CN101362664B - 一种以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥 - Google Patents

一种以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，由粒径范围是1.5-5.5mm的颗粒肥料核芯和包膜层构成，包膜层内层为硫膜，外层为热塑性树脂膜，控释期1-12个月，该控释肥的制作工艺独特，操作简便易行。该控释肥具有良好的增产效果和优越的控释性能。

Description

一种以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥
技术领域
本发明涉及一种以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥。
背景技术
我国化肥消耗量约占世界化肥消费总量的20-30％，居世界第一位，发达国家化肥当季利用率平均为50-60％，我国化肥当季利用率平均仅为30-35％。大量营养元素的流失浪费不仅给社会带来巨大的经济损失，而且还会造成严重的环境污染。目前，随着化肥用量的不断增加，在农产品追求产量与质量并重，以及环境友好的多重目标要求下，肥料的改性问题就显得更为重要。开发缓释、控释肥料，提高肥料利用率，减少环境污染，是简单易行的措施，特别适合中国的国情。因此，急需一种集配方施肥、控释技术为一体的物化肥料产品，新型控释复合肥料的出现，不仅能提高肥料利用率，保证粮食安全，减少环境污染，也满足了农民的实际需求。
包膜控释肥料是以颗粒化肥为核心，表层涂覆一层低水溶性或微溶性的无机物质或有机聚合物，改变化肥养分的溶出性，延长或控制肥料养分释放，使土壤养分的供应与作物需肥要求协调的新型肥料剂型。在尿素或复合(混)肥料颗粒表面喷涂一层硫膜，使肥料养分及硫元素向膜外溶解扩散的速度变慢，从而达到缓释或控释的目的。但此种方法存在较大的缺陷，一方面，由于硫膜在空气中易被氧化、变脆，贮存和使用过程中，易从尿素或复合肥颗粒表面脱落或破碎，失去包膜缓释功能；另一方面，这种硫膜上往往还存在一些孔洞、裂缝或喷涂不匀造成的缺陷等，这些不足往往会使膜内速溶性养分快速溶解出来，使其初期养分释放率过高造成对作物的伤害。后来，有人提出了在硫膜外再涂上一层密封剂，从而达到克服上述缺点的目的。如：美国专利4,342,577描述了这种涂硫方法以及用来填充和封闭孔洞的密封剂，所用封密剂为30％聚乙烯树脂溶入70％重量的矿物油中，此种做法虽然能在一定程度上克服上述缺点，但仍存在缺陷和不足，如涂布的矿物油喷在肥料颗粒表面，具有较大的粘性和异味，而且密封效果也不理想。
在美国奥姆斯投资公司所有的“肥料的耐磨耗涂层”专利(CN1072195C)中，描述了在涂硫尿素外层喷涂一层蜡及乙酸乙烯酶或丙烯酸的情况，虽然显示了一些耐磨特性，但在加工过程中必须精确控制各聚合物的量，并且在喷涂过程中往往会堵塞喷嘴。在发明专利“用以制备改进的涂硫尿素缓释性肥料的方法”(CN1072196C)中，描述了在硫涂层上喷涂由二甘醇一三乙醇胺多元醇及二异氧酸聚合物的做法，使涂硫尿素具有一定耐冲击性。但是此发明中应用的二甘醇一三乙醇胺多元醇及二异氧酸聚合物反应成膜，虽然此膜具有一定的韧性，但阻水性能并不理想，水分很易透过膜层，从硫膜裂缝中进入肥料内，使其养分快速溶出，致使其控释性能也不理想。
回收热塑性聚乙烯所成的膜层具有很好的韧性、耐磨性及致密性，阻透能力强，而且价格也比较低廉，因此，研制开发以硫为底涂层的热塑性聚乙烯包膜控释肥，不仅能够解决硫膜易碎破损、养分控释不理想的问题，而且能够有效控制生产成本，有利于其在农业生产上的推广应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有韧性、耐磨性、防硫膜氧化、生产成本低，并可控制养分释放的以硫为底涂层回收热塑性聚乙烯树脂包膜控释肥，改善作物品质，提高肥料利用率，减少农业污染。
