[发明专利]一种水溶性三元聚合物磷肥增效剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种水溶性三元聚合物磷肥增效剂及其制备方法和应用。该聚合物由衣康酸、马来酸酐、丙烯酸和引发剂在水溶液中聚合制得。其制备方法：先在四口烧瓶加入处理后的衣康酸，马来酸酐和适量去离子水，通入氮气7～15min，加热至单体完全溶解并达到反应温度，然后将浓度为25％的引发剂和丙烯酸通过恒压漏斗匀速滴加至反应瓶中，滴加完毕,恒温反应一定时间，降温出料，制得IA/MA/AA三元聚合物。该聚合物具有良好的水溶性、生物降解性和螯合力，可提高磷肥利用率并调节土壤pH，具有广阔的应用前景和经济价值。

技术领域

本发明涉及到增效磷肥及三元聚合技术领域，特别涉及到一种水溶性三元聚合物磷肥增效剂及其制备方法和应用。

背景技术

磷是植物生长发育所必需的主要营养元素之一,它既是植物体内许多重要有机化合物的组分,同时又以多种方式参与植物体内各种代谢过程。因此，磷肥在农业生产中起着极其重要的作用。

随着工业的发展，磷肥在农业中的用量不断增加，由于土壤中特定的理化性状及磷酸盐的化学行为，作物对磷肥的利用率很低，当季利用率一般只有8％～25％，没有被植物利用的磷肥固定在土壤中可随着土壤的侵蚀而流失，造成水体污染，如水体的富营养化等。

近些年，肥料增效剂受到科研工作者的高度重视。肥料增效剂是通过有效促进植物对营养元素的吸收，来提高化肥利用率。增效因子主要包括4大类：腐殖酸类、激素类、多元素矿质类和高分子聚合物类。其中激素类、多元素矿质类通过调节植物生长代谢，调节植物对肥料的吸收来增加复合肥的肥效；腐殖酸类产品是泥炭等矿质资源的提取物，具有不可再生、资源有限，施用量大等缺点；高分子聚合物，如聚丙烯酸等，以其添加量少、促进植物生物效果明显等优势而越来越被重视。现有的高分子聚合物增效剂种类较少，生物降解性不佳，且伴随磷肥施入土壤中造成土壤污染，不利于长期发展。

衣康酸为无毒生物制品，是近年来开发的新型化工原料。衣康酸分子中不但含有碳-碳双键官能团，还含有两个非对称结构的羧基，后者赋予衣康酸共聚物优良的负电分散性能。马来酸酐是一种常用的重要基本有机化工原料。是世界上仅次于醋酐和苯酐的第三大酸酐原料。马来酸酐和其他羧酸类单体相比价格较低。马来酸酐水解成马来酸，马来酸特有的分子结构增加聚合物分子链羧基密度。两种酸分子结构中取代烯烃存在位阻效应导致反应活性较低，与聚合活性较高的丙烯酸结合，在保证较高转化率的前提下增加聚合物中羧基密度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水溶性聚合物磷肥增效剂及其制备方法和应用，该三元共聚物具有良好的水溶性、生物降解性和螯合性，可提高磷肥利用率并调节土壤pH，该合成方法原理可靠，操作简便，转化率较高，成本较低，具有广阔的市场前景。

为了达到以上目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所涉及的磷肥增效剂IA/MA/AA主要从聚合物分子伸展能力、分子间相互作用等原理出发，以衣康酸、马来酸酐、丙烯酸为单体，采用自由基共聚合制备而得。

衣康酸(IA)为生物发酵制品，无毒，来源广泛，其分子为：

分子内含有两个羧基、一个碳碳双键，具有活泼的化学性质，可进行自身间的聚合，也能与其他单体聚合，溶于水，乙醇等其它溶剂。

马来酸酐(MA)是世界上仅次于醋酐和苯酐的第三大酸酐原料，其分子式为：

相比其他羧酸类单体价格较低。易于和水产生氢键，具有耐温性，水解的部分可以与钙、镁离子螯和，这样可以充分利用酸酐，同时可以增加聚合物分子链羧基密度，提高聚合物的性能。

丙烯酸(AA)，聚合活性较高，是一种能与IA、MA发生共聚的单体，在为共聚物尽可能多引入羧基的同时保证了较高的转化率。-COOH-是一种强水化能力的基团，并且负电荷的排斥作用有助于聚合物分子的延展提高聚合物的增粘能力。