CN104030802A - 一种包膜控释肥及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包膜控释肥及其制备方法。该包膜肥料由肥料颗粒和聚合物包膜层组成；其中聚合物包膜层材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂和介孔分子筛制得；所述介孔分子筛质量为所述聚合物包膜层材料质量的0.05％-10％；所述介孔分子筛选自含孔道结构的分子筛和无孔道结构的分子筛原粉中的至少一种。本发明提供的包膜控释肥利用具有纳米限域效应的介孔分子筛和聚氨酯基体的相互作用达到提高膜层对养分的控释性能的目的。

Description

一种包膜控释肥及其制备方法

技术领域

本发明属于化学领域，具体涉及肥料领域中的控释肥领域，更具体涉及一种包膜控释肥及其制备方法。

背景技术

包膜控释肥是指能够根据植物不同生长阶段的营养需求特点，调节养分的释放速率及供应强度，使其养分释放模式与作物吸肥规律同步的新型肥料，其应用不但提高了肥料的利用率，而且减少了化学肥料对环境造成的污染。

目前，按照制备工艺的不同，包膜控释肥主要分为有机溶剂型、水型和原位反应成膜型三种。有机溶剂型是将聚烯烃或回收的废旧塑料高温溶解在有机溶剂中，再喷涂到肥料表面成膜制成。由于聚合物溶液含有大量溶剂，在制备过程中对设备密封和溶剂回收等有严格要求，而且该技术的设备产能相对偏低不利于降低控释肥的成本和售价。

水型包膜控释肥虽然采用的是绿色生产工艺，但是水基聚合物包膜剂的研发尚存在一些不足。一方面，目前的包膜剂溶液形成膜层的水渗透性较强，控释效果不理想；另一方面，包膜过程中水分在肥料颗粒表面容易形成高湿性环境，部分肥料溶解再结晶将导致聚合物膜层严重受损，从而破坏控释效果。

近年来，国内外越来越多的研究单位将重点放在原位反应成膜型控释肥上：即将小分子单体直接在肥料表面反应成膜制备包膜控释肥，这种技术的设备简单且操作易实现连续化生产，有利于降低控释肥的成本和售价。考虑到聚氨酯具有高弹性、耐磨性卓越、机械性能和耐化学品性良好等优点，已成为反应成膜型包膜控释肥所采用的主体材料。拜耳公司的Markusch等人分别在专利US6364925B1和US6358296B1中描述了蓖麻油-聚醚多元醇基聚氨酯控释肥和油脂多元醇基聚氨酯控释肥。加拿大Agrium公司在专利WO2004/011395中公开了一种利用无机细粉如磷矿粉提高聚氨酯膜层力学性能的方法。Whittington在专利US7452399B2中也报道过一种添加粉末降粘剂的聚氨酯包膜肥料，购于Cimbar公司的硫酸钡粉末可以提高聚氨酯包膜层的力学性能从而延长营养释放期。这些外添加剂的引入虽然在某种程度上改善了膜层的力学性能，但由于添加剂与聚氨酯间界面结合力弱，实际上起到了开孔剂的作用。宫涛等在专利CA200910227875.4中公开了一种预聚体法制备聚氨酯聚脲包膜肥料的方法。专利中报道在预聚体制备过程中加入了起改性作用的环氧树脂。为了实现包膜层在土壤中的生物降解，胡树文等在专利CA200810116876.7中公开了一种向多元醇加入可降解功能单体如单宁的可降解型聚氨酯包膜控释肥料。

虽然研究者们已对聚氨酯类原位反应成膜型包膜控释肥进行了大量的研究，但是在制备过程中仍存在一些难点：由于原料间的反应速率和程度不易控制，使得聚氨酯的均一程度较差，导致膜层出现了很多缺陷，从而严重影响了膜层的控释性能，要想制备同时具备良好控释性和低包膜率的反应成膜型聚氨酯包膜控释肥仍存在一定的困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米限域条件下原位反应成膜型包膜控释肥及其制备方法。

本发明提供的纳米限域条件下原位反应成膜型包膜控释肥，由肥料颗粒和包裹在所述肥料颗粒表面的聚合物包膜层组成；其中，构成所述聚合物包膜层的材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂和介孔分子筛制备而得；

