[发明专利]一种温敏型纳米胶包被蔗-稻改性炭基缓释氮肥及其制备方法

说明书

本发明属于肥料生产技术领域，具体涉及一种温敏型纳米胶包被蔗‑稻改性炭基缓释氮肥及其制备方法，所述缓释氮肥包含温敏型纳米胶、蔗‑稻改性炭、羧甲基纤维素、皂土、氮肥。本发明的温敏型纳米胶粒子之间形成交联结构，能够随外界环境温度变化作出响应，通过纳米胶粒的收缩/溶胀过程可以形成水肥可控释体系，充分提高了缓释氮肥的控释性能；蔗‑稻改性炭不仅含有丰富的有机碳、钾、镁、硅等植物必需的养分，还对田间土壤水分和养分具有优良的固持能力，用于农田可显著改善耕层土壤质量、培肥地力；生产工艺简单、可操作性强、且具有给肥智能化、肥效周期长、绿色环保等优点。

技术领域

本发明涉及一种温敏型缓释氮肥及其制备方法，具体涉及一种温敏型纳米胶包被蔗-稻改性炭基缓释氮肥及其制备方法，属于肥料生产技术领域。

背景技术

目前缓释氮肥的制备通常采用包膜技术，其中包膜材料作为氮肥缓释载体对于增强肥料缓释、提高肥料利用效率以及简化农田施肥具有重要的作用。但是，传统的包膜材料往往缺乏区域环境适应性，其肥料缓控释性能得不到充分发挥，使得田间肥料实际利用效率严重偏低。与传统的包膜材料相比，环境敏感型高分子材料（如温度敏感性水凝胶）是一类理想的缓控释载体，其在养分肥料控释、水肥管理等方面具有应用潜力。

生物炭是一种新兴的低成本多功能材料，已被广泛用于农田土壤改良、温室气体减排以及环境污染修复等领域。生物炭具有网状多孔的表面结构，比表面积大、吸附能力强，因而作为目标物质吸附载体、土壤改良剂、肥料控释载体具有良好的应用前景。施用生物炭可以提高土壤全碳含量、全氮含量及C/N比，促进碳氮循环利用，改善农田土壤氮素生物有效性和土壤肥力，进而增加农作物产量。

专利CN 106748577 A公开了以蔗渣生物炭、羧甲基纤维素、皂土、氮肥为肥芯，在肥芯表面以蔗叶纤维素为内层包膜，以环境敏感纳米胶为外层包膜。但是该技术所采用的包膜结构是基于水凝胶三维网络的立体结构，通过与蔗叶纤维素凝胶构建内外联合的包膜体系，难以大幅度提高氮肥的包裹效率和缓控释性能。另外一方面，蔗渣生物炭虽然在改善农田土壤质量、提高土壤肥力和水分利用效率方面具有一定的改良增效作用，但若未通过改性处理，直接将其作为缓控释包膜材料具有明显的局限性。

本发明以蔗叶和稻壳为原料，首次采用油酸钾和氯化镁作为二元改性剂，并结合化学改性和热裂解技术，制备出蔗-稻改性炭基可再生环保型的氮肥缓释材料。同时，结合采用温度敏感型高分子纳米胶，发明一种新型温敏性纳米胶包被的蔗稻改性炭基缓释氮肥的制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种温敏型纳米胶蔗-稻改性炭基缓释氮肥及其制备方法。本发明的纳米胶蔗-稻改性炭基缓释氮肥具有生物质原料可再生、成本低廉、生产工艺简单，且给肥智能化、肥效周期长、以及绿色环保等优点，本发明对于研发高效功能肥料并发展绿色增效农业现代化产业技术具有重要的应用价值。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种温敏型纳米胶包被蔗-稻改性炭基缓释氮肥的制备方法，包括以下制备步骤：

（1）温敏型纳米胶的制备：按质量份计，取7~16份N-异丙基丙烯酰胺、0.05~0.5份N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、80~100份水；450～600转/min磁力搅拌混匀，加入0.1~0.4份曲拉通X-100；70℃下搅拌预热30min，将0.1~0.3份过硫酸钠溶液分3次等量加入其中，持续搅拌聚合反应4~6h，获得温敏型纳米胶液；

（2）蔗-稻改性炭的制备：分别将蔗叶和稻壳烘干，粉碎，按重量比1:1混合后，浸没于0.5~2.0 mol/L的油酸钾和氯化镁的等摩尔浓度混合溶液中，搅拌后静置过夜，80℃下烘干，置于炭化炉中，以10～20℃/min的升温速率加热到450～650℃，炭化2～6h，过80-100目筛，制得蔗-稻改性炭；