本发明以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，由粒径范围是1.5-5.5mm的颗粒肥料核芯和包膜层构成，包膜层内层为硫膜，外层为热塑性树脂膜，控释期1-12个月，是采用以下方法生产的：
(1)把颗粒肥料预热至75-80℃，
(2)把140-150℃的液硫喷涂到运动的颗粒肥料上，液硫雾滴在运动的颗粒肥料表面均匀铺展，逐渐形成均匀连续的硫膜，硫膜占肥料质量的10-15％，
(3)将热塑性树脂与松节油按质量比1:10-15在100-110℃溶解制备包膜溶液，把制备好的包膜液喷涂到运动的包硫颗粒肥料上，在85-95℃热空气的带动下，喷涂到运动的包硫肥料表面的溶剂被迅速挥发带走，热塑性树脂则包裹在包硫肥料上形成干燥、光滑致密的包膜，完成包膜的控释肥冷却后包装入库。
前述以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，所述热塑性树脂为本领域常规产品，可以选择低成本的回收热塑性聚乙烯，其用量占肥料质量的2-3％。
所述以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，在优选的方案中，步骤(3)中所述热塑性树脂与松节油的质量比为1:12-14。在更加优选的方案中，步骤(3)中所述热塑性树脂与松节油的质量比为1:13。
所述颗粒肥料核芯可以选自尿素、硝酸铵、硫酸铵、磷酸二铵、碳酸氢铵、磷酸二氢铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸磷肥或其他颗粒复合(混)肥料，还可选用硫酸镁、硫酸锰、硫酸锌、硼粒等颗粒微肥。
前述以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，在优选的方案中，根据需要还可以添加淀粉、橡胶粉、骨粉或粘土矿物粉等以改善包膜的透性，并加速残膜的降解。
本发明所述的以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，可以使用颜料使其外观是绿色、黄色或橙色或其他各种颜色。
本发明的显著效果是：本发明先在肥料颗粒表面包裹一层硫膜，改善了肥料颗粒表面的性质，如：不光滑、有凹孔等，有利于热塑性树脂的包裹，再在硫膜上喷涂回收热塑性聚乙烯包膜液，使这种包膜控释肥具有防硫膜氧化、耐磨特性及良好韧性等特点，另外，由于使用阻透性较强的聚乙烯包膜，一方面改善了硫膜存在的孔洞及裂缝等缺陷，使产品的养分控释性能大大提高，另一方面可以降低硫的使用量，大大提高控释肥的养分含量。
产品的养分控释期可以根据包膜厚度来调节，能够控制在1个月到12个月不等，另外还可将具有不同释放时期、不同释放特性的产品按一定的比例混合起来，模拟各种作物对养分的需求，做成各种专用包膜控释肥，使控释肥的养分释放曲线与作物对养分的吸收曲线相吻合，达到养分精确控释的目的。此产品已在水稻、玉米、烟草、花生、小麦、棉花、草莓、马铃薯、多种花卉、蔬菜、果树、草坪等作物上进行了大量的盆栽试验、田间试验和示范，试验结果表明，此产品在上述作物上均具有显著的增产和增效作用，而且由于使用的是回收热塑性聚乙烯改善硫膜性质，因此其价格低廉，具有极为广泛的推广应用前景。
附图说明
图1是以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥的产品结构示意图。其中，1是控释肥的热塑性聚乙烯树脂膜层，2是控释肥的硫膜层，3是控释肥的肥料核芯。
图2是控释期2个月以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥40-0-0在25℃水中的养分释放曲线图。
图3控释期4个月以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥39-0-0在25℃水中的养分累积释放曲线图。
