[发明专利]一种包膜肥料丙烯酸类保水层及其制备方法和装置

说明书

本发明涉及一种包膜肥料丙烯酸类保水层，保水层包括丙烯酸40‑80份、丙烯酰胺10‑80份、氢氧化钾10‑60份、N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺0.005‑4份、过硫酸钾0.005‑4份和去离子水50‑160份。本发明还涉及保水层制备方法，包括预聚合液、包膜液配制和保水层成型步骤。本发明还涉及保水层制备装置，采用自动机械传动将原料混合再传入流化床，本发明保水层厚度均匀；包膜过程不存在粉尘，有毒气体、液体，对环境潜在污染问题，包膜液不会在喷涂到颗粒肥表面之前聚合成凝胶。

技术领域

本发明属于包膜肥料制备领域，尤其涉及丙烯酸类保水型包膜肥料的制备，特别是一种包膜肥料丙烯酸类保水层及其制备方法和装置。

背景技术

干旱缺水和水肥利用效率低是影响中国粮食安全和农业可持续发展的重要限制因子，目前中国农业灌溉水的有效利用率和肥料当季利用率，均远低于发达国家的平均水平。为了应对水资源短缺和切实降低化肥过量施用，近年来，具有较高水、肥利用率的保水剂和缓控释肥料的用量逐年增，其中肥料与保水剂复合，更能充分发挥水肥协同作用。肥料与保水剂结合目前有四种方式，第一种，肥料与保水剂简单的物理性混合；第二种，加保水剂合成过程中加入肥料，但肥料不参与反应；第三种，将肥料养分成为聚合物分子本身的一个组成部分，即具有保水功能的肥料；第四种，将保水剂材料包裹肥料表而且，制成保水剂包膜肥料。

保水剂包膜肥料的制备目前已有研究报道，主要分两种，第一种，通过粘接剂将保水剂细粉，粘接于颗粒肥料表面，例如，曹兵等《P(AA-AM)/SiO2复合保水材料的制备及其在保水缓释肥中应用》（《农业工程学报》，2020，36（14），167-173）一文中，利用聚氨酯作为粘接剂，将聚丙烯酸/丙烯酰胺/二氧化硅复合保水材料包覆于肥料表面。第二种，通过反相悬浮聚合的方法，在肥料表面直接合成保水层，例如，梁蕊等《具有吸水保水功能的缓释尿素的制备及其性能》（《化工进展》，2008，27（9），1417-1423）一文中，四氯化碳为分散介质，OP-7和Span-80为分散稳定剂，滴加入聚合液，在颗粒肥表面形成聚（丙烯酸-co-丙烯酰胺）/腐殖酸钠复合保水材料。

上述方法中，“通过粘接剂将保水剂细粉，粘接于颗粒肥料表面”的方式存在的问题：保水剂细粉在粘接过程中结块团聚；粘接过程造成环境粉尘较大。

“通过反相悬浮聚合的方法，在肥料表面直接合成保水层”的方式存在的技术问题：反相悬浮聚合分散剂、稳定剂等都存在回收成本问题，同时分散介质有机溶剂，大多数毒性较大，如挥发会影响环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保水层厚度均匀；包膜过程不存在粉尘，有毒气体、液体，对环境潜在污染问题的包膜肥料丙烯酸类保水层及其制备方法和装置。

本发明的技术方案：

一种包膜肥料丙烯酸类保水层，其特征在于：保水层包括丙烯酸40-80份、丙烯酰胺10-80份、氢氧化钾10-60份、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺0.005-4份、过硫酸钾0.005-4份和去离子水50-160份。

进一步的：保水层包裹颗粒肥料，颗粒肥料为500-1000份。

进一步的：一种包膜肥料丙烯酸类保水层的制备方法，包括以下步骤：

按比例称取原材料，配制质量分数为50%的丙烯酸水溶液和质量分数为50%丙烯酰胺水溶液；

丙烯酸和去离子水按照1:1的比例配比混合均匀得到质量分数为50%的丙烯酸水溶液，丙烯酰胺和去离子水按照1:1的比例配比混合均匀得到质量分数为50%的丙烯酰胺水溶液；

预聚合液：向质量分数为50%的丙烯酸水溶液中，加入氢氧化钾中和，随后加入交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、引发剂过硫酸钾，在温度为60-80℃条件下搅拌，至溶液粘度40-900mPa.s；

包膜液配制：向预聚合液中加入温度小于25℃质量分数为50%丙烯酰胺水溶液，搅拌均匀；