CN101684052A - 一种以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，由粒径范围1.0～5.0mm的颗粒肥料核芯及包膜层构成，所述包膜层包括紧贴肥料核芯的硫膜层和硫膜层外面的环氧树脂膜层，所述硫膜层的厚度要大于环氧树脂膜层，该控释肥养分释放期为1－12个月，包膜率为12～23％，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固性树脂包膜控释肥

技术领域

本发明属于化工产品领域，具体涉及一种以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥产品。

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，在贮存和使用过程中，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，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。

再如TVA方法描述的，在硫壳外层喷涂蜡-油密封剂，然后再加入与蜡密封剂近乎相同水平的粘土调节剂来防止结块或除去多余部分发粘状态的蜡。一般要求蜡-油密封剂占涂硫尿素重量的3％左右，然后再用2％左右的粘土调节剂。此种做法可以密封或弥补硫壳上的小孔或裂隙，但由于硫膜外层应用了较多的腊一油密封剂和粘土调节剂，使得此种产品很难用于肥料播撤机向大田的机械施肥，原因在于播撒机螺杆输送和播撒轮会对肥料颗粒不断的挤压或摩擦，不仅会使粘土或蜡-粘土混合物从肥料颗粒表面脱落，而且还会造成大量粘土和蜡混合物在机器的某些部位积累，给机械施肥作业带来不便。

中国专利“以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料的制备方法”(授权公告号：CN 1246265C，申请号：200410024050.x)公开了一种将热固性高分子树脂均匀涂布到涂硫尿素上的方法，此方法有效解决了上述硫膜存在的问题，开发出了具有韧性、耐磨性、防硫膜氧化的控释肥。但是此方法也存在高分子聚合物固化时部分硫膜易脱落的问题。

发明内容

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，操作简单，并可控制养分释放的以硫为底涂层热固性树脂包膜控释尿素或控释复合肥，改善作物品质，提高肥料利用率，减少农业污染。

本发明的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，由粒径范围1.0-5.0mm的颗粒肥料核芯及包膜层构成，所述包膜层包括紧贴肥料核芯的硫膜层和硫膜层外面的环氧树脂膜层，所述硫膜层的厚度要大于环氧树脂膜层，该控释肥养分释放期为1-12个月，总包膜率为12-23％wt，是采用以下方法制备的：

(1)颗粒肥料预热至80-90℃；

(2)将占肥料质量10-20％，温度为140-150℃的液硫喷涂到运动的肥料颗粒上，液硫雾滴在运动的肥料颗粒表面均匀铺展并固化成硫膜，不断喷涂液硫，逐渐形成均匀连续的硫膜；

(3)把环氧树脂及其固化剂的混合物加到运动的肥料颗粒上，所述环氧树脂与固化剂的质量比10∶0.8-1.0，环氧树脂的使用量为肥料质量的0.9-3％，环氧树脂及其固化剂的混合物在运动的肥料颗粒表面均匀铺展；

(4)把占肥料质量0.1-0.3％的植物油加到步骤(3)尚未固化的运动的肥料颗粒上，保持温度80-90℃，环氧树脂及其固化剂的混合物最终在硫膜上固化形成光滑、坚韧的包膜；加入植物油避免了热固性树脂在硫膜上固化时造成部分硫膜脱落现象；

(5)继续向运动的颗粒肥料上添加环氧树脂及其固化剂的混合物并固化成膜，用量与步骤(3)所述用量相同，不必再使用植物油；

根据控释性能的要求，重复步骤(5)，可制得所需控释期的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥。

