本發(fā)明屬于保水緩控釋肥料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及通過(guò)自由基聚合制備含有埃洛石及環(huán)糊精的多功能保水緩釋肥料。

背景技術(shù)：

化肥為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)，同時(shí)，施肥也對(duì)環(huán)境及農(nóng)作物造成了污染，增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本。因此，如何提高肥料的利用率、降低施肥次數(shù)成了人們研究的重要課題，這就促進(jìn)了各種緩釋肥料的開發(fā)與應(yīng)用。另一方面，水也是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素。水分不但直接影響作物生長(zhǎng)，而且對(duì)肥效的發(fā)揮也起著重要作用。我國(guó)相當(dāng)一部分耕地是旱地，澆灌比較困難，而且自然降雨與農(nóng)作物生長(zhǎng)的水分需求也不相適應(yīng)，為此，人們研究開發(fā)出各種各樣的保水劑，以提高水資源的利用率。

近年來(lái)，人們將保水劑與緩控釋肥料結(jié)合在一起，開發(fā)出了保水緩釋肥料，以實(shí)現(xiàn)水肥相互促進(jìn)，改善土壤的物理性能、提高肥料養(yǎng)分的利用率、降低灌溉次數(shù)，這是目前化肥工業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)，也是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求。

然而，目前在保水緩控釋肥料研究領(lǐng)域還存在許多問(wèn)題亟需解決，比如，得到的肥料成本高，肥料的釋放速度與農(nóng)作物的生長(zhǎng)需要不一致，難于降解等。我們知道，纖維素是地球上含量最豐富的多糖，可再生可生物降解，是最具潛力的綠色材料（康宏亮,劉瑞剛,黃勇.纖維素基功能材料的研究進(jìn)展,高分子通報(bào),2016,9:87-98），而埃洛石是天然的納米管，在自然界中有較高的儲(chǔ)量，成本較低，人們對(duì)其在藥物載體方面的應(yīng)用進(jìn)行了一些探索(易奎,羅四海,陳濤,等.埃洛石納米管作為載體的研究進(jìn)展,上海塑料,2012,4：1-5)。另外，環(huán)糊精是主客體化學(xué)研究的重要主體化合物，其內(nèi)部存在疏水的空腔，而外部具有親水性，小分子化合物或聚合物可通過(guò)疏水相互作用進(jìn)入其內(nèi)部空腔，通過(guò)超分子自組裝形成包合物(沈海民,方紅果,武宏科,等.環(huán)糊精衍生物的分子形態(tài)及其構(gòu)筑策略研究進(jìn)展,化工進(jìn)展,2015,34(2):430-446)。

基于此，我們將纖維素、埃洛石與環(huán)糊精引入保水緩釋肥料體系中，開發(fā)出了一種新型的保水緩釋肥料，以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種制備復(fù)合保水緩釋肥料的新方法，以改善肥料的釋放過(guò)程，提高肥料的利用率，節(jié)約水資源，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明利用天然多糖纖維素、天然納米管埃洛石、主體化合物環(huán)糊精、水溶性單體、交聯(lián)劑、引發(fā)劑，通過(guò)自由基聚合制備出了保水緩釋肥料。

具體技術(shù)方案通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn)：

（1）在水中加入尿素，加熱溶解，通過(guò)控制尿素的加入量控制溶液的濃度，進(jìn)一步控制載體中尿素的含量；

（2）加入水溶性纖維素衍生物，可選用羧甲基纖維素鈉、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素中的一種或兩種，通過(guò)控制纖維素衍生物的加入量控制載體的性能；

(3)加入水溶性單體，水溶性單體選甲基丙烯酸、丙烯酸、衣康酸、馬來(lái)酸、丙烯酰胺或n-羥甲基丙烯酰胺等中的一種或幾種；

（4）加入經(jīng)順丁烯二酸酐或衣康酸酐修飾的可聚合環(huán)糊精；

（5）將埃洛石進(jìn)行酸或堿處理，也可進(jìn)行化學(xué)修飾，然后放入高濃度的尿素水溶液中，通過(guò)抽真空裝載尿素，抽濾、水洗、干燥后計(jì)算尿素的裝載量，將其加入上述溶液中；

（6）加入水溶性引發(fā)劑及交聯(lián)劑，引發(fā)劑選用過(guò)硫酸鹽，或過(guò)硫酸鹽-維生素c體系等氧化還原引發(fā)體系，交聯(lián)劑選用n，n-亞甲基雙丙烯酰胺、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯等可溶于水的化合物；

