[發明專利]二氧化硅氣凝膠緩釋肥及其制備方法

在審

• 申請號: 202110096399.8
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112830846A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 呂維強;余遠東;張星意;何偉東
• 申請（專利權）人: 成都子之源綠能科技有限公司
• 主分類號: C05G3/40
• 分類號: C05G3/40
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 廖文麗;柯海軍

本發明涉及一種二氧化硅氣凝膠緩釋肥及其制備方法，屬于農業技術領域。本發明的二氧化硅氣凝膠緩釋肥包含—[Si—O—Si]_n—組成的三維網絡結構，網絡中有無機的鉀肥、磷肥或氮肥中的至少一種。二氧化硅氣凝膠緩釋肥的應用場所廣泛，沒有任何環境和地區的局限性。二氧化硅氣凝膠獨有的可調三維多孔網絡結構，使得緩釋肥釋放肥料更慢，肥效更持久，對植物生長幫助更大。本發明的二氧化硅氣凝膠緩釋肥的生產方法，原料易得，生產方法簡單，有效節省生產成本，易大規模工業化生產。

技術領域

本發明涉及一種二氧化硅氣凝膠緩釋肥及其制備方法，屬于農業技術領域。

背景技術

世界人口在繼續增長,糧食生產面臨嚴峻的任務。今后將主要依靠提高單產來增產糧食,保證作物的分供應是提高單產的重要措施之一。肥料是重要的農業生產資料，自1997以來，世界肥料使用量逐年增加。長期以來在化肥使用中，施肥量大、利用率低已成為一種普遍現象，不僅造成農業生產成本增加，而且污染環境影響農產品質量安全。因此，從現代農業發展出發，選用新型緩釋肥，減少化肥施用量，提高肥料利用率，實現科學合理施肥，對提高農作物產量，確保農產品質量安全，改善農田土壤生態環境，促進農業節本增效具有十分重要的意義。

在現有技術中，有多種緩釋肥用于農業生產中，各有優缺點，總結如下：

1、有機氮化合物，脲甲醛縮合物尿素與醛類的縮合(尤其是與甲醛)是緩釋肥常用的制備方法。脲甲醛是最常見的作為緩釋氮肥的有機氮化合物，目前仍是最主要的緩釋肥之一，并有著很長的研究應用和生產歷史。脲甲醛是在控制pH值、溫度、尿素與甲醛的比例和反應時間的條件下通過甲醛與過量尿素反應而制得。產品是由分子量不等的單羥甲基脲、二羥甲基脲、甲叉尿素等的二聚物和低聚體組成的混合物。堿催化縮合形成的主要是水溶性產品(如羥甲基尿素、單甲叉尿素等)。在這些混合物中加酸則產生縮合鏈較長、水溶性較低的低聚體，鏈越長氮的釋放就越慢。脲醛肥料的分解主要是由于生物的作用，氮的釋放強烈依賴于土壤性質的變化(如生物活性、粘粒含量、pH)和外界條件(如水份含量、干濕狀況和溫度等)。在很多情況下，低分子量脲醛部分提供的氮素比例在作物生長前期超過了作物所需要的量，然而高分子量部分提供氮素又太慢。這就是在緩釋和控釋肥中，有機氮化合物緩釋肥的需求量不斷降低而包膜肥料的需求量卻穩步增加的主要原因。

2、硫包膜尿素已有較長的生產歷史，是用熔化的硫磺包裹被預先加熱的尿素顆粒制成。硫是中量營養元素，在156℃時可以熔化，可以噴涂于尿素顆粒以及其它肥料顆粒表面作為包膜，產品含有31％～38％N。尿素包膜后，用密封劑(蠟)噴涂封住包膜上的裂縫，以減少硫包膜的生物降解，最后是第三個涂層(通常是硅鎂土)作為調節劑。硫包膜尿素中N的釋放取決于膜的質量。典型的硫包膜尿素有3種類型的膜:①破損的、含有裂隙的膜；②損壞的膜含有被蠟封的裂隙；③厚和完整未損的膜。硫包膜尿素對土壤水份含量、干濕交替、生物活動和運輸及施用過程中對膜的磨損都是非常敏感的，所以這種產品只能被看作是緩釋肥而不是控釋肥。由此，硫包膜尿素肥料不但制造工藝復雜，生產成本很高，而且使用條件有限。

3、樹脂包膜肥料是在制備過程中使聚合物作用在肥料顆粒上，由熱固性的樹脂交聯形成的疏水聚合物膜。常用的樹脂有醇酸類樹脂和聚氨酯類樹脂兩大類。最早商品化生產的樹脂包膜肥料是1967年美國在加利福尼亞生產的醇酸樹脂包膜肥料。醇酸樹脂是雙環戊二烯和甘油酯的共聚物，養份的釋放可以通過改變膜的成份或膜的厚度來控制。養份釋放過程為:水份通過膜上的微孔滲透到膜內，增加了膜內的滲透壓力而造成膜膨脹，膨脹又增大了微孔，使養份從增大的孔中釋放出來。醇酸樹脂類包膜技術可以很好地控制膜的成份和厚度，從而控制養份釋放率和釋放曲線，這種樹脂膜可以用到各種顆粒肥料產品上。聚氨脂類包膜是在肥料顆粒表面上直接以聚氰基與多元醇反應生成的。它與其它樹脂的區別在于聚異氰基與肥料芯反應，形成了抗磨損的控釋肥。但是這種緩釋肥養份的釋放主要依賴于溫度變化，不適應在溫度變化小的地區。

綜上可見，現在的緩釋肥，在很多應用場景并不適用。目前已存在緩釋肥的肥料釋放速度受外界影響很大，不能人為控制釋放速度。

發明內容