所述环氧树脂的固化剂为本领域常规产品，优选环氧树脂固化剂T-31、二乙烯三胺、三乙烯四胺或他们的混合物。

在优选的方案中，步骤(3)所述环氧树脂的使用量为肥料质量的2-3％。在更为优选的方案中，步骤(3)所述环氧树脂的使用量为肥料质量的2％。

在优选的方案中，步骤(2)所述硫膜占肥料质量的15-20％。在最为优选的方案中，硫膜占肥料质量的18％。

在所述的各种方案中，所述植物油为本领域常规产品，优选桐油、豆油或亚麻油。在优选的方案中，步骤(4)所述植物油使用量为肥料质量的0.2％。

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、硝酸磷肥或其他颗粒复合(混)肥料，还可选用颗粒微肥如硫酸镁、硫酸锰、硫酸锌、硼粒。

该发明以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，在必要时可以添加适量颜料，使其外观是绿色、黄色或橙色及其他颜色。

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，有利于热固性树脂的包裹，而且设备要求简单，操作简便，更重要的是：在热固性树脂固化前添加植物油，有效避免了硫膜上的树脂固化时收缩导致硫膜破裂脱落的现象，有利于形成光滑、连续、有韧性的包膜层，使这种包膜控释肥具有防硫膜氧化、抗冲击、耐磨特性。

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，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固性树脂包膜控释肥的产品结构示意图。其中，1是控释肥的环氧树脂膜层，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3个月以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥36-0-0在25℃水中的养分累积释放曲线图。

图3是控释期6个月以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥34-0-0在25℃水中的养分累积释放曲线图。

图4是控释期12个月以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥41-0-0在25℃水中的养分累积释放曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图详细说明本发明的技术方案和效果。实施例中所用原料皆为市售商品。本说明书诸如“36-0-0”等的含义是“N、P、K”的含量，属于本领域常规描述。

实施例1控释期3个月的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥产品制作

(1)在圆盘造粒机中把1000kg尿素颗粒(1.0-5.0mm)预热至90℃。

(2)把150kg温度为140-150℃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9.25kg环氧树脂和0.75kg二乙烯三胺加到运动的尿素颗粒上，热固性树脂在运动的尿素颗粒表面均匀铺展。

(4)迅速把1kg植物油加到未固化的运动的肥料颗粒上，保持温度80-90℃，热固性树脂最终在硫膜上固化形成光滑、坚韧的包膜。

(5)继续向运动的尿素颗粒上添加9.25kg环氧树脂和0.75kg二乙烯三胺并固化成膜，不必再使用植物油，制得控释期3个月的控释肥。

实施例2控释期12个月的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥产品制作

(1)在圆盘造粒机中把1000kg尿素颗粒(1.0-5.0mm)预热至90℃。

(2)把200kg温度为140-150℃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9.09kg环氧树脂和0.91kg三乙烯四胺加到运动的尿素颗粒上，热固性树脂在运动的尿素颗粒表面均匀铺展。

(4)迅速把3kg植物油加到未固化的运动的肥料颗粒上，保持温度80-90℃，热固性树脂最终在硫膜上固化形成光滑、坚韧的包膜。

(5)继续向运动的尿素颗粒上添加把9.09kg环氧树脂和0.91kg三乙烯四胺并固化成膜，不必再使用植物油。

重复步骤(5)1次制得控释期12个月的控释肥。

下面以生物试验来说明本产品的具体效果：

(1)水稻试验方案

试验设在临沂罗庄区，前茬为麦茬，试验设4个处理，控释肥施肥水平共3个，各重复3次(表1)。为了降低投入成本，所施控释肥为水稻专用控释掺混肥(20-5-20，控释氮占55％)，由以硫为底涂层的热固性树脂尿素(33-0-0)、尿素(46-0-0)、磷酸二铵(18-46-0)、氯化钾(0-0-60)掺混制得；对照为尿素(46-0-0)、磷酸二铵(18-46-0)、氯化钾(0-0-60)，试验区每小区面积为30m²(长6m，宽5m)。

