專利名稱：一種脲醛控釋肥料的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)肥料的制造方法，更具體地說(shuō)是一種脲醛控釋肥料的合成方法。
背景技術(shù)：
脲甲醛又稱脲醛肥料，1955年開(kāi)始由BASF公司生產(chǎn)，是第一個(gè)商品化生產(chǎn)的緩釋肥料。脲甲醛是由尿素與甲醛縮合而成，為白色，無(wú)味粉末或顆粒狀。根據(jù)尿素與甲醛的摩爾比(U/F)的不同，可制得縮合度不同的脲醛肥料。通常脲醛肥料的制備過(guò)程尿素和甲醛按一定比例加入到反應(yīng)器中，使尿素過(guò)剩，以防止過(guò)度聚合，通?？刂颇蛩嘏c甲醛的摩爾比大于1∶1，并以NaOH調(diào)節(jié)溶液為堿性，在一定溫度下反應(yīng)；隨后，添加硫酸，使溶液呈酸性，促進(jìn)縮合反應(yīng)；反應(yīng)物經(jīng)固化、干燥、粉碎和篩分，制得脲醛肥料。在此類合成方法中，含有脲和甲醛的水溶液迅速酸化，得到固態(tài)的縮合產(chǎn)物，如DE2422238專利是在嚴(yán)格的條件下將甲醛溶液緩慢地加到脲水溶液中以防止甲醛溢出；在US4173582專利中則是脲與甲醛溶液接觸，然后將生成的溶液酸化，得到固體縮合產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)濾得到濾餅，隨后將濾液返回脲溶解容器中循環(huán)使用。
上述已有技術(shù)存在的主要問(wèn)題聚合反應(yīng)過(guò)程中甲醛易溢出；聚合過(guò)程中未反應(yīng)尿素?zé)o緩釋效果濃溶液合成中聚合反應(yīng)物的均一度差，而且易發(fā)生暴聚反應(yīng)(局部濃度過(guò)高造成縮聚物的交聯(lián)反應(yīng)，影響聚合物的有效性)；脲甲醛緩效性肥料的緩釋周期長(zhǎng)，影響聚合物氮的有效性，粒狀和粉狀的緩釋過(guò)程區(qū)別不大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種改進(jìn)的脲醛肥料的合成方法。
本發(fā)明的脲醛控釋肥料的合成方法包括以下過(guò)程(1)將淀粉加入到水中，加熱至沸騰，保溫10-15min，使之糊化，然后加入尿素至溶液飽和，再加熱至40℃，得到溶液I，所述的淀粉含量為水的重量的5-10％，所述淀粉包括小麥粉、玉米粉、白薯粉；(2)將濃度37％甲醛和吸水樹(shù)脂以重量比100-150∶1進(jìn)行混合，得到的溶液再與步驟(1)得到的溶液I混勻得到尿素與甲醛摩爾比為1.2-2.5的溶液II，所述的吸水樹(shù)脂包括聚丙烯酰胺樹(shù)脂、淀粉接枝丙烯酸樹(shù)脂；(3)迅速用10％濃度的NaOH調(diào)節(jié)溶液II的PH為8.0-10.0，然后加入非食用植物油覆蓋表面3-8mm，攪拌均勻，升溫至40-60℃，保溫30-60min得到溶液III，所述的植物油包括松節(jié)油、棉籽油；(4)取步驟(3)得到的溶液III的1/2放入另一反應(yīng)器中，然后將經(jīng)干燥、粉碎的包括草炭、秸桿、鋸末在內(nèi)的有機(jī)物和包括沸石粉、凹凸棒粉在內(nèi)的吸附劑，直接加入到反應(yīng)溶液III中，其加入量為尿素的10-20％，攪拌均勻，然后勻速加入20％濃度的H2SO4，邊加邊攪拌，當(dāng)沉淀出現(xiàn)時(shí)立即停止加H2SO4，再加入另外的1/2溶液III，攪拌，得到漿料，在加入H2SO4過(guò)程中要采取降溫措施以防暴聚；(5)將步驟(4)獲得的漿料于80-100℃下脫水干燥、粉碎、過(guò)2mm篩即制得所需的脲醛肥料。
所述的步驟(4)的漿料中還可以按常規(guī)比例加入磷肥、鉀肥在內(nèi)的肥料，然后脫水干燥、粉碎、過(guò)2mm篩，制得復(fù)混肥料。
