[发明专利]一种离子稳定型增效控失剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种离子稳定型增效控失剂及其制备方法，涉及肥料技术领域，按重量百分比计，包括：水溶性高分子材料1‑4％、养分吸附剂30‑60％、无机营养剂20‑50％、有机营养剂1‑5％、活化螯合剂5‑10％、稳定剂1‑2％。本发明是在传统控失剂的基础上引入多羟桥络离子，通过“桥接”作用参与构建并加固了控失剂微纳米互穿网络结构，从而能够形成更稳定的水‑肥‑土耦合团聚体，达到更优的肥料养分控失效果，提高肥料利用率。

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，尤其涉及一种离子稳定型增效控失剂及其制备方法。

背景技术

化肥作为“粮食的粮食”，对我国粮食安全有重要影响。专家预测，随着对粮食刚性需求的增加，化肥的生产将保持快速增长势头。但目前我国化肥利用率低下，损失严重，既造成能源、资源浪费和经济损失，又导致环境恶化。所以减少化肥流失、提高化肥的施用效率是解决粮食生产、节约能源和治理环境污染的最佳途径。中科院合肥物质科学研究院离子束生物工程学重点实验室经过多年攻关，创制了一种化肥添加剂——化肥养分控失剂。控失剂是一种提高肥料利用率的有效助剂，含有控失剂的控失肥施入土壤后，遇水后能形成特殊的微纳米互穿网络结构，形成水-肥-土耦合体，从而控制并减缓化肥营养元素在土壤中的迁移速度，达到控制养分流失的目的。

控失剂是由功能性非金属矿物(如凹凸棒土、蒙脱土等)与水溶性高分子材料作为“骨架”与“桥梁”，互相交织成网，构建成控失剂微纳米互穿网络结构。可供选择的水溶性高分子材料包含有机高分子材料聚丙烯酰胺、无机高分子材料聚合氯化铝铁、生物高分子壳聚糖等。上述材料在应用时有如下问题：1.有机材料聚丙烯酰胺在水中或土壤中会逐渐水解，控失剂网络结构持续时间短，不能持久的控失养分；2.无机材料聚合氯化铝铁用量低时，养分控失作用弱，但大量使用易对作物产生重金属毒害作用；3.生物高分子壳聚糖等价格高昂，造成农民用肥成本增加；4.现有控失技术/控失剂形成的絮团状微纳米网络结构在水中浸泡或机械搅拌下即会被破坏成松散微团粒并难以重建，该缺点限制了控失剂/控失肥在南方多雨气候下土壤含水量较高地区或水田作物上的使用效果。现有控失剂如CN100503523公开了一种低成本环保型氮肥控失方法及控失肥，其成分中的无机絮凝剂聚合氯化铝铁对植物和土壤存在一定的毒害性；CN102992907使用聚丙烯酰胺，但控失效果单一，主要是控氮，且单纯聚丙烯酰胺易水解，控失性不持久；CN109824431采用壳聚糖作为絮凝成分，但价格相对高昂，难以规模化生产；CN107573150使用海藻籽，有效成分低，原料稳定性差，原料不易获得，因此使用便利性差。

因此，针对现有控失剂存在的稳定性差、养分控失不全面、控失效果不理想、可能存在作物和土壤毒性等问题，需要研发一种结构上更加稳定，养分控失效果更强的控失剂。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种离子稳定型增效控失剂及其制备方法，是通过形成多羟桥络离子，快速构建结构更加稳定、性能更优的复合微纳米互穿网络结构，在增强肥料养分控失效果的同时，进一步促进作物对养分的吸收。

本发明提出的一种离子稳定型增效控失剂，按重量百分比计，包括：水溶性高分子材料1-4％、养分吸附剂30-60％、无机营养剂20-50％、有机营养剂1-5％、活化螯合剂5-10％、稳定剂1-2％。

优选地，所述水溶性高分子材料为聚丙烯酰胺；优选地，为非离子聚丙烯酰胺；优选地，非离子聚丙烯酰胺的分子量为1200-1600万。

在本发明中，从成本考虑，水溶性高分子材料优选聚丙烯酰胺；如不考虑成本，水溶性高分子材料也可以为壳聚糖、聚谷氨酸、聚丙烯酸钾等。其中，聚丙烯酰胺也可为阴离子聚丙烯酰胺或阳离子聚丙烯酰胺。

优选地，所述养分吸附剂为多孔材料。

在本发明中，多孔材料可以是天然多孔矿物、改性多孔矿物、分子筛中的一种或多种；多孔矿物可以是蒙脱石、高岭土、凹凸棒、沸石等，分子筛可以是活性炭或生物炭等。其中，改性多孔矿物可以是通过常规改性手段得到的。