或者，构成所述聚合物包膜层的材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂、介孔分子筛和反应助剂制备而得。

上述包膜控释肥中，所述肥料为尿素或复合肥；其中，所述复合肥中氮磷钾的质量比可为15：15：15或21：11：13；其中，氮磷钾的质量比为15：15：15可为撒可富复合肥；

所述聚合物包膜层的质量为所述肥料颗粒质量的2-10％，具体可为2.4％、3.3％、4.3％、4.6％、5％、5.1％、5.9％、7.9％、8.9％；

所述异氰酸酯选自多亚甲基多苯基多异氰酸酯、萘二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、液化MDI、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、HDI三聚体、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和二甲基联苯二异氰酸酯中的至少一种；

所述多元醇选自聚醚多元醇、植物油多元醇、聚酯多元醇和聚烯烃多元醇中的至少一种，更具体选自苯酐聚酯多元醇、聚四氢呋喃二醇、聚醚三醇、聚醚二醇、蓖麻油、大豆油多元醇、聚己内酯二醇、二聚体聚酯二醇、聚碳酸酯二醇和端羟基聚丁二烯中的至少一种；

所述多元醇的相对分子质量为100～5000，优选200～3000，更优选300～2000，具体为500、1000、2000、3000；

所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二硫醇二烷基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡、单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二甲基环己胺、二甲基十六胺、三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基亚氨基二丙基胺、羧酸铋、异辛酸钾、醋酸钾和油酸钾中的至少一种；

所述介孔分子筛选自含孔道结构的分子筛和无孔道结构的分子筛原粉中的至少一种，平均粒径为50-5000nm，优选为50-1000nm，更优选为50-500nm；

其中，所述介孔分子筛具体为平均粒径为500nm的不含孔道结构的介孔分子筛SBA-3原粉、平均粒径为50nm的不含孔道结构的介孔分子筛SBA-15原粉、平均粒径为500nm的不含孔道结构的介孔分子筛SBA-16原粉、平均粒径为500nm的具有孔道结构的介孔分子筛SBA-3、平均粒径为1μm的具有孔道结构的介孔分子筛SBA-15或平均粒径为500nm的具有孔道结构的介孔分子筛SBA-16；

所述异氰酸酯中的异氰酸根基团与多元醇中的羟基基团的摩尔比[NCO]：[OH]为0.8-4.0：1，优选为0.9-3.0：1，具体为1.07：1、1.21：1、1.19：1、2.35：1、2：1、3.75：1、2.63：1、0.90：1、0.80：1；

所述催化剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0.01-1.5％，优选为0.02-1％；

所述介孔分子筛的质量为所述聚合物包膜层质量的0.05-10％，优选为1.5-5％。

所述反应助剂由助成膜剂、流平剂和除水剂中的至少一种组成；其中，

所述助成膜剂选自石蜡、微晶蜡、氯化石蜡、石油树脂、α-烯烃、聚乙烯蜡、EVA蜡、沥青和硅蜡中的至少一种；

所述流平剂选自有机硅和丙烯酸酯聚合物中的至少一种；

所述除水剂选自对甲基苯磺酰异氰酸酯、沸石分子筛和噁唑烷中的至少一种。

其中，所述助成膜剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0.5-20％，优选为2-10％；

所述流平剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0-3％，且不为0，优选为0.05-1.5％；

