一种环境友好型高效水溶性肥料缓控释材料制造技术

本发明专利技术提供一种环境友好型高效水溶性肥料缓控释材料，所述水溶性肥料缓控释材料由以下质量份数的组分制备而成：热塑性葡甘聚糖1～99份，热塑性纤维1～99份，交联剂0～10份，增塑剂0～10份，发泡剂2～5份，其中，热塑性葡甘聚糖与热塑性纤维共100份。以本发明专利技术的缓控释材料为基础制备的缓控释肥料，在25℃静水中浸泡24小时初期养分释放率小于13.3%，28天累积养分释放率小于82.0%，养分释放期内累积释放率大于91.5%。肥料养分有效利用率提高37.1%以上，可大幅减少化肥的使用量及施肥次数，提高化肥有效利用率，可有效减轻化肥对生态环境的破坏。

【技术实现步骤摘要】
一种环境友好型高效水溶性肥料缓控释材料
本专利技术属于肥料
，具体涉及一种环境友好型高效水溶性肥料缓控释材料。
技术介绍
化肥的施用，为世界粮食生产作出了巨大贡献。20世纪以来，世界化肥生产量及消费量一直保持持续增长。据联合国粮农组织(FAO)统计资料，20世纪60年代到90年代，提高农业产量的增产因素中，增施化肥占40%-60%，这无疑缓解了世界人口爆炸带来的资源压力。但化学肥料作为外源物质引入，使农业生态系统发生了相应变化，这些变化主要包括以下几个方面: 首先，化肥的增产效率下降。由于氮素易通过挥发、淋溶、反硝化损失；磷肥很容易被土壤中的Al3+、Fe3+及Ca2+、Mg2+固定，形成稳定的沉淀或与铁、铝氧化物形成闭蓄态磷而逐步丧失有效性，造成化肥施用的当季利用率很低。利用不同的技术方法来提高肥料利用率是研究如何阻止或减少养分淋失问题中的核心，而缓控释肥料又是解决这一核心问题的重要手段。缓控释材料的选择是控释肥料研制的关键。目前，国内外已应用和正研究的缓控释材料可分为缓释材料，包囊材料和载体材料3类。(I)缓释材料:多为高分子化合物，根据其在缓释肥料中的作用可把它们分为3类:①阻滞剂，疏水性强的脂肪、蜡类高分子材料。肥料在这类熔融材料中混悬或混溶冷却，被脂溶性材料包裹。②骨架材料，这种高分子材料具有较大的分子内空间，如海藻酸钠，聚乳酸等，以这种高分子材料为载体，可制成载肥体系。③增粘剂，是一类水溶性高分子材料，如聚乙二醇等，通过减小养分扩散作用来控制养分的释放。(2)包囊材料:按来源可分成3类:①天然高分子材料，具有囊材要求的多种基本特性，无毒、稳定、成膜性好、价廉易得，如阿拉伯胶、明胶、海藻酸钠等。②半合成高分子材料，以纤维素的衍生物为主，粘度大、成膜性良好、易水解，如羟甲基纤维素钠、乙基纤维素等。③合成高分子材料，化学稳定性高、成膜性能优良，特别是生物可降解材料作为囊材更受到关注。(3)载体材料，按来源可分为:①天然载体材料，如明胶、甲壳糖、淀粉等。②合成高分子载体材料，如聚酰胺、聚乳酸等。控释肥料的研究在于提高肥料的效益，并减小化学肥料对环境的威胁。但是目前已有的缓控释材料的缓控释效果不好，对环境有污染，且价格较高。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种环境友好型高效水溶性肥料缓控释材料。本专利技术提供一种环境友好型高效水溶性肥料缓控释材料，所述水溶性肥料缓控释材料由以下质量份数的组分制备而成:热塑性葡甘聚糖I~99份，热塑性纤维I~99份，交联剂O~10份，增塑剂O~10份，发泡剂2~5份，其中，热塑性葡甘聚糖与热塑性纤维共100份。作为优选，所述热塑性葡甘聚糖的制备方法为:将葡甘聚糖溶胀于PHlO的50%的乙醇水溶液中，控温50°C进行脱乙酰基处理，过滤、洗涤至中性，干燥后，再溶胀于水中，控温50°C，加入过硫酸钾、丙烯酸甲酯，进行接枝共聚反应，过滤清洗，干燥1，即得到热塑性葡甘聚糖。