CN103524238B - 一种有机聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种有机聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法。其特点是，按质量百分含量计组成为：10-32%的聚酰胺固化剂，8-20%的石蜡，余量为脂环族环氧树脂。本发明提供了一种有机聚合物包衣材料，其价格低廉、无白色污染、能精确控制降解速率和时间，有疏水和阻水功能。本发明还提供了一种将有机聚合物、固化剂和封闭材料均匀的喷涂到各种颗粒肥料表面上，形成具有控释功能的一种有机聚合物做包衣的颗粒肥料的方法。用本发明方法制备的包衣肥料的养分释放期在2-3个月，在土壤中能促进膜壳的降解，不会破坏土壤结构及植物根系。包膜速度快，产量高，成本低等。

Description

一种有机聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法

技术领域

本发明涉及一种有机聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法。

背景技术

包衣肥料是以单质或复合肥的颗粒肥料为核心，表面涂覆一层低水溶性的无机物质或有机聚合物，或者应用化学方法将肥料均匀地融入分解在聚合物中，形成多孔网络体系，并且可以根据聚合物的降解情况预先设定各种机制和措施，使肥料养分释放规律与作物养分吸收基本同步的一种新型肥料；即在作物快速生长阶段其释放模式通常为促进释放，而在植物生长缓慢或停止的时候达到缓慢释放的模式，这样保证了肥料的释放模式和作物吸肥规律基本一致，从而达到提高肥效的目的，其对生物、环境和化学作用等因素不太敏感。

我国控释肥料的起源于20世纪70年代初，最初的研究主要集中在改善碳铵中氮素的挥发性上。1974年，中科院南京土壤研究所李庆选院士等人在碳铵中掺入5%的白云石熟粉，用对辊式造粒机造粒，在滚筒或圆盘中抛光后，用磷酸将颗粒肥料表面酸化，以溶解度较低的钙镁磷肥粉末包衣，熔融的石蜡-沥青进行封面后制成缓释碳铵包膜肥料，提供水稻生长需肥，具有良好的增产效果，不仅有效抑制了氨的挥发，而且具有较好的肥效，但未形成规模化生产。

进入80年代，随着我国农业生产中化肥的投入量不断加大，较低的肥料利用率低带来的环境问题加剧，缓控释肥料研究和利用势在必行。自1983年起，郑州工业大学许秀成等先后研制出三类以肥包肥的复合肥料：部分酸化磷矿包裹尿素、钙镁磷肥包裹尿素和磷酸铵钾包裹尿素，并己在全国推广，且远销欧美等国家。华南农业大学廖宗文等利用矿石黏土和工业废弃物开发了缓控释肥料，拓展了缓控释肥料的种类。主要包括利用食品加工废弃物制造有机/无机复合肥；通过对造纸废液木质素进行化学改性，将微量元素Zn、Mg等接到大分子骨架上制成有机微肥和木质素氮肥；将高岭土、蒙脱土等无机黏土作为新型缓控释材料生产包膜肥料。

到了20世纪90年代，缓控释肥料的研究不断完善，研究者们开始对有机高分子作为包膜材料和吸附性缓控释肥料进行探索和研究。南京大学吴春华等人首次以聚乙烯醇和淀粉为原料，经交联后制得包膜液，通过流化床给尿素颗粒包膜，制得了可降解包膜尿素。实验结果表明，该肥料缓释性能良好，具有吸水性、抗结块性，且价格适中。从1997年开始，山东农业大学经过多年的研究开发，已完成了热塑性树脂、热固性树脂、硫包膜、硫加树脂包膜等缓控释肥料的中试与示范，为缓控释肥料的推广奠定了一定的基础。多种作物的盆载和田间试验结果表明，所生产的缓控释肥料可以提高氮肥利用率30%-50%，在获得作物相同产量的情况下，可以减少三分之一以上的肥料施用量。兰州大学柳明珠等人结合西部地区的农业，创新性地将高吸水树脂作为包膜材料，制备了一系列具有吸水保水性、缓释性的多功能肥料。例如，在丙烯酸单体溶液中加入尿素和磷酸氢二铵，聚合后制得了缓释氮磷复合肥，利用吸水树脂的三维网络结构来控制营养元素的释放。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种控释肥料用的有机聚合物包衣材料，其来源广泛、价格低廉、对环境友好并且具有很好的控释性；