（7）通過(guò)超聲或攪拌使其充分混合，升溫聚合，根據(jù)引發(fā)體系采用不同的聚合溫度；

（8）干燥、粉碎、造粒，得到復(fù)合保水緩控釋肥料。

本發(fā)明有益效果：在體系中引入纖維素、埃洛石及環(huán)糊精，使尿素在體系中處于不同的位置，各位置的作用力不同，從而使尿素按照不同的速度釋放出來(lái)，以滿足不同農(nóng)作物不同生長(zhǎng)期的需求。通過(guò)改變投料量，調(diào)節(jié)聚合物的性能及載體的尿素含量，進(jìn)而調(diào)控肥料的吸水保水及釋放性能。

所得的保水緩控釋肥料為有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合的親水化合物物網(wǎng)絡(luò)，具有吸水保水作用，可使水資源得到充分利用，另一方面，在肥料中，尿素可存在于水凝膠網(wǎng)絡(luò)中、納米管埃洛石表面、埃洛石管內(nèi)、環(huán)糊精的空腔中，不同位置的釋放阻力不同，從而使尿素有不同的釋放速度，滿足農(nóng)作物不同生長(zhǎng)期的要求。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的保水緩釋肥料的尿素累積釋放（a）及溶脹（b）曲線；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2所制備的保水緩釋肥料的尿素累積釋放（a）及溶脹（b）曲線；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3所制備的保水緩釋肥料的尿素累積釋放（a）及溶脹（b）曲線；

圖4a為本發(fā)明實(shí)施例4所制備的保水緩釋肥料的尿素累積釋放曲線；

圖4b為本發(fā)明實(shí)施例5所制備的保水緩釋肥料的尿素累積釋放曲線；

圖5為本發(fā)明所用的埃洛石納米管原料（左）及酸化后的埃洛石納米管（右）的透射電鏡圖片。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

在燒杯中加入1%羧甲基纖維素溶液5.0ml，然后依次加入尿素2.000g，丙烯酰胺1.792g，順丁烯二酸酐修飾環(huán)糊精0.208g，n，n-亞甲基雙丙烯酰胺0.043g，過(guò)硫酸銨溶液1.0ml，維生素c溶液1.0ml，充分混合后升高溫度到60℃，反應(yīng)0.1小時(shí)，得到保水緩釋肥料，其溶脹及緩釋曲線如圖1所示。

實(shí)施例2

在燒杯中加入1%羧甲基纖維素溶液5.0ml，然后依次加入尿素2.000g，丙烯酰胺1.792g，修飾環(huán)糊精0.208g，裝載尿素的埃洛石1.200g（尿素裝載量12.7%），n，n-亞甲基雙丙烯酰胺0.043g，過(guò)硫酸銨溶液1.0ml，維生素c溶液1ml，充分混合后升高溫度到60℃，反應(yīng)0.2小時(shí)。得到保水緩釋肥料，其溶脹及緩釋曲線如圖2所示。

實(shí)施例3

在燒杯中1%羧甲基纖維素溶液5.0ml，然后依次加入尿素2.50g，丙烯酰胺0.896g，丙烯酸1.000g，修飾環(huán)糊精0.104g，裝載尿素的埃洛石0.570g（尿素裝載量12.7%），n，n-亞甲基雙丙烯酰胺0.0273g，過(guò)硫酸銨溶液1.0ml，維生素c溶液1.0ml，充分混合后升高溫度到60℃，反應(yīng)0.2小時(shí)。得到保水緩釋肥料，其溶脹及緩釋曲線如圖3所示。

實(shí)施例4

在燒杯中加入1%羧甲基纖維素溶液5.0ml，然后依次加入尿素2.00g，丙烯酰胺1.792g，修飾環(huán)糊精0.208g，裝載尿素的酸化埃洛石1.58g（尿素裝載量36.7%），n，n-亞甲基雙丙烯酰胺0.043g，過(guò)硫酸銨溶液1.0ml，維生素c溶液1.0ml，充分混合后升高溫度到40℃,反應(yīng)1小時(shí)。得到保水緩釋肥料，其緩釋曲線如圖4a所示。

實(shí)施例5

在燒杯中加入1%羧甲基纖維素溶液5.0ml，然后依次加入尿素2.5g，丙烯酰胺0.896g，丙烯酸1.00g，修飾環(huán)糊精0.104g，裝載尿素的酸化埃洛石0.7g（尿素裝載量36.7%），n，n-亞甲基雙丙烯酰胺0.0273g），過(guò)硫酸銨溶液1.0ml，維生素c溶液1ml，充分混合后升高溫度到40℃，反應(yīng)1小時(shí)。得到保水緩釋肥料，其緩釋曲線如圖4b所示。

以上實(shí)施案例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代及改進(jìn)等，均應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。