异丁叉二脲IBDU和丁烯叉二脲CDU缓释肥料

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1、文件编号：2015-7-6异丁叉二脲（IBDU ）缓释肥料脲醛缓释肥料：由尿素和醛类在一定条件下反应制得的有机微溶性氮缓释肥料。异丁叉二脲又称脲异丁醛、异丁基二脲、亚异丁二脲，中文别名：NjN-（2-甲基亚丙基）二脲，英文名称:N,N-（lsobutylidene）bisurea； IBDU。由尿素和异丁醛反应聚合而成。分子式为（理）2CHCH（CHC0NH）?相对分 子质量为174.20。脲异丁醛外观为白色粉末或颗粒，产品粒度2030目，总含氮32.18%容重约0.7，几乎 与尿素相同；不易吸湿，吸湿度远低于尿素，在水中的溶解度很低，室温条件下每100毫升水中仅溶解0.01O.1克氮。早在上

2、世纪50年代，国外学者就发现异丁叉二脲具有缓慢释放氮素的性能，因而被广泛用于园艺、草 坪。同时也可以作为饲料添加剂使用。其释放的氮主要是由于化学水解而产生的，不同于脲醛肥料靠微生物 的分解破坏作用和包硫尿素借溶液的扩散作用。IBDU 的化学水解作用使其对水分较为敏感，因此可以用控制水分含量的高低来控制氮的释放速度；温度 对 IBDU 的水解作用影响很小，使它在低温下比靠温度控制生物作用或扩散作用释放氮素的肥料有用。因此 IBDU与其它肥料的掺合肥或与其他原料生产的复合肥可用于赛场草坪和冬季作物的冬肥。在低温下的性能和 借水分控制的性能是IBDU杰出的特点。IBDU用作饲料添加剂，以代替蛋白质饲

3、料，使反刍动物增重、增奶。异丁叉二脲（IBDU）的规格如下：总氮（TN）三31.0%纯度（IBDU含量）三91.0%尿素态氮W3%脲异丁醛具有生产原料廉价易得、无残毒的特点，是稻田良好的氮源，其肥料晓相当于等氮量水溶性氮 肥的 104%125%，可与尿素、氯化钾、磷酸氢二铵的等化肥混合施用，是一种发展前途的缓控释肥料。脲异丁醛系以尿素和异丁醛为原料，在在催化条件作用下经缩合反应所得到的产物，反应式如下： 2NH2CH2+（CH3）2CHCH0C6H12N402+H20尿素和异丁醛在催化剂作用下经缩合生成脲异丁醛的反应，可在酸性条件下进行，也可在碱性条件下完 成。异丁叉二脲除了一般缓效肥所具有的

4、特点如肥效长、一次大量施用不烧苗、抗御淋溶、反硝化损失小等 以外，最大的优点还在于它的广谱效应，即在任何土壤、任何气候条件下，其氮素都是百分之百的有效。其 原因就在于它在土壤中的矿化是通过化学水解，而不受土壤微生物的影响，其水解速率取决于粒径的大小， 利用这种独特的粒径效应，可根据作物生长期的长短，选择适当的粒径，再掺混一定比例的速效氮肥，就可 满足作物整个生育期对氮素的需求。例如，用于水稻、小麦、蔬菜时，可选用0.72.5mm粒径，再掺入20% 50%的速效氮肥；用于牧草和观赏植物时，不必掺混速效氮肥；用于果树、茶树等多年生作物以及海藻养殖 时，可将异丁叉二脲压制成小砖块状的所谓“超级缓效肥

5、”，肥效可持续很长时间。孙秀廷等（1986）用小 颗粒异丁叉二脲在水稻、小麦上进行盆栽和田间小区试验，在盆栽条件下，水稻对异丁叉二脲的氮素利用率 为 62.1%，在小麦上其氮素利用率 30%，但均低于普通尿素分次施；在田间小区试验条件下，水稻和小麦对 异丁叉二脲的氮素利用率分别为28%和33.3%,亦都低于普通尿素分次施。生产工艺IBDU的合成方法根据催化剂的不同可分为酸法和碱法，一般以酸法居多。在酸法中又根据尿素原料的 状态可分为湿法和干法；前者尿素为溶液状态，后者尿素为固体颗粒。湿法的优点是尿素转化率高，反应条 件易于控制，反应平稳，产品质量高，生产上仅增加沉淀物固液分离和产品烘干过程。干