所述除水剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0-5％，且不为0，优选为0.5-3％。

所述包膜控释肥的释放期为32天、35天、45天、58天、60天、65天、72天、93天或32-93天；

本发明提供的制备上述包膜控释肥的方法，包括如下步骤：

将肥料颗粒置于转鼓或流化床中预热至70-90℃，将由A料和B料组成的原料分别预热至熔融状态，再同时雾化喷涂到预热后的肥料颗粒表面，得到所述包膜控释肥；

其中，所述原料为构成所述聚合物包膜层的材料或由构成所述聚合物包膜层的材料和所述反应助剂组成；

所述A料中含有多元醇，所述B料中含有异氰酸酯；

所述A料具体为A1料至A4料中的任意一种；

其中，所述A1料具体由所述多元醇、催化剂、介孔分子筛和除水剂组成；

所述A2料由所述多元醇、催化剂和除水剂组成；

所述A3料由所述多元醇、催化剂和介孔分子筛组成；

所述A4料由所述多元醇、催化剂和介孔分子筛组成；

所述B料具体为B1料至B4料中的任意一种；

其中，所述B1料由所述异氰酸酯、助成膜剂和流平剂组成；

B2料由所述异氰酸酯、介孔分子筛和下述两类反应助剂中的至少一种组成：助成膜剂和流平剂；

B3料由所述异氰酸酯和助成膜剂组成；

B4料为异氰酸酯。

本发明针对现有技术中膜层质量差的问题，利用具有纳米限域效应的介孔分子筛和聚氨酯基体的相互作用达到提高膜层对养分的控释性能的目的。

附图说明

图1为包膜1和包膜1-1的热重曲线。

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。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

下述实施例中所用平均粒径为500nm的不含孔道结构的介孔分子筛SBA-3原粉按照如下方法制备而得：

将7.26g十六烷基三甲基溴化铵和2.3g F127(EO106PO70EO106)溶于600g质量分数为5％的盐酸溶液中，在40℃下充分搅拌，待表面活性剂完全溶解后，加入105g正硅酸甲酯，在室温下连续搅拌2小时，得到透明溶胶，再经过滤和80℃烘箱中干燥而得；将该原粉放入540℃马弗炉中焙烧6小时即得平均粒径为500nm的具有孔道结构的介孔分子筛SBA-3；

所用平均粒径为50nm的不含孔道结构的介孔分子筛SBA-15原粉按照如下方法制备而得：

将2g P123(EO20PO70EO20)和0.2g十六烷基三甲基溴化铵溶于15g水和45g摩尔分数为2mol/L的盐酸溶液中，在40℃下充分搅拌，待表面活性剂完全溶解后，加入5.8g正硅酸乙酯，在室温下连续搅拌24小时后，装入反应釜放入100℃烘箱中静置晶化24小时，再经过滤和室温干燥而得；将该原粉放入540℃马弗炉中焙烧6小时，即得平均粒径为50nm的含孔道结构的介孔分子筛SBA-15；

所用平均粒径为500nm的不含孔道结构的介孔分子筛SBA-16原粉按照如下方法制备而得：

将2.59g F127溶解在120mL去离子水中，在45℃下充分搅拌，待其溶解后，滴加2mL浓硫酸(98％)，磁力搅拌20分钟后，滴加9.3mL正丁醇，再搅拌1小时后加入5mL正丁酸乙酯，继续搅拌24小时后，装入反应釜放入100℃烘箱中静置晶化24小时，再经过滤和室温干燥而得；将该原粉放入540℃马弗炉中焙烧6小时，即得平均粒径为500nm的含孔道结构的介孔分子筛SBA-16。

1)包膜材料控释性能的测试

包膜材料控释性能的测试采用水浸泡法。称取5g包膜肥料置于100目的尼龙网袋中，封口后将袋置入盛有250mL蒸馏水中的塑料容器中，密封后，放入25℃恒温培养箱中，分别于1、3、7、15、30、60和90天取样测定养分溶出数据。氮溶出采用分光光度法测定。

养分释放期是指包膜控释肥在25℃水中累积释放率达80％所需的天数。

初期溶出率(％)＝第一天累积溶出的养分量/试样中该养分的含量×100％

2)包膜的热重分析TG

采用TG测试包膜层在温度变化过程中的物理化学变化，以便考察介孔分子筛与聚氨酯间的相互作用，在德国耐驰公司的NETZSCH STA449C型热重分析仪上进行。测试条件为：载气为Ar，升温速率为10℃/min，温度范围为30～600℃。

实施例1、

称取1kg尿素颗粒，置于流化床中，预热至85℃；

将0.96g干燥的平均粒径为1μm的具有孔道结构的介孔分子筛SBA-15(购于南京先丰纳米材料科技有限公司)加入装有30g苯酐聚酯多元醇(购于北京思科瑞，牌号为SKR-T5，相对分子质量为500)、0.024g催化剂二月桂酸二丁基锡和0.24g除水剂对甲基苯磺酰异氰酸酯(购于德国拜耳公司，牌号为Additive T1)的加热釜中，熔融恒温至95℃，并在机械力搅拌的强力作用下使介孔分子筛分散均匀，获得A1料；

