[发明专利]一种天然高分子基的缓释肥的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于缓释肥技术领域，具体涉及一种天然高分子基的缓释肥的制备方法。

背景技术

海藻酸钠又名褐藻酸钠、海带胶、褐藻胶、藻酸盐。海藻酸及其盐是由D-甘露糖醛酸(简称为M)和L-古洛糖醛酸(简称为G)聚合而成的长链高分子化合物，分子量为10⁶左右，海藻酸钠的结构如下：

。

海藻酸钠的分子主链上具有强亲水性基团—COONa、—COOH及—OH，是一种聚阴离子电解质，能够与与酸性阳离子交换、络合、螯合。而高吸水性树脂主要是通过聚合物链上强亲水性基团与水分子之间形成氢链缔合结构而吸水这一机理已被普遍认同，因此海藻酸钠还具有较强的吸水性能。此外，海藻酸富含易被农作物吸收的营养元素和调节植物生长的活性物质，同时由于其具有良好的生物降解性和环境相容性，以海藻酸钠为原料制备海藻酸基化肥既能发挥海藻酸刺激植物生长发育、改善土壤结构，又能提高土壤的保水保肥能力；还能抑制土壤中的病原菌生长和繁殖，对促进作物生长、改进果实质量等效果极佳；同时还可大幅度降低生产成本，因此它属绿色环保型材料。

但是，现有的利用海藻酸钠制备的肥料，仅仅是简单的将尿素或其他物质包裹在其中，没有缓释性能，施肥不当，可能造成烧苗现象。

发明内容

本发明针对现有海藻酸钠制备的肥料没有缓释性能，施肥不当，可能造成烧苗现象，提供一种天然高分子基的缓释肥的制备方法。

本发明采用如下技术方案：

一种天然高分子基的缓释肥的制备方法，包括如下步骤：

第一步，制备高分子缓释液肥，称取聚乙烯醇，加入烧瓶，再加入蒸馏水，90℃条件下搅拌至聚乙烯醇溶解；再加入磷酸脲和对甲苯磺酸，100-120℃条件下，反应100-150min；再加入氢氧化钾，在90-100℃条件下，反应80-100min，反应结束后，得到高分子缓释液肥；

第二步，配制3%的硼酸氯化钙溶液；

第三步，将高分子缓释液肥和海藻酸钠混合均匀，得到混合溶液；

第四步，将第三步得到的混合溶液逐滴加入到第二步的3%的硼酸氯化钙溶液，浸泡30-60min，得到天然高分子基的缓释肥。

第一步中，聚乙烯醇、磷酸脲和氢氧化钾的质量比为1:21.35:1.25；

第一步中，对甲苯磺酸占磷酸脲质量比为1.5%。

第三步中，海藻酸钠和高分子缓释液肥的质量比为1:40~45。

第四步中，混合溶液和3%的硼酸氯化钙溶液的体积比为1:20。

本发明反应原理如下：

1. 磷酸脲和聚乙烯醇在引发剂对甲苯磺酸的作用下，发生酯化反应，生产的产物和氢氧化钾发生反应，得到最终产物，为聚乙烯醇磷酸脲酯和磷酸脲的混合物，羟基间相互作用易形成交联的网络结构，磷酸脲被包裹在聚乙烯醇磷酸脲酯的网络体系中，形成均匀的含有机和无机养分的水溶胶。

2. 用高分子缓释液肥与海藻酸钠共混，滴入硼酸和氯化钙溶液；海藻酸钠分子中的钠离子被氯化钙中的钙离子取代，生成不溶于水的海藻酸钙，而高分子缓释液肥中未参加反应的聚乙烯醇与硼酸反应，使表面发生交联，最终形成含有氮磷钾的凝胶颗粒。

为说明本发明产物的结构，对本发明做红外光谱测试，从红外光谱图中看出，聚乙烯醇分子中在3500~ 3200cm^-1附近处有吸收峰，说明为缔合羟基钝峰，乙烯基(-CH₂-CH₂-)的强吸收峰出现在3100~2850cm^-1之间；而在1107cm^-1处出现了烷基磷酸酯P-O-C结构的吸收峰；在2988.29 cm^-1处有一吸收峰为海藻酸钠大分子六元环上C-H的伸缩振动吸收，而海藻酸钠纤维在此处的吸收较弱，其原因在于海藻酸钠大分子与Ca²⁺形成“egg-box”结构，限制了六元环上C-H的伸缩振动，使得偶极矩变化较小，故吸收峰较弱。同理，3424.3 cm^-1处大分子六元环上O-H的伸缩振动同样受到限制，O-H伸缩振动峰的位置向低波数移动，同时观察到海藻酸钙纤维中O-H伸缩振动峰变宽，说明只是部分的羟基参与配位，其他羟基相互缔合，在较高波数形成吸收，并与低波数峰重叠而使得峰形变宽。由此可见，高分子缓释化肥中包含了聚乙烯醇磷酸脲、海藻酸钠，表明加入海藻酸钠后聚乙烯醇磷酸脲的结构没有发生变化，此外，海藻酸钠与氯化钙反应后部分转化为海藻酸钙包覆在表层，内部仍含有海藻酸钠。

本发明的有益效果如下：