作为优选，所述热塑性纤维的制备方法为:将植物纤维原料粉碎，膨化，加入1%H2S04水溶液处理，得到去除木素和多缩戊糖的纯净植物纤维粉；在纯净植物纤维粉中加入18%Na0H水溶液，浸溃，压榨挤去多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制在50%，即获得碱化植物纤维；将碱化植物纤维、过硫酸钾、丙烯酸甲酯放入反应釜中，同时通入惰性气体进行反应，至物料呈浆状后加入10%的醋酸水溶液中和至pH7.0 ;将反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥即得到热塑性纤维。作为优选，所述交联剂为顺丁烯二酸酐，柠檬酸三丁酯、乙撑双硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的一种或两种以上的任意组合。作为优选，所述增塑剂为丙三醇，聚乙二醇，邻苯二甲酸二丁酯，已二酸二丁酯中的一种或两种以上的任意组合。作为优选，所述发泡剂选用物理发泡剂和/或化学发泡剂中的一种或者两种以上的任意组合。进一步地，所 述物理发泡剂为碳酸钠、碳酸氢钠、CO2，所述化学发泡剂为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈。本专利技术的第二个目的是提供上述环境友好型高效水溶性肥料缓控释材料的制备方法，步骤如下: 第一步，制备热塑性葡甘聚糖和热塑性纤维: 将葡甘聚糖溶胀于PHlO的50%的乙醇水溶液中，控温50 V进行脱乙酰基处理，过滤、洗涤至中性，干燥后，再溶胀于水中，控温50°C，加入过硫酸钾、丙烯酸甲酯，进行接枝共聚反应，过滤清洗，干燥I，即得到热塑性葡甘聚糖； 将植物纤维原料粉碎，膨化，加入1%H2S04水溶液处理，得到去除木素和多缩戊糖的纯净植物纤维粉；在纯净植物纤维粉中加入18%Na0H水溶液，浸溃，压榨挤去多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制在50%，即获得碱化植物纤维；将碱化植物纤维、过硫酸钾、丙烯酸甲酯放入反应釜中，同时通入惰性气体进行反应，至物料呈浆状后加入10%的醋酸水溶液中和至pH7.0;将反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥即得到热塑性纤维； 第二步，配料:按重量份配比取热塑性葡甘聚糖I~99份，热塑性纤维I~99份，交联剂O~10份，增塑剂O~10份，发泡剂2~5份，在高速混合机中搅拌混匀20~30 min ；第三步，干燥:将混合均匀的共混物在温度30~60°C干燥8~12小时； 第四步，熔融共混制备:将干燥好的共混料在双螺杆挤出机中于120~160°C熔融共混10~20min,在110~150°C、0.1~IMPa下挤出造粒、粗碎,制备环境友好的葡甘聚糖/纤维基高效水肥缓控释新材料。本专利技术以可再生的天然高分子材料-葡甘聚糖为原料，配合热塑性纤维、接枝改性物、交联剂、增塑剂和发泡剂等制成的葡甘聚糖/纤维基高效水肥缓控释新材料，是一种具有缓释、包囊和载体等优良的“绿色环保”高效水肥缓控释新材料。葡甘聚糖和热塑性纤维接枝改性后分子之间呈复杂的三维网状结构，并具有一定的交联度。在其交联的网状结构上有许多羧基、羟基等亲水基团，当它与水接触时，其分子表面的亲水性基团电离并与水分子结合成氢键，通过这种方式吸持大量的水分，在缓控释肥料养分的基础上，对水分也具有较好的缓控释功能，同时提高水肥利用率。