一种用于硝基复合肥的防结块剂及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及肥料防结块技术领域，具体涉及一种用于硝基复合肥的防结块剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.复合肥生产的主要原料是：尿素、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、过磷酸钙、重钙、氯化钾、硫酸钾等，这些肥料都具有较大的溶解度和较低吸湿点，而由它们制成的复合肥吸湿点更低于单一的肥料，造成了这些肥料制成的复合肥在贮存、运输过程中更容易结块，而结块的化肥在使用、检测等过程中需要破碎，不但增加了劳动量而且还潜伏着不安全因素，给使用带来不便。
3.目前复合肥防结块剂的主要组成有：表面活性剂型如阴离子表面活性剂(主要包括烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、a-烯烃磺酸盐等)、阳离子表面活性剂(主要为季铵盐类表面活性剂)、非离子表面活性剂(主要包括聚氧乙烯脂肪醇、聚氧乙烯烷基酚、聚氧乙烯脂肪酰胺、po-eo嵌段共聚物、聚氧乙烯聚氧丙烯丙三醇、聚氧乙烯脂肪酸、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯)、两性表面活性剂等；高分子均聚物如仲烷基硫酸铵、烷基磺酰氯、脲醛树脂及其衍生物(如聚丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇乙酸酯)等；高分子-表面活性剂混和体系是复合肥防结块剂中较优良的一种，一般高分子物质采用聚醋酸乙烯酯，表面活性剂一般采用十二烷基硫酸钠(sbs)、丁基奈磺酸钠(bns)、十二烷基苯磺酸钠(abs)、油酸等。
4.虽然肥料防结块剂在大多数复合肥上都有一定的防结块效果，但是无法解决复合肥料在长期存放过程中的结块问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于硝基复合肥的防结块剂及其制备方法和应用，解决复合肥料在存放过程中易结块的技术问题。
6.为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
7.一种用于硝基复合肥的防结块剂的制备方法，包括如下步骤：
8.(1)将蒙脱土加入到醋酸溶液中，搅拌均匀，然后向其中加入钛酸酯偶联剂和过氧化二异丙苯进行反应，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤和真空干燥，即得到有机改性蒙脱土；
9.(2)将步骤(1)得到的有机改性蒙脱土加入到去离子水中，搅拌分散均匀，然后向其中加入硫酸亚铁溶液，调节溶液的ph为9-11，进行加热搅拌反应，待反应完成后，经静置、洗涤、离心、干燥和研磨，即得到防结块剂。
10.优选的，步骤(1)中，蒙脱土、钛酸酯偶联剂和过氧化二异丙苯的质量比为10-15:20-30:0.3-0.5。
11.优选的，步骤(1)中，所述醋酸溶液的质量分数为20-40％。
12.优选的，步骤(1)中，步骤(1)中，反应温度为70-90℃，反应时间为2-3h。
13.优选的，步骤(2)中，有机改性蒙脱土和硫酸亚铁溶液的质量比为10-20:8-12。
14.优选的，步骤(2)中，硫酸亚铁溶液的质量分数为10-20％。
15.优选的，步骤(2)中，加热搅拌温度为40-60℃。
16.本发明还提供由上述制备方法所制备得到的防结块剂。
17.本发明还提供上述防结块剂在硝基肥料中的应用，将所述防结块剂均匀涂布在硝基肥料颗粒表面。
18.优选的，所述防结块剂与硝基肥料的质量比为2-4:1000。
19.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
20.(1)本发明以蒙脱土为载体，通过对其进行复合改性，引入有机物钛酸酯偶联剂和无机物fe2o3，得到一种有机-无机防结块剂，将其涂布在肥料颗粒表面后，钛酸酯偶联剂分子的烷基长链附着在肥料颗粒表面，形成疏水层结构，有效使肥料颗粒表面与空气隔离，降低了肥料颗粒吸水的速度，同时减少了肥料颗粒间的相互粘连；通过在蒙脱土的层间引入无机物fe2o3，fe2o3能够与水分结合生成结晶水，起到防止肥料颗粒吸水的作用，使肥料颗粒与大气的水分交换受阻，进而抑制了肥料颗粒表面的溶解和重结晶过程，减轻或消除了肥料颗粒的结块性。
21.(2)本发明先对蒙脱土进行有机改性，然后进行无机改性，原因在于钛酸酯偶联剂在过氧化二异丙苯的作用下，发生分子间的偶合，链连在蒙脱土中，钛酸酯偶联剂分子具有长链结构，可以将蒙脱土分子层充分扩大，便于后续亚铁离子的进入，若先加入亚铁离子，则亚铁离子会先占入分子层间，生成的fe2o3形成稳定的柱撑结构，产生锁定效应，对后续加入的钛酸酯偶联剂产生阻碍作用，不利于钛酸酯偶联剂分子对蒙脱土进行改性，进而影响防结块剂的防结性能。
具体实施方式
22.以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
23.需要说明的是，无特殊说明外，本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
24.本发明中所使用的蒙脱土购自灵寿县鹏显矿产品加工厂；钛酸酯偶联剂的型号为钛酸酯偶联剂201，cas号为67691-13-8，购自山东齐卓新材料科技有限公司。
25.实施例1