称取1.2g助成膜剂石蜡和0.15g流平剂有机硅D4(八甲基环四硅氧烷，购于道康宁)置于加热釜中，并按照[NCO]与[OH]的摩尔比为1.07：1的比例添加16gMDI(购于烟台万华聚氨酯有限公司)，搅拌均匀并熔融恒温至95℃，获得B1料；

将A1料和B1料同时雾化喷涂到预热的颗粒肥料表面，保温3-5分钟。先将热源取出，再缓慢冷却，得到本发明提供的包膜控释肥，相应的包膜记为“包膜1”。

该包膜控释肥中，聚合物包膜层的质量为48.5g，占尿素颗粒质量的4.6％；

采用水浸泡法测定其控释性能，初期溶出率为0.6％，养分释放期为65天。

对照例1、

与实施例1基本相同，不同之处为不含介孔分子筛，得到作为对照的包膜控释肥，相应的包膜记为“包膜1-1”。

采用水浸泡法测定其控释性能，初期溶出率为6.2％，养分释放期为31天。

由上可知，通过向包膜液中加入少量的介孔分子筛，可明显改善包膜控释肥的养分溶出性能，初期溶出率降低了5.6个百分点，养分释放控释期延长了一个多月。

为了考察实施例1和对照例1的包膜层在温度变化过程中的物理化学变化进行了TG分析，结果如图1所示。可以看出，包膜1与包膜1-1的起始失重温度均为240℃，这一温度是氨基甲酸酯的分解温度。相比于包膜1-1，包膜1在分解开始后的失重速率变缓，说明聚氨酯与介孔分子筛复合后，改善了包膜的耐热性能，这主要是介孔分子筛与聚氨酯链之间存在相互作用。

实施例2、

称取1kg尿素颗粒，置于转鼓中，预热至75℃；

将0.56g干燥的平均粒径为1μm的不含孔道结构的介孔分子筛SBA-15原粉加入装有24g聚四氢呋喃二醇(购于德国BASF公司，牌号为PolyTHF1000，相对分子质量为1000)和0.018g有机锡催化剂(二醋酸二丁基锡：二月桂酸二丁基锡的质量比为1：9)的加热釜中，熔融恒温至90℃，并在机械力搅拌的强力作用下使介孔分子筛分散均匀，获得A3料；

称取2.2g助成膜剂微晶蜡，并按照[NCO]与[OH]的摩尔比为1.21：1的比例添加18g液化MDI(购于烟台万华，型号为PMM-10)，置于加热釜中搅拌均匀并熔融恒温至90℃，获得B3料；

将A3料和B3料同时雾化喷涂到预热的颗粒肥料表面，保温3-5分钟。先将热源取出，再慢慢冷却，得到本发明提供的包膜控释肥。

该包膜控释肥中，聚合物包膜层的质量为44.8g，占尿素颗粒质量的4.3％；

采用水浸泡法测定其控释性能，初期溶出率为1.6％，养分释放期为35天。

实施例3、

称取1kg撒可富复合肥(N-P-K：15-15-15)，置于转鼓中，预热至90℃；

将1.59g干燥的平均粒径为500nm的不含孔道结构的介孔分子筛SBA-3原粉加入装有15g聚醚三醇和20g聚醚二醇(购于江苏钟山化工，牌号分别为N330和N220，相对分子质量分别为3000和2000)和0.012g催化剂辛酸亚锡的加热釜中，熔融恒温至90℃，并在超声波作用下使介孔分子筛分散均匀，获得A4料；

称取1.6g助成膜剂微晶蜡和0.03g流平剂有机硅(购于德国毕克化学，牌号为BYK-LPG7018)，并按照[NCO]与[OH]的摩尔比为1.19：1的比例添加15.7g多亚甲基多苯基多异氰酸酯(购于德国拜耳公司，牌号为Desmodur44V20L)，置于加热釜中搅拌均匀并熔融恒温至90℃，获得B1料；

