[发明专利]一种含氮的高吸水性树脂肥料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于农业肥料的高吸性水树脂，具体涉及一种含氮元素的高吸水性树脂及其制备方法。

背景技术

全世界每年工业的尿素产量约为十亿吨。中国目前尿素产量在6400万吨，年产量约5700万吨。尿素既是一种含氮量高达49％的优质化肥，又是工业上不可缺少的化工原料。作为化肥，它不仅养份含量高而且对土壤的适应性强，且水溶性高、养分速效、储运简便、生产的经济效益和社会效益都好。然而却存在如有效期短、养分释放与作物养分吸收不协调、肥料养分易损失及利用率低等缺点。农业生产实践表明，目前我国化肥的当季利用率较低：氮为30％～35％，这种高耗低效的氮肥不仅造成了直接的经济损失，而且部分地区因施肥不当已引起环境污染，出现地表富营养化，地下水和蔬菜中硝态氮含量超标，氧化亚氮排放量增加等问题。如何提高尿素的利用率已成为世界各国普遍关注的重大课题。目前，国内外缓释尿素主要包括两大类，一类是通过化学反应制成的缓释尿素，另一类是通过包裹方式制成的控释尿素。

与化学反应类的缓释尿素相比包膜尿素的生产和制备不仅原料易得、工艺简单及适合工业化生产，而且还可以通过选择不同的薄膜及其厚度来调节尿素的释放速率。包膜控释尿素是以尿素颗粒为核心，表层涂覆一层低水溶性或微溶性的无机物质或有机聚合物，如硫磺、沥青、树脂、聚乙烯、石蜡、磷矿粉等作为成膜物质，通过包膜扩散或包膜逐渐分解而释放养分。当肥料颗粒接触潮湿土壤时，肥料便会吸收水蒸气，于是水溶养分开始透过包衣上的微孔缓慢而不断地扩散。其释放速度只受土壤温度的影响，而土壤温度也影响植物吸收养分的速度。因此，该肥料释放养分的速度与植物在不同生长时期对养分的需求速度相符合。目前主要有硫包膜尿素、热固性树脂包膜肥料、热塑性树脂包膜肥料、聚合物包膜硫包衣尿素、肥包肥型控释肥等。

硫包膜尿素虽价格较低，但生产工艺复杂，核心肥料溶出速度快，表面封蜡易被微生物分解，从而影响其缓释性能。而采用高分子材料包膜尿素虽然缓释效果好，但成本高昂，且包膜材料难以被微生物降解，容易造成“白色污染”，不利于推广应用。

鉴于此，研究和开发可生物降解、成本低廉，适于在农作物上推广应用、简单易行，无环境污染，适合中国的国情，可快速大批量生产，并同时应用尿素控释的新工艺，对我国缓释肥的产业化发展具有重大意义。

目前高吸水性树脂原料大多是淀粉，或者是桔梗棉花纤维中提取的纤维素，如中国专利公告号为：101302270A，一种含氮高吸水树脂的制备方法，它是利用淀粉在氮气保护的条件下接枝丙烯腈制得的高吸水树脂，糊化时需要高温、氮气保护及机械搅拌，聚合时间长生产效率低，成本相对较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氮的高吸水性树脂肥料及其制备方法。本发明肥料具有缓释、可生物降解、成本低，可控释性能良好，且制备工艺简单、适于快速大量生产的特点。

本发明要解决的技术问题是由如下方案实现的：一种含氮的高吸水性树脂肥料，是将玉米秸秆粉碎成末与乙醇、NaOH去离子水溶液搅拌反应后，加入氯乙酸和无水乙醇，在60～80度下搅拌反应，用乙醇溶液洗涤过滤，干燥得到改性的玉米秸秆粉末；取改性的玉米秸秆粉末，加入水中使其溶解，用超声波处理4～7分钟，形成改性纤维素溶液，将硝酸铈铵和HNO₃溶于水中，加入到改性纤维素溶液中，用丙烯酸盐溶液与N，N-亚甲基双丙烯酰胺混合均匀，将该溶液加入到改性纤维素溶液中，超声波处理1～2分钟得到的混合溶液，向混合溶液中加入K₂S₂O₈水溶液，烘干至凝胶形成，将凝胶产品经尿素溶液浸泡或液态尿素混合，干燥即得到。

本发明的具体生产步骤是：

1.玉米秸秆的改性：将玉米秸秆粉碎成粉末，过80～200目筛子，取质量份数为10～50份玉米秸秆粉与100～200份乙醇、20～100份浓度为50％的NaOH去离子水溶液，在25～40度下搅拌反应1～2h后，加入15～70份氯乙酸和45份无水乙醇，在60～80度下搅拌反应1～2h，将反应液中和后过滤，用浓度为80％～90％的乙醇溶液洗涤过滤，干燥得到改性的玉米秸秆粉末；