节体系pH；（3）将反应挤出一体机的反应单元和挤出单元之间的模口密封，然后将步骤（2）得到的混合物打入到反应挤出一体机反应单元的反应挤出机中；（4）开启反应挤出一体机反应单元的反应挤出机的螺杆，在设定温度和设定螺杆转速下反应一定时间，同时启动反应挤出一体机反应单元的反应挤出机的反应挤出机的抽真空脱挥装置，以脱除反应体系中的水分，直至反应体系变粘稠；（5）打开反应挤出一体机的反应单元和挤出单元之间的模口，启动反应挤出一体机的挤出单元的双螺杆挤出机，则反应单元的反应挤出机的螺杆会将步骤（4）得到的粘稠状产物输送到双螺杆挤出机中，经双螺杆挤出机在设定温度和设定螺杆转速下挤出，得到条状物；（6）将步骤（5）得到的条状物在设定温度下烘干后切粒，即得到微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥柱状颗粒。
[0013]作为本专利技术反应挤出制备工艺技术方案的进一步改进，步骤（1）中，所述尿素和甲醛的摩尔比为1~2:1，调节体系pH至7~9；调节体系pH之后的反应温度为30~60℃，反应时间为0.5~3h。
[0014]作为本专利技术反应挤出制备工艺技术方案的进一步改进，步骤（2）中，所述氨基酸的加入量为羟甲基脲溶液中所含羟甲基脲质量的5~40%，所述微量元素化合物的加入量为羟
甲基脲溶液中所含羟甲基脲质量的1~17%，调节体系pH至4~7。
[0015]作为本专利技术反应挤出制备工艺技术方案的进一步改进，步骤（2）中，所述微量元素化合物为硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸锌、硼酸和硫酸锰中的任意一种或几种的混合物。
[0016]作为本专利技术反应挤出制备工艺技术方案的进一步改进，步骤（4）中，反应挤出一体机反应单元的反应挤出机的设定温度为40~80℃，反应时间为0.5~3h，螺杆转速为100~150rpm。
[0017]作为本专利技术反应挤出制备工艺技术方案的进一步改进，步骤（5）中，反应挤出一体机挤出单元的双螺杆挤出机的设定温度为40~80℃，螺杆转速为100~150rpm。
[0018]与现有化肥相比，本专利技术具有如下所述的优越性：
⒈
本专利技术制备的微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥除含有作物生长发育所需要的氮元素外，还含有氨基酸以及铁、铜、锌等微量元素，能够弥补现有UF缓释肥养分单一的缺点，从而为植物生长提供丰富本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥，其特征在于，是由脲醛生物降解聚合物与微量元素氨基酸螯合物组成，其中脲醛生物降解聚合物大分子链穿插在微量元素氨基酸螯合物分子链的交联网络结构中，两者形成具有半互穿网络结构的聚合物复合物。2.根据权利要求1所述的一种微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥，其特征在于，所述氨基酸为甘氨酸、天冬氨酸、精氨酸、腐殖酸、组氨酸中的任意一种或几种的混合物。3.根据权利要求1所述的一种微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥，其特征在于，所述微量元素为铁、铜、锌、锰、硼中的任意一种或几种的混合物。4.根据权利要求1所述的一种微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥，其特征在于，所述聚合物复合物中养分氮的含量为25~40wt%。5.权利要求1所述的一种微量元素氨基酸螯合物/脲醛缓释肥的反应挤出制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：（1）在反应器中加入计算量的甲醛，然后加入计算量的尿素，调节体系pH，设定温度下反应一定时间，得到羟甲基脲溶液；（2）往步骤（1）制备的羟甲基脲溶液中加入所含羟甲基脲质量一定量的氨基酸，溶解后加入羟甲基脲溶液中所含羟甲基脲质量一定量的微量元素化合物，调节体系pH；（3）将反应挤出一体机的反应单元和挤出单元之间的模口密封，然后将步骤（2）得到的混合物打入到反应挤出一体机反应单元的反应挤出机中；（4）开启反应挤出一体机反应单元的反应挤出机的螺杆，在设定温度和设定螺杆转速下反应一定时间，同时启动反应挤出一体机反应单元的反应挤出机的反应挤出机的抽真空脱挥装置，以脱除反应体系中的水分，直至反应体系变粘稠；（5）打开反应挤出一体机的反应单元和挤出单元之间的模口，启动反应挤出...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚青，段晓华，李旭，赵贵哲，
申请(专利权)人：山西中北新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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