本发明的目的之二是提供一种用上述包衣材料包覆肥料的方法。

一种有机聚合物包衣材料，其特别之处在于，按质量百分含量计组成为：10-32%的聚酰胺固化剂，8-20%的石蜡，余量为脂环族环氧树脂。

进一步的，组成为13-18%的聚酰胺固化剂，8-15%的石蜡，余量为脂环族环氧树脂。

更进一步的，组成为14-17%的聚酰胺固化剂，11-18%的石蜡，余量为脂环族环氧树脂。

一种有机聚合物包衣材料包覆肥料的方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

a、首先将颗粒肥料置于悬流罐内，喷雾化水使颗粒肥料表面湿润，然后将凹凸棒黏土和提供磷钾养分的原料粉末加入悬流罐，使它们均匀的包裹在颗粒肥料表面，其中颗粒肥料、雾化水、凹凸棒黏土、提供磷钾养分的原料粉末重量比例为8～9:0.5～1.0:0.3～0.5:0.1～0.5；

b、将颗粒肥料预热到40-80℃；

c、将脂环族环氧树脂在密闭遮光罐内加热到40-60℃，然后通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的颗粒肥料表面；

d、将聚酰胺固化剂液体通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的颗粒肥料表面，从而使脂环族环氧树脂与聚酰胺固化剂在颗粒肥料表面进行反应后形成网状结构；

e、将熔融状态的液体石蜡均匀喷雾到颗粒肥料表面，冷却后即获得表面具有包衣材料的颗粒肥料；

在得到的表面具有包衣材料的颗粒肥料中，包衣材料所占的质量百分比为3-10%，而该包衣材料按质量百分含量计组成为10-32%的聚酰胺固化剂，8-20%的石蜡,余量为脂环族环氧树脂。

步骤a中颗粒肥料采用微量元素肥料、NPK复合肥、大颗粒尿素或硫酸钾颗粒，并且颗粒大小为2-4厘米。

步骤a中提供磷钾养分的原料粉末采用磷酸二氢钾或硝酸磷钾。

步骤e中液体石蜡的温度为120℃。

本发明提供了一种有机聚合物包衣材料，其价格低廉、无白色污染、能精确控制降解速率和时间，有疏水和阻水功能。本发明还提供了一种将有机聚合物、固化剂和封闭材料均匀的喷涂到各种颗粒肥料表面上，形成具有控释功能的一种有机聚合物做包衣的颗粒肥料的方法。用本发明方法制备的包衣肥料的养分释放期在2-3个月，在土壤中能促进膜壳的降解，不会破坏土壤结构及植物根系。包膜速度快，产量高，成本低等。本发明的一大特点是包覆膜组合物本体中添加了脂环族环氧树脂和聚酰胺固化剂，它们构建的膜壳在土壤中容易降解，不会破坏土壤和植物根系；另一特点是可以通过改变包衣材料中烷基环氧树脂枝节聚醚、聚酰胺固化剂和石蜡的比例和质量，来控制包衣肥料养分释放速度，满足客户的不同要求。本发明的包衣肥料与普通的包衣肥料相比，包衣材料原料来源广泛、价格低廉、膜壳易降解对环境友好，还具有能改良土壤结构、提高肥料利用率、包覆速度快、产量高的优点。

具体实施方式

为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的：

颗粒肥料以凹凸棒黏土为基质，凹凸棒黏土是高效粘结剂，可以将粉末状的其他元素肥料包裹在颗粒肥料表面，构成控释肥料核心，而且其含有丰富的元素，包括磷、钾、钙、镁、硅、铁、锰等；一种有机聚合物包衣材料是由脂环族环氧树脂、聚酰胺固化剂和石蜡组成，本发明的特殊之处在于包衣材料按质量比基本由48-82%的脂环族环氧树脂，10-32%的聚酰胺固化剂，8-20%的石蜡组成。

一种有机聚合物包衣材料的制备和包覆各种颗粒肥料的方法，依次按下述步骤进行：

a、首先将颗粒肥料在悬流罐内，喷适量雾化水把颗粒肥料表面湿润，将凹凸棒黏土和磷酸二氢钾或提供磷、钾等其它养分的的原料粉末加入悬流罐，将它们均匀的包裹在颗粒肥料表面；

b、将颗粒肥料预热到40—80℃；

c、将烷基环氧树脂枝节聚醚在密闭遮光罐内加热到40—60℃，然后通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的肥料表面；

d、将聚酰胺固化剂液体通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的肥料表面，脂环族环氧树脂与聚酰胺固化剂在肥料表面进行反应后形成网状结构；

