CN102795923B

CN102795923B - 一种环氧大豆油改性树脂包膜控释肥料及其制备方法

Info

Publication number: CN102795923B
Application number: CN2012102614668A
Authority: CN
Inventors: 陆盘芳; 张民
Original assignee: Shandong Agricultural University
Current assignee: Shandong Agricultural University
Priority date: 2012-07-26
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2032-07-26
Also published as: CN102795923A

Abstract

本发明涉及一种以环氧大豆油改性的热固性树脂包膜控释肥料，是将粒径范围在2-5mm的颗粒肥料置于转鼓中预热至60～90℃，然后将环氧大豆油、环氧树脂、稀释剂、固化剂按一定比例混合均匀后，逐渐分次加入或喷涂到预先加热的肥料颗粒表面，几分钟后就地反应固化成膜后形成光滑致密且具有不同养分释放性能的改性环氧树脂包膜控释肥料。由于环氧大豆油的加入不仅降低了包膜控释肥的价格，提高了膜壳的生物降解性，而且还提高了其控释性能，有利于包膜控释肥的大面积推广应用。本产品的养分释放特性可以根据包膜厚度及改变添加剂的量来调节，释放期可以精确地控制在1到12个月不等。

Description

一种环氧大豆油改性树脂包膜控释肥料及其制备方法

(一)技术领域

本发明涉及一种环氧大豆油改性树脂包膜控释肥料及其制备方法，属于控释肥料生产领域，是在复合（混）肥或尿素颗粒表面喷涂改性环氧树脂涂层的包膜控释肥料及其制备方法。

(二)背景技术

化肥是主要的农业生产资料之一。我国化肥消耗量约占世界化肥消耗总量的30%，居世界第一位，但是我国化肥当季利用率平均仅为30-35%。肥料利用率低不仅造成资源的巨大浪费，还给人类赖以生存的环境造成严重污染。因此，亟需一种集配方施肥、控释技术为一体的物化肥料产品。包膜控释肥料的出现，不仅能提高肥料利用率，减少环境污染，也满足了农民的实际需求。

包膜控释肥料是一种可以精确控制养分释放的智能肥料，它具有灵活多变的配方，可以通过调节包膜的厚度和材料性质调控内核肥料养分的溶解释放，使之适应不同作物的养分需求特点，从而达到提高肥效目的的新型肥料。

目前，国内外包膜控释肥料类型主要是以高分子聚合物包膜肥料为主，以膜材料的性质可分为热塑性树脂包膜和热固性树脂包膜两大类。热塑性树脂包膜的控释肥以日本的“Meister”为代表。这些包膜控释肥料大多数是应用溶剂先将包膜树脂溶解，然后在流化床包膜塔中逐渐喷涂到肥料颗粒上而成膜。这种包膜肥料虽然具有很好的养分释放功能，但由于树脂价格昂贵，致使包膜肥料的生产成本较高，难以在农业上大面积推广应用。热固性树脂包膜控释肥料以美国的“Osmocote”为代表，其包膜材料为聚氨酯和醇酸树脂等聚合物材料。这些包膜控释肥料的主要特点是将树脂和固化剂混合均匀后喷涂到肥料颗粒表面直接固化反应成膜。该工艺制备简单、固化快，非常适合大规模生产。但是目前此种树脂包膜材料也是价格昂贵，因此用此工艺生产出的控释肥料成本高，难以在大田作物上推广应用。

中国专利“以喷涂尿素为底涂层的改性环氧树脂包膜控释肥料的制备方法”（专利号：200410024049.7，公告号：CN1246264C）公开了一种将改性环氧树脂均匀涂布到复合肥上的方法，此方法无溶剂、制备简单、养分释放性能很好，但存在着价格贵的问题，以至于很难在农作物上大面积推广应用。虽然其中也加入了一些稀释剂来降低价格和改善粘度，但是加入量很少，而且这些稀释剂在整个控释肥养分释放的过程中很容易随着周围环境的湿度和温度变化而发生迁移和变化，从而造成膜材料结构发生变化，最终会影响到包膜控释肥的养分释放能力。所以开发出成本低、稳定性好、工艺简单，适合于快速大批量生产的控释包膜新工艺、新配方，将对我国控释肥料的发展和产业化具有重大意义。

