[發(fā)明專利]一種具有剛性結(jié)構(gòu)的保水-緩釋肥水凝膠及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110779831.3
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113336599A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳俊孚;李曉云;陳明惠;李麗坤
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市晶孚科技有限公司
• 主分類號: C05G3/00
• 分類號: C05G3/00;C05G3/40;C05G3/80;C05G3/90;C05G5/18
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44525
• 代理人: 李明香

本發(fā)明公開了一種具有剛性結(jié)構(gòu)的保水?緩釋肥水凝膠及其制備方法，包括制備氨基化碳納米管、制備磷酸鉀胺基碳納米管、制備茶多酚修飾石墨烯以及制備保水?緩釋肥水凝膠4個步驟，本發(fā)明提供的水凝膠為具有大量極性基團的交聯(lián)性聚電解質(zhì)，水分子可以通過毛細作用滲透到網(wǎng)絡(luò)中，并導致鉀離子從聚合物鏈上解離，從而引發(fā)鉀的釋放并導致大量負電荷的產(chǎn)生，負電荷的靜電排斥作用增加了磷的釋放，溶脹的聚合物不僅對氮的擴散具有空間效應，而且水解產(chǎn)生的負電荷對胺具有吸附效應，從而導致氮釋放緩慢，該肥料的釋放和聚合物的吸水保水可以同時進行，解決了肥料釋放和吸水被完全分離為兩個階段的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土壤改良材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有剛性結(jié)構(gòu)的保水-緩釋肥水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要的作用，農(nóng)作物的生長好壞主要取決于使用的肥料和水，因此提高這兩者的利用率可以有效的改善農(nóng)作物的生長情況。干旱缺水是阻礙我國農(nóng)業(yè)發(fā)展以及加快沙漠化的重要因素之一，由于我國旱季水資源缺乏，而在雨季水份利用率不高，肥料中養(yǎng)份流失嚴重，現(xiàn)今的農(nóng)用保水劑雖具有很強的吸水保水性，卻不具有農(nóng)作物生長所必需的養(yǎng)分，而市面上現(xiàn)有的緩釋肥料雖具有有效時間長，利用率高，養(yǎng)分損失少，環(huán)境友好等優(yōu)點，卻不具有強吸水保水性，若將保水劑與緩控釋肥料分別使用于農(nóng)作物上，既不方便，成本也會增加，兩者的相容性也可能達不到理想的效果。因此，集保水與緩釋于一身的保水緩釋肥料的研制將成為未來農(nóng)業(yè)肥料的主要發(fā)展趨勢，它既能大量的吸收水分、保持水分，還能減少養(yǎng)分損失，大大提高了肥料的利用率，使農(nóng)作物的收成及質(zhì)量得到了提高。

水凝膠作為一種三維多孔材料，在能源、生物載藥、智能器件、環(huán)境水處理、化肥等領(lǐng)域被廣泛研究，多孔結(jié)構(gòu)的水凝膠具有快速輸送水的性能。

專利文獻CN101225009A公開了一種凝膠基保水緩釋尿素肥料的合成方法，其主要包括以下步驟：1)丙烯酸單體用20％氫氧化鉀溶液中和，得到中和度為25％的混合單體溶液；2)將混合單體溶液計量加入到尿素水溶液中，形成聚合混合液；3)在保溫攪拌條件下，加入交聯(lián)劑，加熱攪拌待交聯(lián)劑溶解后，加入自由基引發(fā)劑；4)于保溫攪拌條件下至聚合反應發(fā)生，生產(chǎn)水凝膠體；5)破碎、烘干、粉碎、篩分、包裝即為凝膠基保水緩釋尿素肥料。該保水緩釋尿素肥料雖然有合成工藝不使用有機溶劑，無溶劑回收問題，工藝簡便，成本較低的優(yōu)點，但是該肥料和吸水成分被完全分離為兩個階段，肥料僅僅以小分子的形式嵌入水凝膠內(nèi)，肥料的釋放特性并未得到顯著提高，肥料釋放和吸水保水不能同時進行，因此迫切需要新技術(shù)解決這些問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有剛性結(jié)構(gòu)的保水-緩釋肥水凝膠及其制備方法，解決肥料的釋放不能夠和聚合物的吸水保水同時進行的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種具有剛性結(jié)構(gòu)的保水-緩釋肥水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

(1)制備茶多酚修飾石墨烯：將氧化石墨烯和茶多酚加入到去離子水中，超聲分散均勻后進行反應，待反應結(jié)束后，將反應產(chǎn)物進行離心分離、洗滌、干燥，即得到茶多酚修飾石墨烯；

(2)制備保水-緩釋肥水凝膠：將茶多酚修飾石墨烯加入到去離子水中，超聲分散均勻后加入引發(fā)劑過硫酸鉀，進行攪拌活化，然后在0-5℃下緩慢加入丙烯酸、丙烯酰胺和磷酸鉀胺基碳納米管，用堿調(diào)節(jié)溶液的中和度為80-90％，加熱攪拌均勻，再加入交聯(lián)劑N,N-亞甲基雙丙烯酰胺進行反應3-5h，待反應結(jié)束后，將反應產(chǎn)物進行過濾、洗滌和透析純化，即得到保水-緩釋肥水凝膠。

優(yōu)選的，步驟(1)中，氧化石墨烯和茶多酚的質(zhì)量比為10:50-100。

優(yōu)選的，步驟(1)中，反應溫度為50-80℃，反應時間為10-20h。