6、法生产可利用反应 产生的热量将IBDU自行烘干，工序简单，但工艺条件难以控制，对设备结构要求苛刻，产品质量难以保证, 故生产中多采用湿法生产。反应时异丁醛和尿素1:2比例为好。I 配比对异丁文二廉收皐的鑿喑M异丁眸）净（尿拿）i-213：2畀丁又二齋的收率98r4 %,丁 98-9反应温度为64-68收率是最高的，可达98.4%。表2 温碾对异丁貫二歸收寧的粘响反疽 SB 度 V5S 6674808S异丁梵二卑牧申/佯州川 弼事 町历 90.3 7.0反应pH值为3时，收率最高，可达98.4%。3 pH值討并丁咒二腐收率的影响PH（tt 12= 斗 ,舁丁工二卑抽牧宰/嶋邮。97.4 9A.4

7、 8.5 87.2由于异丁醛与尿素反应是异丁醛的羰基上进行亲核加成，尿素作为羰基试剂，其亲核性不如碳负离子强， 所以反应需要在酸催化下进行。酸的作用是增加羰基亲电性，使其更有利于亲核试剂的进攻，所以合适的氢 离子浓度可以提高IBDU的收率，但氢离子浓度太高，反而使收率变低。ffl 1 BDU生产工艺盧程囲丁烯叉二脲(CDU )缓释肥料亚丁烯基二脲(c roton ylide nee diu rea,CDU):尿素与乙醛的环状缩合物，含N28%32%。脲乙醛，又称丁烯叉二脲，代号CDU，是一种常用的脲醛类缓控释肥。纯粹的丁烯叉二脲是一种白色 粉体，也有为黄色颗粒，分子式C6H12O2N4，理论氮

8、含量32.5%，实际含氮为31%32%，尿素态氮小 于3%。不易吸湿，长期贮存不结块，在水中的溶解度很小；但在酸性溶液中，随着温度的升高，溶解度迅 速增加。脲乙醛的包装容重为630700公斤/米3,熔点为250252C(另有文献为259260C),有良 好的热稳定性，在150C长时间加热不会分解。因此，脲乙醛可与过磷酸钙、硫酸钾或氯化钾、磷酸铵、尿 素以及其他肥料一起加热，进行混合造粒。该肥料产品在土壤中的溶解与温度及酸度密切相关。随着土壤温度的升高和土壤溶液酸度的增加，其溶 解度增大。20C时在水中的溶解度为0.06g/100g,而在3%硫酸溶液中溶解度为4.3g/100g。因此，脲 乙醛在

9、酸性土壤上的供肥速率大于在碱性土壤上的供肥速率。脲乙醛适用于酸性土壤，施入土壤后，分解为 尿素和B-羟基丁醛，尿素经水解或直接被植物吸收利用，而B-羟基丁醛则分解为二氧化碳和水，无毒素残 留。脲乙醛可做基肥一次施用。当土壤温度为20C左右时，脲乙醛施入土壤70天后又比较稳定的有效氮 释放率，因此，施于牧草或观赏草坪肥比较好。如果用于速生型作物，则应配合速效氮肥施用。生产工艺如下：.i j . ?LH1首先*乙醛縮合为丁烯醛2CH3CHOCH3CH = CHCH()4-HiO随后* 丁烯醛与尿素缩合*生拔环状化合物亚丁烯基二聯HsCSHjNCONHjd-CHjCHCHCHO =CHjCyCHNH

