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吸水保水缓释肥料的制备及其性能研究

梁蕊  
【摘要】: 本学位论文以丙烯酸、丙烯酰胺为主要原料,以廉价的、来源丰富的天然矿物资源如凹凸棒土、高岭土和腐殖酸钠为添加材料,以常用的氮磷钾肥如尿素、磷酸二氢钾等为肥源,制备了几种既具有吸水保水功能,又具有缓释功能的多功能肥料;系统地研究了反应条件,如单体用量、交联剂和引发剂用量、丙烯酸中和度等对产品吸自来水率的影响,优化了制备条件;用红外光谱和扫描电镜等方法对样品进行了表征;还考察了样品在土壤中的缓释性及施入样品后土壤的最大持水率和保水性,并推测了样品在土壤中的缓释机理和保水机理;探讨了尿素在水凝胶中的扩散动力学。得到的主要结果如下: (1)以丙烯酸、氨水、聚苯乙烯、尿素等为主要原料,制备了一种含氮33.6%,常压下吸自来水76倍的吸水保水缓释尿素肥料。该产品具有三层结构:内核是尿素,中间层是聚苯乙烯,外层是含有尿素的聚丙烯酸。样品的缓释性可以通过中间层的厚度来调节,并推测了养分缓释机理。为实现养分从缓释到控释打下了理论基础。 (2)以丙烯酸、氨水、尿素、脲甲醛和凹凸棒土等为主要原料,制备了一种含氮28.3%,常压下吸自来水80倍的吸水保水缓释尿素肥料。该产品具有三层结构:内核是尿素,中间层是脲甲醛,外层是聚丙烯酸/凹凸棒土复合吸水剂。凹凸棒土的引入降低了成本,改善了吸水性能。样品的缓释性可以通过脲甲醛的分子量和脲甲醛层的厚度来调节。 (3)以丙烯酸、丙烯酰胺、氨水、尿素、磷酸镁铵和腐殖酸钠等为主要原料,制备了一种含氮量为26.3%,常压下吸自来水95倍的吸水保水缓释氮肥。该产品具有三层结构:内核是尿素,中间层是磷酸镁铵,外层是聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)/腐殖酸钠复合吸水材料。腐殖酸钠的引入降低了成本,改善了吸水性能,同时也使吸水剂层具有了营养功能。样品的缓释性可以通过磷酸镁铵层的厚度来调节。 (4)以丙烯酸、氨水、丙烯酰胺、脲甲醛、聚磷酸钾、海藻酸钠和高岭土等为主要原料,制备了一种含氮量为11.3%,含磷(以P_2O_5表示)量为21.1%,含钾(以K_2O表示)量为8.6%,常压下吸自来水率为91倍的吸水保水缓释氮磷钾复合肥。该产品具有核壳结构:其核是氮磷钾复合肥,其壳是聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)/高岭土复合吸水材料。温度对N、P、K养分的释放速率具有明显的控制作用。 (5)以丙烯酸、氨水、丙烯酰胺和高岭土为主要原料通过水溶液聚合制得了一系列作为尿素肥料缓释载体的聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)/高岭土复合吸水材料。然后将该吸水材料在尿素溶液中溶胀后烘干。对尿素进行负载后,考察了尿素在水凝胶中释放的动力学行为。 本论文的研究工作结合了肥料缓释技术与高吸水性树脂的吸水保水性能,在具备实用价值的同时也具有重要的理论意义,合成的样品在干旱地区农林业中将具有广阔的应用前景。


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