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【6h】

缓释氮肥-聚羰基脲的合成工艺研究

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1 绪论

1.1 概述

1.2 缓释化肥的定义和分类

1.3 缓释化肥养分释放的途径和机理

1.4 缓释化肥的研究进展

1.5 缓释化肥存在的问题和发展前景

1.6 本课题的研究目的、意义和主要内容

2 尿素向氨基甲酸甲酯的转化

2.1 合成原理及热力学计算

2.2 实验部分

2.3 结果与分析

2.4 本章小结

3 氨基甲酸甲酯向聚羰基脲的转化

3.1 反应机理及合成工艺

3.2 实验部分

3.3 结果与分析

3.4 本章小结

4 聚羰基脲缓释氮肥养分释放特性研究

4.1 测试原理

4.2 实验部分

4.3 结果与分析

4.4 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢

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摘要

本论文以尿素为起始原料,以甲醇为转换剂,通过两步反应合成了缓释性氮肥—聚羰基脲。第一步以尿素和甲醇为原料在中温、中压、无催化剂的条件下使尿素转化成了氨基甲酸甲酯(MC);第二步以MC为原料,以尿素为封端剂,在引发剂存在的条件下合成了聚羰基脲(PCU),同时回收回了甲醇,实现了甲醇的循环利用。第一步反应中的副产物氨气进行回收,送入尿素合成装置,与二氧化碳反应合成尿素,实现氨和温室气体二氧化碳的循环利用。
  以尿素和甲醇为原料合成了MC,通过熔点测试、红外光谱(FTIR)、核磁共振(1HNMR)等现代检测手段的表征,证明合成的产物为氨基甲酸甲酯;通过正交和优化实验,得出了合成氨基甲酸甲酯的最佳反应条件为:反应温度160℃、反应时间3h、n(尿素):n(甲醇)=1:7;通过排除副产物氨气的方法,使化学平衡向正反应方向移动,使反应的转化率由于原来的58.9%提高到85.7%。
  以MC为原料,以甲醇钾或碳酸钾为引发剂,尿素为封端剂,合成了PCU。通过熔点测试、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、核磁共振13CNMR等现代检测手段表征了产物的结构;通过热重(TG)、差示扫描量热(DSC)测试,对聚羰基脲的热稳定性进行了研究;通过凝胶渗透色谱(GPC)确定了聚羰基脲的分子量和分子量分布。通过正交和优化实验得出了合成PCU的最佳反应条件为:当以甲醇钾为引发剂时,制备引发剂时钾的用量为2g、反应温度165℃、反应时间10h、n(尿素):n(MC)=1:10,反应转化率为83.1%;当是碳酸钾为引发剂时,碳酸钾用量6g、反应温度160℃、反应时间6h、n(尿素):n(MC)=1:10,此时,反应转化率为78.4%;。
  合成产物PCU在水中的溶解度达到了3.94g/100ml~4.44g/100ml的水平,仅相当于尿素在水中的溶解度(180g/100ml)的2.19%~2.44%,通过静水释放实验对聚羰基脲的静水养分释放周期进行了研究。

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