将A4料和B1料同时雾化喷涂到预热的颗粒肥料表面，保温3-5分钟。先将热源取出，再缓慢冷却，得到本发明提供的包膜控释肥。

该包膜控释肥中，聚合物包膜层的质量为53.9g，占复合肥颗粒质量的5.1％；

采用水浸泡法测定其控释性能，初期溶出率为0.3％，养分释放期为58天。

实施例4、

称取1kg尿素颗粒，置于流化床中，预热至90℃；

将2.4g干燥的平均粒径为500nm的具有孔道结构的介孔分子筛SBA-3加入装有10g蓖麻油(相对分子质量为933)、20g聚己内酯二醇(购于英国Solvay Interox公司，牌号为CAPA2100，相对分子质量为1000)、0.024g催化剂三亚乙基二胺和0.5g除水剂沸石分子筛(购于法国Atofina公司，牌号为Siliporite SA1720)的加热釜中，熔融恒温至100℃，并在机械力搅拌的强力作用下使介孔分子筛分散均匀，获得A1料；

称取1.5g助成膜剂EVA蜡，并按照[NCO]与[OH]的摩尔比为2.35：1的比例添加18g异佛尔酮二异氰酸酯，置于加热釜中搅拌均匀并熔融恒温至100℃，获得B3料；

将A1料和B3料同时雾化喷涂到预热的颗粒肥料表面，保温3-5分钟。先将热源取出，再慢慢冷却，得到本发明提供的包膜控释肥。

该包膜控释肥中，聚合物包膜层的质量为52.4g，占尿素颗粒质量的5％；

采用水浸泡法测定其控释性能，初期溶出率为0.8％，养分释放期为60天。

实施例5、

称取1kg尿素颗粒，置于转鼓中，预热至85℃；

称取9.2g大豆油多元醇(购于美国USSC公司，牌号为Soyoyl R137，相对分子质量约为530)、9g聚醚二醇(购于江苏钟山化工，牌号为N220)、0.3g催化剂二硫醇二烷基锡和0.03g除水剂噁唑烷(购于美国Angus化学公司，牌号为Zoldine MS-Plus)置于加热釜中搅拌均匀并熔融恒温至95℃，获得A2料；

称取0.15g干燥的SBA-15原粉、3g助成膜剂石油树脂和0.03流平剂有机硅(购于德谦企业股份有限公司，牌号为431)，并按照[NCO]与[OH]的摩尔比为2：1的比例添加9g萘二异氰酸酯，置于加热釜中熔融恒温至95℃，并在超声波作用下混合均匀，获得B2料；

将A2料和B2料同时雾化喷涂到预热的颗粒肥料表面，保温3-5分钟。先将热源取出，再缓慢冷却，得到本发明提供的包膜控释肥。

该包膜控释肥中，聚合物包膜层的质量为33.8g，占尿素颗粒质量的3.3％；

采用水浸泡法测定其控释性能，初期溶出率为1.2％，养分释放期为45天。

实施例6、

称取1kg尿素颗粒，置于转鼓中，预热至85℃；

将1.2g干燥的平均粒径为50nm的含孔道结构的介孔分子筛SBA-15加入装有42g二聚体聚酯二醇(购于Croda公司，牌号为Priplast3191，相对分子质量为1700)、0.6g催化剂异辛酸钾和0.6g除水剂沸石分子筛4A的加热釜中，熔融恒温至95℃，并在机械力搅拌的强力作用下使介孔分子筛分散均匀，获得A1料；

称取3g助成膜剂沥青，并按照[NCO]与[OH]的摩尔比为3.75：1的比例添加15.6g六亚甲基二异氰酸酯，置于加热釜中搅拌均匀并熔融恒温至95℃，获得B3料；

