CN103333006B - 复合肥控释包膜剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合肥控释包膜剂，由成膜剂、乳化剂、增韧剂、致孔剂和溶剂经溶解、混合配制而成，适用于普通粒状复合肥包膜、使其成为包膜复合肥。本发明可在-5℃～40℃条件下对普通粒状复合肥进行包膜，包膜质量比1:9～19；包膜时能在普通复合肥表面形成牢固的包衣膜，可以通过调节包膜质量比以及致孔剂用量，来调节包衣膜的厚度、膜孔密度及膜孔孔径，获得不同控释期的包膜复合肥。本发明包衣普通粒状复合肥应用于水稻及油菜，复合肥的利用率提高28%～47%、水稻、油菜增产8.2%～15.5%。本发明生产简便、成本较低、使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于复合肥包膜处理、使其成为包膜控释肥的包膜剂，属于新肥料制备技术和作物栽培技术领域。具体地说是一种复合肥控释包膜剂，由成膜剂、乳化剂、增韧剂、致孔剂和溶剂经溶解、混合配制而成，适用于普通粒状复合肥包膜、使其成为包膜控释肥的肥料包膜处理剂。
背景技术
肥料自1840年诞生以来，已成为推动全球农业发展的强大力量。然而，经过一百多年的发展，肥料养分的释放速度一直无法人为控制，释放速度太快，作物来不及吸收就流失了，导致肥料利用率低，一般只有30%～40%，资源浪费大；同时造成了严重的水体富营养化，水质和空气质量恶化，导致环境污染。
控释肥料能根据作物的需肥规律供给养分，释放出来的养分很快被作物吸收利用，养分损失大大降低，肥料利用率显著提高，从而可以达到节约资源、减少环境污染的目的。自20世纪60年代起，美国、日本以及西欧等国家相继开始研究缓释肥，以减缓养分释放速度，如硫（硫磺）包膜尿素等；80年代开始研究控释肥，如树脂包膜控释肥等。目前已有近40个国家大力研发、应用控释肥料。控释肥料已成为全球肥料研究领域的主要目标。
目前控释肥料可分为结构改性型控释肥和包膜（包衣）型控释肥两大类。结构改性型控释肥需在肥料生产过程中添加各种缓/控释材料、如脲酶抑制剂、硝化抑制剂等等，或者加入能与肥料养分反应的物质，通过化学反应改性，以期达到控释效果；其生产工艺极为复杂，设备投资大、难以利用现有普通肥料的生产设备，成本较高，而且只能用于某一种肥料的生产，控释效果也不明显，正逐步被包膜型控释肥取代。现有的包膜型控释肥主要有以美国Scotts公司为代表研制的树脂类包膜肥（Osmocote）和日本等国研制的聚乙烯塑料类包膜肥(Nulricote)两大类。据文献报道，现有的这两大类包膜控释肥虽然控释效果比较好，但存在以下主要不足：（1）包衣材料昂贵、设备投资大，肥料生产工艺较复杂、包衣过程需要长时间高温（80～170℃）处理，能耗大、导致肥料生产成本高，肥料价格高达包衣前的5倍至14倍。（2）需要使用甲苯、二甲苯、松节油等石油类溶剂溶解包衣材料，毒性较高，对生产与应用人员健康不利；其它的使用三氯乙烯、四氯乙烯等作溶剂，会破坏臭氧层，造成大气污染。由于以上原因，现有包膜控释肥的应用范围很有限，主要用于花卉、草坪、水果以及烟草等高价值经济作物上，极少用于水稻、油菜、棉花、玉米等大田作物。
国内现有的水稻、油菜等作物专用配方控释肥技术，多数使用了硫包膜尿素作为其主要组分之一。据报道，硫包膜尿素所含的硫在土壤中可转化成硫酸，有导致土壤酸化的潜在危险；同时硫在厌氧环境中可转化成硫化氢等对作物有害的物质，因此硫包膜肥料不能在水田中应用。
因此，研究包膜材料价廉、生产工艺简单、能耗低、环境友好的控释肥料，以降低控释肥的生产成本、减少环境污染，是目前国内外新肥料发展的主要方向之一。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的上述不足，应用高分子成膜材料与控释技术，提供一种具有生产简便、成本较低、包膜方便、环境友好等特点的，适用于普通粒状复合肥包膜、使其成为控释肥的复合肥控释包膜剂。
本发明是这样实现的：用可降解高分子成膜材料作成膜剂，与乳化剂、增韧剂、致孔剂和溶剂经溶解、混合，即得复合肥控释包膜剂。