(三)发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种环氧大豆油改性树脂包膜控释肥料及其制备方法，目的是提供一种成本低、工艺简单、适合于快速大批量生产的热固性树脂包膜控释肥料的新配方和生产工艺，具体方法是先将肥料颗粒预热，然后将环氧树脂、稀释剂、改性剂、固化剂按一定比例混合均匀后，逐渐分次加入或喷涂到预先加热的肥料颗粒表面，几分钟后固化成膜，即可得到包膜控释肥料产品。

一种环氧大豆油改性树脂包膜控释肥料，是将粒径范围在2-5mm的颗粒肥料置于转鼓中进行预热至60～90℃；以环氧树脂、稀释剂、改性剂和固化剂按一定比例混合均匀作为包膜材料，将包膜材料逐渐分次加入或喷涂到预先加热的肥料颗粒表面固化成膜而成；所述的环氧树脂为E-44或E-42，所述固化剂为三乙烯四胺、多乙烯多胺、二乙烯三胺或T-31中的一种或几种的混合物；所述改性剂为环氧大豆油；所述稀释剂为CYH-277；所述的喷涂于颗粒肥料表面的膜材料占颗粒肥料总重量的3-15%；所述的包膜环氧树脂、改性剂、稀释剂和固化剂分别占包膜材料重量的40-55%、10-20%、10-20%和15-20%；所述肥料颗粒选自尿素、碳酸氢铵、NPK复合肥、硝酸铵、硫酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、氯化钾、硫酸钾或硝酸钾。利用本发明制备的包膜控释肥料的养分释放期是1～12个月。

本发明的要点是：

要点之一是：将粒径范围在2-5mm的颗粒肥料置于转鼓中进行预热至60～90℃；然后将环氧树脂、稀释剂、改性剂、固化剂按一定比例混合均匀后，逐渐分次加入或喷涂到预先加热的肥料颗粒表面，所述的环氧树脂为E-44或E-42，所述改性环氧树脂的固化剂为三乙烯四胺、多乙烯多胺、二乙烯三胺、T-31中的一种或几种的混合物，所述改性环氧树脂的改性剂为环氧大豆油，所述改性环氧树脂的稀释剂为CYH-277。

要点之二是：喷涂于颗粒肥料表面的膜材料占颗粒肥料总重量的3-15%。肥料所用包膜环氧树脂、改性剂、稀释剂、固化剂分别占包膜材料重量的40-55%、10-20%、10-20%、15-20%。所述肥料颗粒选自尿素、碳酸氢铵、NPK复合肥、硝酸铵、硫酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、氯化钾、硫酸钾或硝酸钾。包膜控释肥料的养分释放期是1～12个月。

本发明提供的改性环氧树脂包膜控释肥料与同类产品相比，有以下几个优点：

1．本发明采用的稀释剂是CYH-277。CYH-277是一种带有多个活性基团的低粘度液态聚合物，加入其不仅可以大幅度降低环氧树脂的粘度，还可以提高环氧树脂的反应活性。此外，由于其分子内部的空穴导致固化物产生大量剪切形变而耗散冲击能量，可大幅度地改善环氧树脂的韧性、耐冲击、抗开裂等机械性能。CYH-277分子链中含有多个极性键，与各类环氧树脂、环氧固化剂及助剂都有良好的相容性。通过加入CYH-277，可以大大提高环氧树脂控释肥料包膜材料各方面性能。

2.本发明采用的改性剂是资源丰富、价格低廉、可生物降解的环氧大豆油。环氧大豆油与环氧树脂有良好的混溶性，更为重要的是环氧大豆油中的环氧基也可以与固化剂形成三维交联网络状结构，这样可以减少环氧树脂的用量，降低包膜控释肥料的价格，为改性环氧树脂包膜控释肥料的大面积推广应用开辟了新途径。

3.该产品的养分控制释放时期和残留的膜壳的生物降解性，可以依据膜材料中的不同成分的比例和膜厚度来调节，养分释放期可精确地控制在1个月到12个月不等。

4.此产品具有提高肥料利用率、减少环境污染等优点，应用前景广阔。

(四)附图说明

图1：本发明的包膜控释肥料制作工艺流程图。

图中1首先将尿素或复合肥颗粒加入转鼓中，使肥料预热到50-70℃；2是将环氧树脂、固化剂、改性剂环氧大豆油、稀释剂、混合均匀后，逐渐加入到转鼓中的肥料颗粒表面上；3是环氧树脂、固化剂、改性剂环氧大豆油、稀释剂在肥料表面直接反应固化成膜；4是将包膜后的肥料转移到冷却器中，使其冷却至室温；5是将冷却后的包膜肥料称量、包装、贮存。