图4是控释期9个月以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥12-12-12在25℃水中的养分累积释放曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例、附图和试验例详细说明本发明的技术方案，但不限于此。各实施例中所需原料皆为市售商品。本说明书诸如“15-15-15”的含义是N、P、K含量，属于本领域常规标示。
实施例1控释期2个月的以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥产品制作
(1)在转鼓中把1000kg尿素颗粒(粒径1.5-5.0mm)预热至75℃。
(2)把100kg温度为140℃的液硫喷涂到运动的尿素颗粒上，液硫雾滴在运动的尿素颗粒表面均匀铺展，迅速固化成硫膜，不断喷涂液硫，逐渐形成均匀连续的硫膜。
(3)把20kg回收聚乙烯树脂在100℃溶解在200kg松节油中，并添加10kg淀粉制备包膜溶液，在转鼓中把包膜溶液喷涂到运动的包硫肥料颗粒上，在85℃热空气的带动下，喷涂到运动的包硫肥料表面的溶剂被迅速挥发带走，聚乙烯树脂则包裹在包硫肥料上形成干燥、光滑致密的包膜，产品冷却后包装入库，制得总包膜率为13％wt，控释期2个月的控释肥。
实施例2控释期9个月的热塑性树脂包膜控释肥的产品制作
(1)在转鼓中把1000kg复合肥(15-15-15)颗粒(1.5-5.0mm)预热至80℃。
(2)把140kg温度为150℃的液硫喷涂到运动的尿素颗粒上，液硫雾滴在运动的尿素颗粒表面均匀铺展，迅速固化成硫膜，不断喷涂液硫，逐渐形成均匀连续的硫膜。
(3)把30kg回收聚乙烯树脂在110℃溶解在450kg松节油中，制备包膜溶液，在转鼓中把包膜溶液喷涂到运动的包硫肥料颗粒上，在95℃热空气的带动下，喷涂到运动的包硫肥料表面的溶剂被迅速挥发带走，聚乙烯树脂则包裹在包硫肥料上形成干燥、光滑致密的包膜，产品冷却后包装入库，制得总包膜率为17％wt，制得控释期9个月的控释肥。
实施例3控释期10个月的热塑性树脂包膜控释肥的产品制作
(1)在转鼓中把1000kg硫酸铵、磷酸二铵、碳酸氢铵颗粒肥预热至80℃。
(2)把140kg温度为145℃的液硫喷涂到运动的尿素颗粒上，液硫雾滴在运动的尿素颗粒表面均匀铺展，迅速固化成硫膜，不断喷涂液硫，逐渐形成均匀连续的硫膜。
(3)把40kg回收聚乙烯树脂在110℃溶解在450kg松节油中，制备包膜溶液，在转鼓中把包膜溶液喷涂到运动的包硫肥料颗粒上，在90℃热空气的带动下，喷涂到运动的包硫肥料表面的溶剂被迅速挥发带走，聚乙烯树脂则包裹在包硫肥料上形成干燥、光滑致密的包膜，产品冷却后包装入库，制得总包膜率约为18％wt，控释期10个月的控释肥。
实施例4控释期6个月的热塑性树脂包膜控释肥的产品制作
(1)在转鼓中把1000kg硫酸钾、氯化钾、硝酸磷肥颗粒肥预热至80℃。
(2)把100kg温度为148℃的液硫喷涂到运动的尿素颗粒上，液硫雾滴在运动的尿素颗粒表面均匀铺展，迅速固化成硫膜，不断喷涂液硫，逐渐形成均匀连续的硫膜。
(3)把40kg回收聚乙烯树脂在110℃溶解在450kg松节油中，制备包膜溶液，在转鼓中把包膜溶液喷涂到运动的包硫肥料颗粒上，在88℃热空气的带动下，喷涂到运动的包硫肥料表面的溶剂被迅速挥发带走，聚乙烯树脂则包裹在包硫肥料上形成干燥、光滑致密的包膜，产品冷却后包装入库，制得总包膜率14％wt，控释期6个月的控释肥。
试验例：下面以生物试验来说明本产品的具体效果：
(1)苹果试验方案
试验设在山东省莒南县文疃镇果园中进行，供试肥料为以硫为底涂层的热塑性树脂控释肥(38-0-0)，控释期9个月；普通肥料包括复合肥(16-16-16)、硫酸钾(0-0-50)、普通尿素(46-0-0)。本试验在磷钾施用水平一致的条件下，施用控释尿素与常规施肥处理对照(表1)，设3个处理，3次重复，共9个小区，每个小区2棵苹果树。控释肥一次性施入，普通尿素处理在开花前只施尿素施用量的一半，另一半秋季追施。
表1苹果试验施肥方案
 