26.一种用于硝基复合肥的防结块剂的制备方法，包括如下步骤：
27.(1)将10g蒙脱土加入到100ml，20wt％的醋酸溶液中，搅拌均匀，然后向其中加入20g钛酸酯偶联剂和0.3g过氧化二异丙苯，在70℃下进行反应2h，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤和真空干燥，即得到有机改性蒙脱土；
28.(2)将10g步骤(1)得到的有机改性蒙脱土加入到200ml去离子水中，搅拌分散均匀，然后向其中加入8g，10wt％的硫酸亚铁溶液，调节溶液的ph为10，在40℃下加热搅拌反应3h，待反应完成后，静置12h，然后经洗涤、离心、干燥和研磨，即得到防结块剂。
29.实施例2
30.一种用于硝基复合肥的防结块剂的制备方法，包括如下步骤：
31.(1)将15g蒙脱土加入到100ml，30wt％的醋酸溶液中，搅拌均匀，然后向其中加入25g钛酸酯偶联剂和0.5g过氧化二异丙苯，在80℃下进行反应3h，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤和真空干燥，即得到有机改性蒙脱土；
32.(2)将12g步骤(1)得到的有机改性蒙脱土加入到200ml去离子水中，搅拌分散均匀，然后向其中加入10g，15wt％的硫酸亚铁溶液，调节溶液的ph为11，在60℃下加热搅拌反应3h，待反应完成后，静置12h，然后经洗涤、离心、干燥和研磨，即得到防结块剂。
33.实施例3
34.一种用于硝基复合肥的防结块剂的制备方法，包括如下步骤：
35.(1)将12g蒙脱土加入到100ml，30wt％的醋酸溶液中，搅拌均匀，然后向其中加入30g钛酸酯偶联剂和0.4g过氧化二异丙苯，在90℃下进行反应2h，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤和真空干燥，即得到有机改性蒙脱土；
36.(2)将12g步骤(1)得到的有机改性蒙脱土加入到200ml去离子水中，搅拌分散均匀，然后向其中加入10g，15wt％的硫酸亚铁溶液，调节溶液的ph为11，在60℃下加热搅拌反应3h，待反应完成后，静置12h，然后经洗涤、离心、干燥和研磨，即得到防结块剂。
37.实施例4
38.一种用于硝基复合肥的防结块剂的制备方法，包括如下步骤：
39.(1)将15g蒙脱土加入到100ml，30wt％的醋酸溶液中，搅拌均匀，然后向其中加入25g钛酸酯偶联剂和0.3g过氧化二异丙苯，在80℃下进行反应3h，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤和真空干燥，即得到有机改性蒙脱土；
40.(2)将16g步骤(1)得到的有机改性蒙脱土加入到200ml去离子水中，搅拌分散均匀，然后向其中加入12g，20wt％的硫酸亚铁溶液，调节溶液的ph为9，在50℃下加热搅拌反应3h，待反应完成后，静置12h，然后经洗涤、离心、干燥和研磨，即得到防结块剂。
41.对比例1
42.一种用于硝基复合肥的防结块剂的制备方法，包括如下步骤：
43.将15g蒙脱土加入到100ml，30wt％的醋酸溶液中，搅拌均匀，然后向其中加入25g钛酸酯偶联剂和0.5g过氧化二异丙苯，在80℃下进行反应3h，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤、真空干燥和研磨，即得到防结块剂。
44.对比例2
45.一种用于硝基复合肥的防结块剂的制备方法，包括如下步骤：
46.(1)将12g蒙脱土加入到100ml，30wt％的醋酸溶液中，搅拌均匀，进行过滤、洗涤和干燥，然后均匀分散在200ml去离子水中，向其中加入10g，15wt％的硫酸亚铁溶液，调节溶液的ph为11，在60℃下加热搅拌反应3h，待反应完成后，静置12h，然后经洗涤、离心和干燥，得到无机改性蒙脱土；
47.(2)将15g步骤(1)得到的无机改性蒙脱土加入到200ml去离子水中，搅拌分散均匀，然后向其中加入25g钛酸酯偶联剂和0.5g过氧化二异丙苯，在80℃下进行反应3h，待反应完成后，将反应产物进行过滤、洗涤、真空干燥和研磨，即得到防结块剂。
48.将实施例1-4和对比例1-2所制备的防结块剂分别采用螺旋输送机均匀包覆在硝基复合肥的表面，得到复混肥样品，然后对复混肥样品进行性能测试，以没有包覆防结块剂的硝基复合肥作为空白对照组，其中防结块剂与硝基复合肥的质量比为2:1000，硝基复合
肥购自成都凤祥农资有限公司。
49.将复混肥样品放入吸湿装置中，控制相对湿度为70％，温度为60℃，4h后取出样品，然后转移至60℃的烘箱中干燥，待复混肥样品的含水率为2％时，按每袋1000g装入密封袋中，放入60℃的烘箱中加热5h，取出后置于10℃的环境下冷却3h，在加热冷却的过程中，密封袋上放置10kg的重物，重复上述实验条件，再循环加热-冷却一次后，将密封袋从1m的高度自由落体到坚硬的平面上，将密封袋中的复混肥取出，分出结块和未结块的复混肥，称重并计算结块率，实验重复3次，测试结果如下表所示：
[0050] 结块的复混肥质量(g)结块率(％)实施例1191.9实施例2232.3实施例3181.8实施例4212.1对比例120720.7对比例217517.5空白对照组58658.6
[0051]
从表中可以看出，本发明所制备的防结块剂包覆在硝基复合肥的表面后，复混肥只出现很少的结块现象，便于生产存储。
[0052]
最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。