[發明專利]一種聚谷氨酸水凝膠的制備方法及其在復合肥中的應用

有效

• 申請號: 201210443724.4
• 申請日: 2012-11-09
• 公開（公告）號: CN103804697A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 李海軍;朱希強;蘇移山;吳濤;凌沛學
• 申請（專利權）人: 山東福瑞達生物科技有限公司
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L77/04;C05G3/04
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技術領域

本發明涉及一種用于農業肥料的高吸水樹脂，具體涉及一種含聚谷氨酸水凝膠的高吸水樹脂的制備方法及其在肥料中的應用。

背景技術

高吸水樹脂能夠改良土壤結構，吸水保水，增加透水性，透氣性，改善土壤的保濕性能，增長農藥和肥料的效果。由于任何肥料肥效的發揮取決于土壤水分有效性，水、肥之間存在交互作用，而常規肥料和絕大多數緩控釋肥料不具有吸水保水功能。1997年我國化肥使用量與1987年相比，化肥投入量增長了99.1%，而糧食產量僅增長了22.1%。資源利用率不高，不僅造成浪費，使種田成本增高，而且污染環境。導致肥料利用率低的一個重要原因是肥料的淋溶損失，尤其是氮肥和鉀肥。肥料的大量淋失不但造成了直接的經濟損失，而且對環境和可持續性發展帶來了越來越大的影響，直接威脅著人類的健康，引起了世界各國的高度重視。因此，將保水劑的保水功能、緩控釋功能與肥料在材料和功能上復合一體化，研究開發保水緩控釋肥料具有重要的實際意義。

高吸水樹脂可增加農作物對營養的吸收，節肥增效，增產提質。高吸水樹脂作為肥料增效劑使用，其生物可降解型吸收促進劑的特性得以充分的發揮和利用。既可以進一步增加作物的產量，還可以對肥料起到很好的緩釋作用，使肥料在土壤中的釋放時間較傳統肥料延長了4倍左右。在促進作物的吸收的同時還起到了抑制肥料成分快速分解和流失的作用，高吸水樹脂摻拌化肥使用時，氮肥利用率平均可提高60.3%，磷肥利用率平均可提高5.3%，鉀肥利用率平均可提高16.7%，綜合直接減少肥料的用量的20％以上。降低過量或施用化肥不當等造成的環境污染，具有顯著的增產節肥效果。

??聚谷氨酸水凝膠作為高吸水樹脂，是一種可生物降解的新型的功能高分子材料，結構為經適度交聯的三維網絡，能吸收自身重數百倍乃至千倍的水。在農林，園藝，醫藥衛生，食品等領域有著廣泛的應用前景。

肥料、農藥可通過包埋或機械混合方法與超強吸水劑聚谷氨酸水凝混勻，形成高吸水復合型肥料。土壤中加入高吸水樹脂后能吸收和保持水分，增加肥料的吸附作用，特別是明顯提高對氨態氮的吸附作用，可在一定程度上減少可淋溶性養分的損失，提高肥料的利用率。

聚谷氨酸吸水樹脂還可用作土壤改良，對化肥、農藥、殺蟲劑及植物生長助劑的緩釋作用，提高了化肥和藥物的效能。實驗證明，根據作物種類、土壤類型以正確方式和用量使用高吸水樹脂，可明顯提高種子的發芽率，促進作物的生長發育，提高作物產量，并且對作物品質誤不良影響。

發明內容

本發明的內容是提供一種高吸水樹脂聚谷氨酸水凝膠的制備方法及其在復合肥中的應用，制備方法簡單可行，制備得到的聚谷氨酸水凝膠吸水性強，以此作為高吸水樹脂添加到肥料中制備得到的復合肥，應用于農作物上，可有效提高肥料肥效，延長肥料作用時間，節約肥料用量，極大提高農作物產量。

本發明中提供一種聚谷氨酸水凝膠的制備方法，其具體制備步驟如下：純化水中按照5%~15%的重量濃度加入聚谷氨酸干粉，攪拌徹底溶解后，按重量比加入0.01%~0.1%的環氧琥珀酸氫鈉，攪拌調節4.0~7.0之間，加熱升溫30~70℃，反應2~8h后，按重量比加入0.1%~1.5%的聚乙二醇縮水甘油醚，攪拌控制溫度在40~65℃，調節pH值在5.0~6.5，每間隔30min，緩慢攪拌5min，保溫繼續反應8h~20h，得到凝膠狀產物；產物經有機溶劑脫水12~24h后，真空干燥，干燥溫度為40~80℃，得到干品經粉碎，即為聚谷氨酸水凝膠高吸水樹脂。

本發明中制備水凝膠的聚谷氨酸為枯草芽孢桿菌發酵產生的高粘發酵液經有機溶劑如乙醇，異丙醇，丙酮等溶劑沉淀后燥制備得到的產品，其分子量為1，000,?000道爾頓以上。

本發明中的聚谷氨酸水凝膠作為高吸水樹脂可廣泛應用添加到肥料中，如氮磷鉀肥，復合肥，微量元素肥中的一種或多種，制備各種新型復合肥，其添加量一般為肥料總重量的0.01%~1%。

經過田間實驗證明，添加聚谷氨酸水凝膠吸水樹脂后，土壤吸附氮、磷、鉀肥料的能力得以改善，即提高了土壤的保肥能力。其主要原因是高吸水樹脂是由親水性高分子部分交聯形成的聚合物，這種聚合物因輕度交聯而形成網絡結構，它的網絡可以吸收肥料離子、分子及微粒。另外可能是由于高吸水樹脂通過與土壤形成的水穩性團粒結構，加強了土壤對肥料元素的保持作用，抑制肥料元素的流失，提高肥料的利用率。