表1水稻施肥方案

处理	纯N/667m(kg)	施肥量(kg/小区)	备注
				CK	15-3.75-15	尿素1.32、磷酸二铵0.37、氯化钾1.13	尿素基施1/3，分蘖期和长穗结实期各追施1/3。
CRF1	15-3.75-15	控释掺混肥3.38kg	做基肥一次全部撒施，翻耕后插秧
				CRF2	11.5-2.88-11.5	控释掺混肥2.59kg	做基肥一次全部撒施，翻耕后插秧
CRF3	9.75-2.44-9.75	控释掺混肥2.19kg	做基肥一次全部撒施，翻耕后插秧

(2)试验结果

水稻专用控释掺混肥在临沂罗庄区水稻上的试验结果(表2)表明，在相同养分施用量的情况下，控释掺混肥一次性施肥比传统3次施肥水稻产量增加了16.4％，在养分施用量减少22％和35％的情况下，控释掺混肥比传统施肥水稻产量分别增加了8.9％和3.2％。

表2临沂罗庄区水稻田间试验测产结果三次重复平均值统计表(SAS)

*在同一列中的平均数据用邓肯多重比较，凡尾部标有不同字母的数值表示它们之间有显著差异(p＜5％)

附图2-4是通过测定试验得出的热固性树脂包膜控释肥的养分累积释放曲线，可以看出，该热固性树脂包膜控释肥具有良好的养分控释性能。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产品价格的完美统一。

Claims (10)

1、一种以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，其特征在于，该控释肥由粒径范围1.0-5.0mm的颗粒肥料核芯及包膜层构成，所述包膜层包括紧贴肥料核芯的硫膜层和硫膜层外面的环氧树脂膜层，所述硫膜层的厚度要大于环氧树脂膜层，该控释肥养分释放期为1-12个月，总包膜率为12-23％wt，是采用以下方法制备的：

(1)颗粒肥料预热至80-90℃；

(2)将占肥料质量10-20％，温度为140-150℃的液硫喷涂到运动的肥料颗粒上，液硫雾滴在运动的肥料颗粒表面均匀铺展并固化成硫膜，不断喷涂液硫，逐渐形成均匀连续的硫膜；

(3)把环氧树脂及其固化剂的混合物加到运动的肥料颗粒上，所述环氧树脂与固化剂的质量比10∶0.8-1.0，环氧树脂的使用量为肥料质量的0.9-3％，环氧树脂及其固化剂的混合物在运动的肥料颗粒表面均匀铺展；

(4)把占肥料质量0.1-0.3％的植物油加到步骤(3)尚未固化的运动的肥料颗粒上，保持温度80-90℃，环氧树脂及其固化剂的混合物最终在硫膜上固化形成光滑、坚韧的包膜；

(5)继续向运动的颗粒肥料上添加环氧树脂及其固化剂的混合物并固化成膜，用量与步骤(3)所述用量相同，不必再使用植物油；

根据控释性能的要求，重复步骤(5)，可制得所需控释期的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥。

2、根据权利要求1所述的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，其特征在于，步骤(3)和(5)所述环氧树脂的固化剂为环氧树脂固化剂T-31、二乙烯三胺、三乙烯四胺或它们的混合物。

3、根据权利要求1或2所述的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，其特征在于，步骤(3)所述环氧树脂的使用量为肥料质量的2-3％。

4、根据权利要求3所述的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，其特征在于，步骤(3)所述环氧树脂的使用量为肥料质量的2％。

5、根据权利要求1所述的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，其特征在于，步骤(2)所述硫膜占肥料质量的15-20％。

6、根据权利要求5所述的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，其特征在于，步骤(2)所述硫膜占肥料质量的18％。

7、根据权利要求1所述的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，其特征在于，步骤(4)所述植物油为桐油、豆油或亚麻油。

8、根据权利要求1或7所述的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，其特征在于，步骤(4)所述植物油使用量为肥料质量的0.2％。

9、根据权利要求1-2、4-7任一所述的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，其特征在于，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。

10、根据权利要求1-2、4-7任一所述的以硫为底涂层的热固性树脂包膜控释肥，其特征在于，外观是绿色、黄色或橙色。

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