处理 N-P2O5-K2O(kg/棵) 施肥量(kg/棵)
常规CK 0.6-0.2-0.4 尿素0.87、复合肥1.25、硫酸钾0.4
CRF1 0.6-0.2-0.4 控释肥1.05、复合肥1.25、硫酸钾0.4
CRF2 0.4-0.2-0.4 控释肥0.53、复合肥1.25、硫酸钾0.4
(2)结果分析
以硫为底涂层的热塑性树脂控释肥在莒南文疃镇的苹果试验结果(表2)表明，在相同养分施用量的情况下，控释肥CRF1处理一次施肥比普通尿素两次施肥增产29.3％，在少施1/3纯氮的情况下比施用普通尿素产量提高了13.3％。果实糖酸比和维生素C含量决定其口感和营养价值，控释肥处理的糖酸比比常规处理分别高出16.95％和2.71％，而维生素C的含量也分别提高了60.16％和56.97％。这表明施用以硫为底涂层的热塑性树脂控释肥不但能达到增产效果，而且能够改善作物品质。
表2控释肥和普通氮肥处理对苹果产量与品质的影响
 
处理 产量(kg/棵) 糖酸比 维生素C(mg·100g-1)
CK 36.9 63.1 25.1
CRF1 47.7 73.8 40.2
CRF2 41.8 71.5 39.4
附图2-4是通过测定试验得出的以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥的养分累积释放曲线，结果表明该包膜控释肥具有良好的养分控释性能。
本发明以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥产品符合2007年10月1日起实施的国家缓控释肥料第HG/T3931-2007行业标准，在提高作物产量、降低包膜控释肥生产成本及提高控释效果等方面取得了突出的技术效果。为了更好的在大田作物上推广应用，可以采用控释肥与普通肥料掺混控释BB(掺混)肥的方法，达到控释肥良好养分控释性能与成本的统一。

Claims (6)

1.一种以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，其特征在于，由粒径范围是1.5-5.5mm的颗粒肥料核芯和包膜层构成，包膜层内层为硫膜，外层为热塑性树脂膜，控释期为1-12个月，是采用以下方法生产的：
(1)把颗粒肥料预热至75-80℃，
(2)把140-150℃的液硫喷涂到运动的颗粒肥料上，液硫雾滴在运动的颗粒肥料表面均匀铺展，逐渐形成均匀连续的硫膜，硫膜占肥料质量的10-15％，
(3)将热塑性树脂与松节油按质量比1∶10～15在100～110℃溶解制备包膜溶液，把制备好的包膜溶液喷涂到运动的包硫颗粒肥料上，在85-95℃热空气的带动下，喷涂到运动的包硫肥料表面的溶剂被迅速挥发带走，热塑性树脂则包裹在包硫肥料上形成干燥、光滑致密的包膜，完成包膜的控释肥冷却后包装入库；
所述颗粒肥料核芯选自尿素、硝酸铵、硫酸铵、磷酸二铵、碳酸氢铵、磷酸二氢铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸磷肥、硫酸镁、硫酸锰、硫酸锌或硼粒。
2.根据权利要求1所述的以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，其特征在于，所述热塑性树脂为回收热塑性聚乙烯，其用量为肥料质量的2-3％。
3.根据权利要求1所述的以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，其特征在于，步骤(3)中所述热塑性树脂与松节油的质量比为1∶12～14。
4.根据权利要求3所述的以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，其特征在于，步骤(3)中所述热塑性树脂与松节油的质量比为1∶13。
5.根据权利要求1-4任一所述的以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，其特征在于，外观是绿色、黄色或橙色。
6.根据权利要求1-4任一所述的以硫为底涂层的热塑性树脂包膜控释肥，其特征在于，在包膜液配置中可添加淀粉、橡胶粉、骨粉或粘土矿物粉，用以改善包膜性能。
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