[發明專利]一種半互穿型微納米復合膠包被甘蔗葉纖維素基緩釋氮肥及其制備方法

在審

• 申請號: 202011336799.3
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112409073A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 胡朝華;袁照年
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C05G3/00
• 分類號: C05G3/00;C05G3/40;C05G5/12;C05G5/30
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學俊

本發明屬于肥料制備技術領域，具體涉及一種半互穿型微納米復合膠包被甘蔗葉纖維素基緩釋氮肥及其制備方法，本發明以半互穿型微納米復合膠為包膜，以甘蔗葉纖維素、羧甲基纖維素、膨潤土、硅藻土、及氮肥為肥芯。本發明的半互穿型微納米膠包膜能夠隨外界環境溫度、pH變化作出響應，通過半互穿凝膠三維網絡的收縮/溶脹過程形成水肥一體化緩控釋體系，不僅充分提高了氮肥的可持續緩釋周期，同時也可幅度提高水肥綜合利用效益。使用的蔗葉纖維素原料富含氮、磷、鉀、及有機質等，可提高土壤養分、培肥地力；該半互穿微納米復合膠包膜甘蔗葉纖維素基緩釋氮肥的制備過程簡單、成本低廉，具有肥效周期長、肥料利用率高、以及保水保肥效果顯著等優點。

技術領域

本發明涉及一種緩釋氮肥及其制備方法，具體涉及一種互穿型微納米復合膠包被甘蔗葉纖維素基緩釋氮肥及其制備方法，屬肥料生產技術領域。

背景技術

氮肥對提高農作物產量和農業經濟效益具有關鍵作用，但氮肥長期不合理施用造成我國農田土壤加速酸化和大量氮肥損失。與普通氮肥相比，緩釋氮肥大大提高了氮肥的利用效率，在一定程度上緩解了氮肥損失及其引起的環境污染問題。目前，緩釋氮肥的制備通常采用包膜技術，其中包膜材料作為氮肥緩釋載體對于增強肥料緩釋、提高肥料利用效率以及指導農田施肥具有重要的作用。然而，傳統的包膜材料往往缺乏區域環境適應性，其肥料緩控釋性能得不到充分發揮，使得田間肥料實際利用效率嚴重偏低。與傳統的包膜材料相比，環境敏感型高分子材料（如溫度敏感性水凝膠、pH敏感性水凝膠）是一類理想的緩控釋載體，其在養分肥料控釋、保水保肥等方面具有廣闊的應用前景。特別是，聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠及其共聚物是一類具有溫度敏感性的水凝膠，在30℃左右體積劇烈變化并產生相分離，這個溫度被定義為較低臨界溶液溫度（LCST）。當外界環境溫度低于LCST，溫敏性水凝膠通過高分子網絡溶脹作用大量吸水；反之，外界溫度高于LCST時，溫敏性水凝膠三維網絡劇烈收縮并將所吸收于凝膠內部的水排出。這種獨特的“溶脹吸水/收縮排水”特性，對于亞熱帶氣候條件下進一步提高養分肥料緩釋效果、促進水肥一體化管理過程具有重要的應用意義。

由于甘蔗是一種具有極高光合效率的C4植物，其生物學產量遠超過同類的C4植物和傳統的農作物。甘蔗葉中含有大量的纖維素、半纖維素及木質素等有利用價值的有機物。因此，本發明選擇可再生的甘蔗葉為纖維素原料，并通過合成一系列新型互穿式微納米復合膠，研發出一種用于生產新型緩釋氮肥的制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種互穿型微納米膠包被甘蔗葉纖維素基緩釋氮肥及其制備方法。本發明的半互穿型微納米膠包膜能夠隨外界環境溫度、pH變化作出響應，通過半互穿凝膠三維網絡的收縮/溶脹過程形成了水肥一體化緩控釋體系，不僅充分提高了氮肥的可持續緩釋周期，同時也可幅度提高水肥綜合利用效益。本發明使用的蔗葉纖維素原料富含氮、磷、鉀、及有機質等，可提高土壤養分、培肥地力。并且所述緩釋氮肥制備過程簡單、成本低廉，具有肥效周期長、肥料利用率高、以及保水保肥效果顯著等優點。

本發明目的是通過以下技術方案實現的。

一種半互穿型微納米復合膠包被甘蔗葉纖維素基緩釋氮肥的制備方法，制備步驟包括：

（1）半互穿型微納米復合膠制備：原料按質量份數計，取5~15份N-異丙基丙烯酰胺、0.2~0.6份N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺、60~80份水；磁力攪拌均勻后，加入0.1~0.5份曲拉通，70℃攪拌預熱30min，將0.3~0.6份過硫酸鈉溶液分3次等量加入其中，每次加入的間隔時間為30~60min，以300~450rpm的磁力攪拌轉速持續攪拌進行乳液聚合反應；乳液聚合反應4~6h后，加入含有10~25份丙烯酸鈉、0.03~0.1份N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺和20~40份水的復合溶液，70℃攪拌30min，一次性加入0.1~0.5份過硫酸鈉溶液，以100~200rpm的磁力攪拌轉速繼續攪拌進行交聯聚合反應12~24h，所得產物為半互穿型微納米復合膠液；本發明該分步驟進行的乳液聚合方法制備獲得的膠液體系相對于單一步驟的乳液聚合獲得的膠液體系來說，本發明膠液呈現半互穿型微納米膠液狀態，更有利于肥效的緩釋；