葡甘聚糖所具有的一系列优良属性，如生物降解、接枝共聚、玻璃化成膜、吸水保水、吸附缓释、土壤改良等，在葡甘聚糖/纤维基高效水肥缓控释新材料中得以再现和叠加。葡甘聚糖/纤维基高效水肥缓控释新材料具有不同类型缓控释材料的优点，能够满足使用要求的机械强度、具有缓释、包囊、载体材料的共同功能，在自然环境(光、热、微生物等)条件下能够完全降解。葡甘聚糖/纤维基高效水肥缓控释新材料所具有的优良缓控释特性，在医学、制药、化肥、农药、环境治理等方面具有广阔的应用前景。 将葡甘聚糖/纤维基高效水肥缓控释新材料，再与不同比例的肥料、水肥耦合剂、水药耦合剂、肥药耦合剂等复合共混或造粒，可得到系列新型内质分子包裹高效控缓释化肥，其原理上不同于包膜型和分子稳定性控缓释化肥，其生产成本低，工艺简单。经试验，系列新型内质分子包裹高效控缓释化肥总养分高于33.1% (中浓度)和41.8% (高浓度)，三兀或二兀缓释肥料的单一养分含量不低于6.6%。在25°C静水中浸泡24小时初期养分释放率小于13.3%，28天累积养分释放率小于82.0%，养本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环境友好型高效水溶性肥料缓控释材料，其特征在于：所述水溶性肥料缓控释材料由以下质量份数的组分制备而成：热塑性葡甘聚糖1～99份，热塑性纤维1～99份，交联剂0～10份，增塑剂0～10份，发泡剂2～5份，其中，热塑性葡甘聚糖与热塑性纤维共100份。

【技术特征摘要】
1.一种环境友好型高效水溶性肥料缓控释材料，其特征在于:所述水溶性肥料缓控释材料由以下质量份数的组分制备而成:热塑性葡甘聚糖I~99份，热塑性纤维I~99份，交联剂O~10份，增塑剂O~10份，发泡剂2~5份，其中，热塑性葡甘聚糖与热塑性纤维共100份。2.根据权利要求1所述的水溶性肥料缓控释材料，其特征在于:所述热塑性葡甘聚糖的制备方法为:将葡甘聚糖溶胀于PHlO的50%的乙醇水溶液中，控温50°C进行脱乙酰基处理，过滤、洗涤至中性，干燥后，再溶胀于水中，控温50°C，加入过硫酸钾、丙烯酸甲酯，进行接枝共聚反应，过滤清洗，干燥，即得到热塑性葡甘聚糖。3.根据权利要求1所述的水溶性肥料缓控释材料，其特征在于:所述热塑性纤维的制备方法为:将植物纤维原料粉碎，膨化，加入1%H2S04水溶液处理，得到去除木素和多缩戊糖的纯净植物纤维粉；在纯净植物纤维粉中加入18%NaOH水溶液，浸溃，压榨挤去多余的碱液，使植物纤维中含碱液控制在50%，即获得碱化植物纤维；将碱化植物纤维、过硫酸钾、丙烯酸甲酯放入反应釜中，同时通入惰性气体进行反应，至物料呈浆状后加入10%的醋酸水溶液中和至PH7.0;将反应液通过离心分离去除溶液，所得固体经水洗至中性后真空干燥即得到热塑性纤维。4.根据权利要求1所述的水溶性肥料缓控释材料，其特征在于:所述交联剂为顺丁烯二酸酐，柠檬酸三丁酯、乙撑双硬脂酸酰胺、六方氮化硼中的一种或两种以上的任意组合。5.根据权利要求1所述的水溶性肥料缓控释材料，其特征在于:所述增塑剂为丙三醇，聚乙二醇，邻苯二甲酸二丁酯，已二酸二丁酯中的一种或两种以上的任意组合。6.根据权利要求1所 述的水溶性肥料缓控释材料，其特征在于:所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李保强，
申请(专利权)人：新疆慧尔农业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65