（1）所述的成膜剂为聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或者二种配制的成膜剂；用量为总质量的8%～18%；当使用二种成膜材料作成膜剂时，只控制总用量，各成膜材料之间的相对量任意；
（2）所述的乳化剂为乳化剂T-60、乳化剂T-85中的一种或者二种；用量为总质量的1.0%～3.0%；当使用二种乳化剂时，只控制总用量，各乳化剂之间的相对量任意；
（3）所述的增韧剂为磷酸三苯酯；用量为总质量的0.6%～2.5%；
（4）所述的致孔剂为丙酮、丁酮中的一种或者二种；用量为总质量的0.5%～1.5%；当使用二种致孔剂时，只控制总用量，各致孔剂之间的相对量任意；
（5）所述的溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或者二种；用量为总质量至100%的余量；当使用二种溶剂时，只控制总用量，各溶剂之间的相对量任意。
本发明的生产方法如下：
按照配方要求，将成膜剂投入带加热、搅拌和冷凝装置的溶解釜中，用计量泵泵入溶剂，在28～50℃下搅拌使成膜剂溶解；再依次将乳化剂、增韧剂泵入溶解釜中，搅拌混合，冷却至27～28℃，然后泵入致孔剂，搅拌均匀，用液体定量灌装机灌装，即得复合肥控释包膜剂。
本发明的使用方法：
本发明适用于普通粒状复合肥包膜、使其成为包膜复合肥，普通粒状复合肥包括含有氮、磷、钾的粒状复合肥料或者粒状复混肥料。
本发明可在-5℃～40℃条件下对普通粒状复合肥进行包膜，包膜质量比，即包膜剂质量:肥料质量为1:9～19；可以对市售普通复合肥进行包膜，也可以在现有普通复合肥生产过程中的烘干工艺进行包膜；包膜方式可以用现有的转鼓包膜或者圆盘包膜方式，边喷淋包膜剂边搅拌肥料，直至肥料包膜均匀为止。
本发明包膜时能在普通复合肥表面形成牢固的包衣膜，可以通过调节包膜质量比以及致孔剂用量，来调节包衣膜的厚度、膜孔密度及膜孔孔径，从而获得不同控释期的包膜复合肥。
根据水稻、油菜等作物的需肥特性，将不同控释期的包膜复合肥按适当比例混合，即可获得水稻、油菜等作物相应的专用控释肥；可以作为基肥通过人工法或机械法一次性施入、不再追肥，从而实现水稻、油菜等作物全生育期一次性施肥。
本发明的作用机制：
本发明包膜普通颗粒复合肥时，能在复合肥表面形成具有膜孔道、不易溶于水的、牢固的包衣膜；可以通过调节包膜质量比以及致孔剂用量，来调节包衣膜的厚度、膜孔密度及膜孔孔径，获得不同控释期的包膜复合肥。包膜复合肥播撒到作物生长的田地，复合肥与土壤水份接触，水份通过包膜复合肥的膜孔道进入肥料内部，肥料养分在水分子的作用下缓慢溶解，再通过膜孔道控释出来进入土壤，及时被作物吸收利用；从而使包膜复合肥养分的释放特性与作物的需肥规律一致，从而达到肥料养分控制释放的效果。根据水稻、油菜等作物的需肥特性，将不同控释期的包膜复合肥按适当比例混合，作为基肥一次性施入、不再追肥，即可实现水稻、油菜等作物一次性施肥满足全生育期的需肥要求。
本发明是农业部公益性行业(农业)科研专项(201303103)和湖南省科技厅计划项目(2010FJ6022)的主要内容之一，经检测表明，用本发明包膜普通复合肥制得的包膜肥，肥料表面的包衣膜孔径0.20～0.26μm，膜孔密度320～510万孔/cm2。经过3年多的盆栽、育苗及大田栽培试验证明：本发明包衣普通粒状复合肥应用于水稻及油菜，肥料的利用率提高28%～47%，节肥25%～44%；在等量施肥的条件下，水稻及油菜施用本发明包膜制得的包膜复合肥、比施用未包膜的对照肥增产8.2%～15.5%。
与现有技术相比，本发明的主要优点：
（1）生产简便、成本低。选用价廉的高分子材料作成膜剂，生产过程无需特殊设备，工艺简便，生产成本低，包膜后肥料成本仅增加16%～33%；克服了现有技术包衣后肥料成本增加5～14倍等缺点，因而可以用于水稻、油菜等大田作物。
（2）包膜方便、能耗低。本发明可对市售普通复合肥进行包膜，也可以在现有普通复合肥生产过程中的烘干工艺进行包膜；包膜可在-5℃～40℃条件下进行，克服了现有技术需要特殊设备、需在80～170℃下的高温下长时间包膜等缺点。