10、CONH _|_HjOHN NHX /C10CDU的生产方法为将尿素溶于稀硫酸，混合液pH值为1.5-2.5。然后，在温度小于20C,加入与尿素 等摩尔量的乙醛。但为了防止副反应，也可保持尿素略微过剩。混合物料加热至70C,搅拌30mi n,随后， 冷却、中和、过滤、干燥，即可制得成品。肥料中氮素缓释性能及其表征评价IBDU/CDU肥料的质量要测试以下4项参数:序号参数说明1总氮（TN）含量，%代表总氮含量。2尿素氮（UN）含量，%40 C水中溶解的尿素态氮含量。为速效氮3冷水不溶性氮（CWIN）含量，%25 C水中不溶解的缓释氮含量4缓释有效氮的质量分数，%即为冷水不溶性氮执行标准：HG/T

11、 4137-2010脲醛缓释肥料1夕卜观*粒状、条状、片狀或粉狀产品，无机械杂质 札2麻醛缓禅肥料产品应符合表1要求，并应符合标明值。表1關醒缓稗肥料的要求单惟为墟填目描标.懈甲异丁天二瞩（IBDU丁烯 X 二關 9DU总MtTNJ的质最分数A槪02fi. 020屎盍血UN的质益分数IL Q25.025. Q热水不溶柱輒HW1的质董分数&. 015,0活性系褻Z40水的质冠幷数H它3.0粧度1 mm4. 75 mm 竝 3. 35 nrm5L 60 eeJ” 鼻R对于浙状产品”水分的應凰分数应弓艸0h对于粉状产品，竝度不做罄貳*特硃压狀或亚大颗垃（粉状除外）产品的粒度可由供需取方覘仪确定四种规

12、格的脲醛缓释肥料曲料名称肥料性狀总亂含Bt丿隔f屣址外掘）来源臊甲ffi(UF)貶色不规则颗粒38.25盘大利Sadepan Chemied公司臊甲S?MU)白色粉末40.48上海汉枫缓释肥料冇限公田异丁 XJR(IBDU)黄、白敲色不规则颗粒30.12加拿大M协公同丁烯 X-JW(CDU)白色粉末30. 50上薄及枫缰释肥料有限公司脲醛肥料的红外光谱图m样站扌描次抑 背sm描次却; 分规宰：斗.艇冲 采样席益:2.1 功卷堆度：仇申JtHf： 100.00 椅测器：DTGt 分束町KBr 光源；m ；3 0002 0001 000图2朦甲红外光谱图5030OT2 0003 OOT泼数心m图3

13、异丁叉二腮（IRDU）虹外光谱图45401530252015103样世閃:32 弟甬拼*数；32 舟卿率;JOM 采样增益：吐0 幼鏡谨度：b创药 Jt阑：00楡禹器:D 分柬饕：K： Jtiffir ERKBr3 艸。2 000L 000图4 丁嫦见二腺（CDU）红外光谱图脲醛肥料在水中的释放曲线图40&0 - UF 亠MU -O- IBDLI* CDU20304050样啟吋佃舟100毛水中的积释放斟銭图&臊醸缓释肥料在脲醛肥料在水中和土壤中的释放率比较表2 4种腮醛缓釋肥料在水，土壤介质中养分释放率比较/昴处理7 dM ti28 d56 dUF26 19 0.7926.78 L3327.3

14、2 2.402$. 20 267MIJ35.63 10.4038.55 0.5044.22 0.6644.57 1.12TBDU20.19 0.2035.23 0.1765.46 0.1790.66 0.16CPU28.0.7045.3 L4072.69 0.5192,36*0.92UF30.51 1.3632.5 L0233.48 0. 8935.86 1.23土壊ML139.25 10242.39 0.S946. 2K 1.5S47.77 1.07IBDU3.23 0.366.75 0.159.6L 0.4834. OK 1.73CDU18.26 1-2536.36 0.5852.89 L47823 1.53IBDU在土壤中的释放速度明显慢于水中的释放速度，说明IBDU对水较敏感。另外颗粒大小，对释放影 响较大，颗粒越大，释放越慢。