所述尿素符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，甲醛符合國(guó)標(biāo)工業(yè)級(jí)。
所述的淀粉包括玉米粉、白薯粉、小麥以及面粉廠的粉塵收集物在內(nèi)非腐敗的低廉的各種淀粉。
所述的吸水樹(shù)脂，其吸水倍數(shù)為100-150倍。
所述的吸附劑包括沸石粉、凹凸棒粘土粉，其粒度為200目。
所述的草炭、秸桿、鋸木有機(jī)物含水量低于5％，并粉碎至2mm。
發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果1.通過(guò)填加無(wú)機(jī)填料(凹凸棒石、沸石等)和有機(jī)物(淀粉和秸桿粉等)，有效地避免了聚合物過(guò)度交聯(lián)反應(yīng)，使聚合物中氮的有效性提高。
2.通過(guò)溶液表面覆蓋非食用植物油如松節(jié)油、棉籽油等，有效解決了在反應(yīng)過(guò)程中甲醛的揮發(fā)，提高了環(huán)境質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
3.通過(guò)填加無(wú)機(jī)填料如沸石等，產(chǎn)品的質(zhì)量得到提高，并具有保水、保肥和提供有效微量礦質(zhì)元素的功能。
4.本發(fā)明制備脲甲醛肥料過(guò)程中定量添加工業(yè)淀粉及植物油后，通過(guò)改變其C/N比的組成達(dá)到控釋的目的，并使氮的有效性提高；無(wú)機(jī)、有機(jī)添加物的吸附性能也能使未反應(yīng)的尿素具有緩釋功能；通過(guò)添加的無(wú)機(jī)和有機(jī)添加物實(shí)現(xiàn)了緩釋肥料向控釋肥料的質(zhì)的跳躍，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同作物生長(zhǎng)特性和需肥規(guī)律，生產(chǎn)出性價(jià)比不同的肥料品種，滿足不同作物的要求。
5.本發(fā)明合成的脲醛產(chǎn)品可單獨(dú)施用，也可以在制備過(guò)程中按所要求的比例加入磷肥和鉀肥，直接造粒、過(guò)篩，生產(chǎn)緩釋復(fù)混肥。
上述這些特點(diǎn)是以前有關(guān)合成脲甲醛作為緩釋肥料的工藝所不具有的。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例1本實(shí)例的脲醛控釋肥料制備過(guò)程如下1.稱量20.0g面粉加入到1000ml燒杯中，加水240.0g，加熱至沸騰，保溫5min；2.停止加熱后，將272.0g尿素直接加入到步驟(1)的溶液中；3.將燒杯置于60℃的恒溫水浴中，當(dāng)尿素全部溶解后將170ml甲醛溶液(37％)均速加入溶液中(170ml甲醛溶液中事先加入1.7g聚丙烯酰胺吸水樹(shù)脂，完全吸漲后使用)；4.測(cè)定PH值，并用10％NaOH調(diào)節(jié)溶液PH至8.0，然后加入50ml棉籽油，使其覆蓋于溶液表面，輕輕攪拌后靜置于水浴中，當(dāng)溶液升溫至60℃后，開(kāi)始記時(shí)，保溫40min；5.稱量60g沸石粉(200目)置于另一1000ml燒杯中，將步驟(4)的反應(yīng)溶液的一半轉(zhuǎn)移至盛沸石粉的燒杯中，將4ml20％H2SO4溶液勻速加入到反應(yīng)溶液中，邊加邊攪拌，當(dāng)沉淀出現(xiàn)時(shí)加入另一半反應(yīng)溶液，攪拌至成漿料為止；6.將反應(yīng)物置于干燥箱中80℃干燥，然后粉碎，過(guò)2mm篩，即得到所需的產(chǎn)品。
產(chǎn)品性能含氮31％，活度系數(shù)A為I0.42，U/F摩爾比為2.0。
實(shí)例2本實(shí)例為用本發(fā)明的肥料盆栽油菜實(shí)驗(yàn)。