e、将已熔融的液体石蜡均匀喷雾到肥料表面，冷却后即获得表面具有包衣材料的肥料。

下列实施例中采用的脂环族环氧树脂URV6105，购自湖北新景材料有限公司；聚酰胺固化剂ATREX115，购自江西艾图瑞克事业有限公司。

实施例1：

将200千克的2-4厘米的微量元素肥料颗粒（铜锌颗粒，10%铜，5%Zn，购自河南力浮科技有限公司）加入悬流罐中，按照颗粒肥料、雾化水、凹凸棒黏土、提供磷钾养分的原料粉末重量比例为9：0.5：0.3：0.2，喷雾化水把颗粒肥料表面湿润，将凹凸棒黏土和磷酸二氢钾粉末加入悬流罐，将它们均匀的包裹在颗粒肥料表面，加热至40℃，再将4千克脂环族环氧树脂在密闭遮光罐内加热到40℃，然后通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的肥料表面，再将1.5千克聚酰胺固化剂液体通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的肥料表面，经过35～50分钟后再将1.5千克已熔融（120℃）的液体石蜡均匀喷雾到肥料表面，冷却后即获得表面具有包衣材料的肥料。

所得有机聚合物包衣肥料的膜壳重量占肥料总重的3%，在25℃的土壤中或者水中，其养分可控制释放2个月。

实施例2：

将200千克的2-4厘米的肥料（大颗粒尿素）颗粒加入悬流罐中，按照颗粒肥料、雾化水、凹凸棒黏土、提供磷钾养分的原料粉末重量比例为9：0.5：0.3：0.2，喷雾化水把颗粒肥料表面湿润，将凹凸棒黏土和硝酸磷钾粉末加入悬流罐，将它们均匀的包裹在颗粒肥料表面，加热至60℃，再将9千克脂环族环氧树脂在密闭遮光罐内加热到50℃，然后通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的肥料表面，再将2.7千克聚酰胺固化剂液体通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的肥料表面，经过35～50分钟再将2.7千克120℃熔融的液体石蜡均匀喷雾到肥料表面，冷却后即获得表面具有包衣材料的肥料。

所得有机聚合物包衣肥料的膜壳重量占肥料总重的6%，在25℃的土壤中或者水中，其养分可控制释放3个月。

本发明通过改变包有机聚合物包衣材料中脂环族环氧树脂、聚酰胺固化剂和石蜡的比例和质量，来控制有机聚合物包衣肥料养分释放速度，按照本发明所提供的制备方法，即可获得具有控释功能的有机聚合物包衣肥料。凹凸棒黏土是一种一维方向为纳米结构的链层状硅酸盐黏土矿物,具有较大的比表面积和阳离子交换容量，有较强的吸附功能和丰富的元素含量，有利于降低肥料成本、改良土壤结构、提供微量元素和提高肥料利用效率、使作物健康快速生长，还具有环保、节能等社会综合效益。

Claims (2)

1. 一种有机聚合物包衣材料包覆肥料的方法，其特征在于，包括如下步骤：将200千克的2-4厘米的微量元素肥料即10%铜、5%Zn的铜锌颗粒加入悬流罐中，按照颗粒肥料、雾化水、凹凸棒黏土、提供磷钾养分的原料粉末重量比例为9：0.5：0.3：0.2，喷雾化水把颗粒肥料表面湿润，将凹凸棒黏土和磷酸二氢钾粉末加入悬流罐，将它们均匀的包裹在颗粒肥料表面，加热至40℃，再将4千克脂环族环氧树脂在密闭遮光罐内加热到40℃，然后通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的肥料表面，再将1.5千克聚酰胺固化剂液体通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的肥料表面，经过35～50分钟后再将1.5千克120℃已熔融的液体石蜡均匀喷雾到肥料表面，冷却后即获得表面具有包衣材料的肥料。

2. 一种有机聚合物包衣材料包覆肥料的方法，其特征在于，包括如下步骤：将200千克的2-4厘米的大颗粒尿素肥料颗粒加入悬流罐中，按照颗粒肥料、雾化水、凹凸棒黏土、提供磷钾养分的原料粉末重量比例为9：0.5：0.3：0.2，喷雾化水把颗粒肥料表面湿润，将凹凸棒黏土和硝酸磷钾粉末加入悬流罐，将它们均匀的包裹在颗粒肥料表面，加热至60℃，再将9千克脂环族环氧树脂在密闭遮光罐内加热到50℃，然后通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的肥料表面，再将2.7千克聚酰胺固化剂液体通过压力喷嘴，以雾化的形式均匀地喷涂到悬流罐内已预热的肥料表面，经过35～50分钟再将2.7千克120℃熔融的液体石蜡均匀喷雾到肥料表面，冷却后即获得表面具有包衣材料的肥料。