(五)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不仅限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

实施例1：

将94kg直径为2-5mm大颗粒尿素装入转鼓中，加热至50-70℃；将环氧树脂约1.07kg，固化剂三乙烯四胺约0.35kg，改性剂环氧大豆油约0.32kg，稀释剂CYH-277约0.29kg混合均匀后，逐渐加入到转鼓中的肥料颗粒表面上，约5-8分钟后，改性环氧树脂即可在肥料表面固化成膜，此过程重复3次。最后，肥料经冷却器冷却至室温，即可包装、贮存。所得控释肥膜占全部控释肥总重的6％左右，此肥料在25℃水或土壤中，养分控制释放时间约为90天。此产品在水中的N素累积释放率测定结果列于表1中。

表1

释放天数	1d	3d	5d	7d	10d	14d	28d	42d	56d	84d	112d
												养分释放率（%）	1.11	2.81	3.56	8.52	12.4	25.6	35.3	54.3	66.5	78.1	92.1

实施例2：

将94kg直径为2-5mm大颗粒尿素装入转鼓中，加热至50-70℃；将环氧树脂约0.95kg，固化剂T31约0.34kg，改性剂环氧大豆油约0.35kg，稀释剂CYH-277约0.37kg混合均匀后，逐渐加入到转鼓中的肥料颗粒表面上，约8分钟后，改性环氧树脂即可在肥料表面固化成膜，此过程重复3次。最后，肥料经冷却器冷却至室温，即可包装、贮存。所得控释肥膜占全部控释肥总重的6％左右，此肥料在25℃水或土壤中，养分控制释放时间约为90天。此产品在水中的N素累积释放率测定结果列于表2中。

表2

释放天数	1d	3d	5d	7d	10d	14d	28d	42d	56d	84d	112d
												养分释放率（%）	1.33	4.31	6.22	13.5	18.1	25.4	33.3	47.3	56.5	77.4	97.6

实施例3：

将92kg直径为2-5mm复合肥颗粒装入转鼓中，加热至50-70℃；将环氧树脂约1.10kg，固化剂二乙烯三胺约0.32kg，改性剂环氧大豆油约0.28kg，稀释剂CYH-277约0.31kg混合均匀后，逐渐加入到转鼓中的肥料颗粒表面上，约7分钟后，改性环氧树脂即可在肥料表面固化成膜，此过程重复4次。最后，肥料经冷却器冷却至室温，即可包装、贮存。所得控释肥膜占全部控释肥总重的8％左右，此肥料在25℃水或土壤中，养分控制释放时间约为120天。此产品在水中的N素累积释放率测定结果列于表3中。

表3

释放天数	1d	3d	5d	7d	10d	14d	28d	42d	56d	84d	112d	140d
													养分释放率（%）	0.82	1.22	3.44	8.44	10.2	14.7	23.1	39.3	51.2	64.2	72.6	89.6

Claims

1.一种以环氧大豆油改性的环氧树脂包膜控释肥料，其特征在于是将粒径范围在2-5mm的颗粒肥料置于转鼓中进行预热至60～90℃；以环氧树脂、稀释剂、改性剂和固化剂混合均匀作为包膜材料，将包膜材料逐渐分次加入或喷涂到预先加热的肥料颗粒表面固化成膜而成；所述的环氧树脂为E-44或E-42，所述固化剂为三乙烯四胺、多乙烯多胺、二乙烯三胺或T-31中的一种或几种的混合物；所述改性剂为环氧大豆油；所述稀释剂为CYH-277；所述的喷涂于颗粒肥料表面的膜材料占颗粒肥料总重量的3-15%；所述的包膜环氧树脂、改性剂、稀释剂和固化剂分别占包膜材料重量的40-55%、10-20%、10-20%和15-20%；所述肥料颗粒选自尿素、碳酸氢铵、NPK复合肥、硝酸铵、硫酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、氯化钾、硫酸钾或硝酸钾；其养分释放期是1～12个月。