取直徑16.5×高15.5cm的塑料盆裝土1.2kg，一次性施肥，施肥量為磷P2O5為0.1g/kg土，鉀K2O為0.15g/kg土，尿素(U)和本發(fā)明的脲甲醛(UF)肥的氮按四個(gè)處理水平0(CK)，0.2(U1，UF1)，0.4(U2，UF2)，0.6(U3，UF3)g/kg土施入。每盆定植3棵，設(shè)4個(gè)重復(fù)。一個(gè)月后收獲。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1-5。
由表1-5的盆栽油菜實(shí)驗(yàn)表明與普通尿素相比，采用正常施氮量的6倍做底肥時(shí)，本發(fā)明合成肥料能正常生長(zhǎng)，而尿素則發(fā)生燒苗而全部死亡；當(dāng)采用正常施氮量的2、4倍做底肥時(shí)，本發(fā)明肥料地上部鮮重分別是同等含氮量尿素養(yǎng)的2.2、3.3倍，對(duì)地上部干重施用本發(fā)明的肥料分別是同等含氮量尿素的2.8、3.5倍；整個(gè)植株氮吸收量，施用本發(fā)明的肥料分別是同等含氮量尿素的2.5、2.6倍。由此證明本發(fā)明的肥料在緩釋的基礎(chǔ)上確實(shí)提高了肥料的利用率。
表12-5

表4植株N含重(單位％)

表5株總吸氮量

權(quán)利要求
1.一種脲醛控釋肥料的合成方法，其特征在于制備過(guò)程包括以下步驟(1)將淀粉加入到水中，加熱至沸騰，保溫10-15min，使之糊化，然后加入尿素至溶液飽和，再加熱至40℃，得到溶液I，所述的淀粉含量為水的重量的5-10％，所述淀粉包括小麥粉、玉米粉、白薯粉；(2)將濃度37％甲醛和吸水樹(shù)脂以重量比100-150∶1進(jìn)行混合，得到的溶液再與步驟(1)得到的溶液I混勻得到尿素與甲醛摩爾比為1.2-2.5的溶液II，所述的吸水樹(shù)脂包括聚丙烯酰胺樹(shù)脂、淀粉接枝丙烯酸樹(shù)脂；(3)迅速用10％濃度的NaOH調(diào)節(jié)溶液II的PH為8.0-10.0，然后加入非食用植物油覆蓋表面3-8mm，攪拌均勻，升溫至40-60℃，保溫30-60min得到溶液III，所述的植物油包括松節(jié)油、棉籽油；(4)取步驟(3)得到的溶液III的1/2放入另一反應(yīng)器中，然后將經(jīng)干燥、粉碎的包括草炭、秸桿、鋸末在內(nèi)的有機(jī)物和包括沸石、凹凸棒在內(nèi)的吸附劑，直接加入到反應(yīng)溶液III中，其加入量為尿素的10-20％，攪拌均勻，然后勻速加入20％濃度的H2SO4，邊加邊攪拌，當(dāng)沉淀出現(xiàn)時(shí)立即停止加H2SO4，再加入另外的1/2溶液III，攪拌，得到漿料，在加入H2SO4過(guò)程中要采取降溫措施以防暴聚；(5)將步驟(4)獲得的漿料于80-100℃下脫水干燥、粉碎、過(guò)2mm篩即制得所需的脲醛肥料。
2.按照權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于在步驟(4)的漿料中加入磷肥、鉀肥，然后再經(jīng)脫水干燥、粉碎、過(guò)2mm篩，制得具有脲醛控釋肥料的復(fù)混肥料。
全文摘要
本發(fā)明是一種脲醛控釋肥料的合成方法，其特點(diǎn)是首先在糊化淀粉中加入尿素，混勻后再加入與高分子吸水樹(shù)脂混合的甲醛溶液，然后再加入植物油以及包括草炭、秸稈在內(nèi)的有機(jī)物和包括沸石粉在內(nèi)的吸附劑，混勻后加入H
文檔編號(hào)C08G12/00GK1506335SQ02155568
公開(kāi)日2004年6月23日 申請(qǐng)日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日
發(fā)明者邢禮軍, 李亞星, 徐秋明, 王幼珊, 倪小會(huì) 申請(qǐng)人:北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究所, 北京市農(nóng)林科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與資源研究