[發明專利]一種肥料增效劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201510610947.9
• 申請日: 2015-09-23
• 公開（公告）號: CN105085089A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 郝小蘭;池華春;陳冰;劉婉貞;張偉;何楨;高瑞;劉彬
• 申請（專利權）人: 重慶建峰化工股份有限公司
• 主分類號: C05G3/00
• 分類號: C05G3/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 夏洪;吳興偉

技術領域

本發明屬于化肥技術領域，具體涉及一種肥料增效劑及其制備方法。

背景技術

化肥在農業生產中占有重要的地位，也是農業生產中最大的投資，約占農業生產全部性支出的50％。我國是一個農業大國，化肥是農業持續發展的物質保證，是糧食增產的基礎。世界農業發展的實踐證明，施用化肥是最快、最有效、最重要的增產措施。但傳統化肥利用率低下，化肥的長期低效施用，將造成土壤中元素富集，土壤養分結構失調，土壤物理性狀變差，并使地下水、河流、湖泊富營養化，帶來污染環境。

聚天門冬氨酸可有效提高肥料利用率，減緩營養元素流失。

天津工業大學2005年發表博士論文《聚天冬氨酸的合成與應用研究》，在國內首次開展了聚天冬氨酸在農業中的應用研究，分別就施用聚天冬氨酸對玉米、黃瓜、草莓、水稻的影響進行了試驗，結論表明在施用肥料的基礎上，基施和追施聚天冬氨酸對植物生長均具有較好的促進作用。首都師范大學2007年發表碩士論文《聚天冬氨酸對尿素氮在土壤中運移影響的研究》，文獻研究表明聚天門冬氨酸對尿素有明顯的緩釋的作用，添加了聚天門冬氨酸的氮肥在單位時間、單位距離內所釋放的養分離子濃度要小于普通氮肥，但總量上所釋放或轉化的養分的量要大于普通氮肥相對應的量。相關大田實驗也表明，正是由于緩釋的特點，才體現了聚天門冬氨酸應用于氮肥時的時效性和低污染的特點。

聚天門冬氨酸這種通過酰胺鍵聚合的分子具有良好的生物相容性，可高效穩定地被微生物、真菌降解為氨基酸小分子，最終降解為對環境無害的水和二氧化碳終產物。美國的Ross、Low和我國的熊蓉春等人的分析結果均表明，聚天門冬氨酸是一種生物降解性能優良的綠色化學品。

從已公開的研究文獻及專利技術來看，用于肥料增效劑行業的聚天門冬氨酸制備工藝未見深入研究，普遍采用氫氧化鈉、氫氧化鉀直接水解。

南京工業大學的冷一欣使用氫氧化鈉水解聚琥珀酰亞胺制得聚天門冬氨酸溶液，研究了聚天冬氨酸在農業生產中的應用。

專利200810117094.5使聚琥珀酰亞胺與過量的氫氧化鉀在75℃～90℃溫度范圍內反應，直至聚琥珀酰亞胺全部溶解，得到含有過量鉀離子的中間產物，維持反應溫度，向該中間產物中加入有機多元羧酸，調整反應體系的pH值至7～8，過濾并收取濾液，制成聚天門冬氨酸螯合鉀。

專利200910075297.7公開了一種農業專用聚天冬氨酸的制備方法，其步驟為向天門冬氨酸中加入催化劑磷酸，常壓下聚合得聚琥珀酰亞胺，加堿水解得聚天門冬氨酸。其實施例中堿解試劑為氫氧化鉀。

專利201310094341.5發明肥料添加劑，由聚天門冬氨酸堿土金屬鹽水溶液和L-天門冬氨酸鰲合鋅、硼酸銨、乙二胺四乙酸錳等鹽的水溶液按比例進行復配，進一步濃縮、干燥，得到的產品。在其實施例中聚天門冬氨酸鹽制備工藝如下：在反應釜中加入水和聚琥珀酰亞胺，加入純度大于99％的固體氫氧化鈉水解，反應過程中將溫度控制在70～90℃之間，直到聚琥珀酰亞胺全部溶解，調整溶液PH值在7左右，過濾后可得到透明棕紅色聚天門冬氨酸鈉水溶液。

使用氫氧化物作為聚天門冬氨酸的水解原料有如下缺點：經研究發現，氫氧化物作為強堿，會導致聚天門冬氨酸在強堿性條件下發生堿解，降低聚天門冬氨酸鉀的聚合度，使其更易于在土壤中被分解，進而降低了聚天門冬氨酸增效能力的持久性；使用氫氧化物水解后聚天門冬氨酸溶液成強堿性，必須調節PH至中性才能應用于農業生產，操作繁瑣；氫氧化物本身作為強堿，也為生產帶來更大風險。

在微量元素中，鋅是突出的蛋白質合成元素。鋅能促進蛋白質代謝，還是核糖和蛋白體的組成部分，而且也是保持核糖核蛋白結構完整性所必需。鋅參與生長素的代謝，鋅能促進色氨酸的合成，而色氨酸是生長素的前身。缺鋅時，農作物體內生長發育停滯，葉片變小。農作物缺鋅時往往會造成開花少、結果不正常等狀況。合理補鋅對作物影響重大。

在可查的聚天門冬氨酸鉀鋅增效劑中，普遍采用L-天冬氨酸鋅或L-天冬氨酸螯合鋅，該物質實際結構僅為鋅的羧酸鹽或內絡鹽，有著易流失，易與碳酸根、氫氧根、磷酸根等負離子反應生成不溶物的缺點。而EDTA鋅的螯合性能明顯更加優越，其原因是EDTA與二價金屬離子的螯合物(EDTA-M)的穩定常數(lgK一般在18.8左右)遠大于氨基酸、小肽等有機物與金屬形成的絡合物的穩定常數(lgK一般在4～10之間)。

發明內容

本發明要解決的技術問題是擇出更合理的水解工藝，該工藝將保證增效成分的分子量，保證聚天門冬氨酸效力更持久，并簡化生產工藝。