（3）环境友好、无污染。本发明选用可降解高分子成膜材料作成膜剂，可以克服现有技术使用难降解高分子材料以及上述用硫作为包膜剂对土壤等环境的负面影响；同时本发明使用乙酸乙酯等酯类作溶剂，避免了现有技术使用甲苯、二甲苯等石油类溶剂对操作人员的危害，以及三氯乙烯等溶剂对大气层的破坏作用。
（4）包膜比高、可制得高养分包膜肥。本发明包膜比达1:9～19，包膜后肥料本身养分含量下降不多；克服了现有技术包膜比仅为1:6左右，致使包膜后肥料本身养分含量下降明显，难以制得养分40%以上的包膜肥等不足。
具体实施方式
本发明非限定性实施例叙述如下：
实施例一：以生产100Kg复合肥控释包膜剂为例，5个非限定性实施例配方如表1所示，生产方法如前所述。
表1 本发明非限定实施配方（单位：Kg）
| 组分名称 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 |
| 聚甲基丙烯酸乙酯 | 9.0 | — | 7.0 | 8.0 | — |
| 聚甲基丙烯酸甲酯 | — | 13.0 | 10.0 | 6.0 | 12.0 |
| 乳化剂T-60 | 2.0 | — | 1.0 | 1.5 | 0.5 |
| 乳化剂T-85 | — | 1.5 | 1.0 | — | 2.0 |
| 磷酸三苯酯 | 1.6 | 1.8 | 2.0 | 1.2 | 1.0 |
| 丙酮 | 0.5 | 0.5 | 1.0 | — | 0.8 |
| 丁酮 | 0.8 | 0.5 | — | 0.6 | — |
| 乙酸乙酯 | — | 58.5 | 78.0 | 52.8 | 83.7 |
| 乙酸丁酯 | 86.1 | 24.2 | — | 29.9 | — |
实施例二：复合肥包膜方式1：
按照本发明的配方与生产方法，生产复合肥控释包膜剂；按照包膜剂质量:肥料质量为1:15的比例称量好包膜剂和市售普通粒状复合肥，将市售普通粒状复合肥放入转鼓包膜机或者圆盘包膜机中，开启包膜机，在温度-5℃～40℃条件下，用喷淋器向普通粒状复合肥喷淋包膜剂，边喷淋包膜剂边搅拌肥料，直至复合肥包膜均匀为止。包膜的复合肥包括普通粒状复合肥料、普通粒状复混肥料。
实施例三：复合肥包膜方式2：
按照本发明的配方与生产方法，生产复合肥控释包膜剂；在现有普通复合肥生产过程中的烘干工艺中包膜时，将先包膜剂放入带计量泵的喷淋器的储液箱中，在温度-5℃～40℃条件下，用喷淋器向正处于复合肥生产滚筒式烘干工艺中的普通粒状复合肥喷淋包膜剂，喷淋包膜剂时利用滚筒式烘干机转动肥料，实现边喷淋包膜剂边搅动肥料，按照肥料生产速度、通过调节喷淋包膜剂的速度来控制包膜剂质量:肥料质量为1:12，直至复合肥包膜均匀为止。包膜的复合肥包括普通粒状复合肥料、普通粒状复混肥料。
Claims (3)
1.复合肥控释包膜剂，由成膜剂、乳化剂、增韧剂、致孔剂和溶剂经溶解、混合配制而成，其特征在于：
（1）所述的成膜剂为聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或者二种配制的成膜剂，用量为总质量的8%～18%；
（2）所述的乳化剂为乳化剂T-60、乳化剂T-85中的一种或者二种，用量为总质量的1.0%～3.0%；
（3）所述的增韧剂为磷酸三苯酯，用量为总质量的0.6%～2.5%；
（4）所述的致孔剂为丙酮、丁酮中的一种或者二种，用量为总质量的0.5%～1.5%；
（5）所述的溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或者二种，用量为总质量至100%的余量。
2.根据权利要求1所述的复合肥控释包膜剂，其特征在于：包膜时，包膜剂质量与普通粒状复合肥质量比为1:9～19。
3.根据权利要求2所述的复合肥控释包膜剂，其特征在于：所述的普通粒状复合肥包括含有氮、磷、钾的粒状复合肥料或者粒状复混肥料。
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