将A1料和B3料同时雾化喷涂到预热的颗粒肥料表面，保温3-5分钟。先将热源取出，再慢慢冷却，得到本发明提供的包膜控释肥。

该包膜控释肥中，聚合物包膜层的质量为63g，占尿素颗粒质量的5.9％；

采用水浸泡法测定其控释性能，初期溶出率为0.5％，养分释放期为72天。

实施例7、

称取1kg撒可富复合肥(N-P-K：15-15-15)，置于流化床中，预热至85℃；

称取17.2g聚碳酸酯二醇(购于日本旭化成，牌号为T5651，相对分子质量为1000)、51.3g聚醚二醇N210(购于江苏钟山化工，相对分子质量为1000)、0.98g催化剂三乙醇胺和0.18g除水剂噁唑烷(购于英国ICL公司，牌号为Incozol3)置于加热釜中搅拌均匀并熔融恒温至95℃，获得A2料；

称取0.5g干燥的SBA-16原粉和1.8g助成膜剂硅蜡(广州斯洛柯，牌号为Silok264-70)，并按照[NCO]与[OH]的摩尔比为2.63：1的比例添加26g甲苯二异氰酸酯，置于加热釜中熔融恒温至95℃，并在超声波作用下混合均匀，获得B2料；

将A2料和B2料同时雾化喷涂到预热的颗粒肥料表面，保温3-5分钟。先将热源取出，再慢慢冷却，得到本发明提供的包膜控释肥。

该包膜控释肥中，聚合物包膜层的质量为98g，占复合肥颗粒质量的8.9％；

采用水浸泡法测定其控释性能，初期溶出率为0.3％，养分释放期为93天。

实施例8、

称取1kg复合肥(深圳芭田生态工程股份有限公司，N-P-K：21-11-13)，置于流化床中，预热至95℃；

称取12g端羟基聚丁二烯(购于法国Atofina公司，牌号为Poly bd R-20LM，相对分子质量为1200)、0.42g除水剂沸石分子筛4A、0.19g除水剂对甲基苯磺酰异氰酸酯和0.18g催化剂羧酸铋置于加热釜中，熔融恒温至95℃，获得A2料；

称取0.46g干燥的平均粒径为500nm的含孔道结构的介孔分子筛SBA-16、2.51g聚乙烯蜡和0.3g流平剂丙烯酸酯聚合物(购于德国毕克化学，牌号为BYK-361N)，并按照[NCO]与[OH]的摩尔比为0.90：1的比例添加8.7g液化MDI(购于德国Bayer公司，牌号为Desmodur PF)，置于加热釜中搅拌均匀并熔融恒温至95℃，并在机械力搅拌的强力作用下混合均匀，获得B2料；

将A2料和B2料同时雾化喷涂到预热的颗粒肥料表面，保温3-5分钟。先将热源取出，再慢慢冷却，得到本发明提供的包膜控释肥。

该包膜控释肥中，聚合物包膜层的质量为24.8g，占尿素颗粒质量的2.4％；

采用水浸泡法测定其控释性能，初期溶出率为2.5％，养分释放期为32天。

实施例9、

称取1kg尿素颗粒，置于流化床中，预热至85℃；

将3.71g干燥的平均粒径为1μm的具有孔道结构的介孔分子筛SBA-15(购于南京先丰纳米)加入装有30g苯酐聚酯多元醇(购于北京思科瑞，牌号为SKR-T5，相对分子质量为500)、17g聚醚多元醇(购于天津石化，牌号为TAE-305，相对分子质量为400)和0.03g催化剂辛酸亚锡的加热釜中，熔融恒温至95℃，并在机械力搅拌的强力作用下使介孔分子筛分散均匀，获得A4料；

按照[NCO]与[OH]的摩尔比为0.80：1的比例称取28g多亚甲基多苯基多异氰酸酯(购于德国拜耳公司，牌号为Desmodur44V20L)，搅拌均匀并熔融恒温至95℃，获得B4料；

将A4料和B4料同时雾化喷涂到预热的颗粒肥料表面，保温3-5分钟。先将热源取出，再缓慢冷却，得到本发明提供的包膜控释肥。

该包膜控释肥中，聚合物包膜层的质量为78.7g，占尿素颗粒质量的7.9％；

采用水浸泡法测定其控释性能，初期溶出率为6.5％，养分释放期为35天。

Claims (8)

1.一种包膜控释肥，由肥料颗粒和包裹在所述肥料颗粒表面的聚合物包膜层组成；其特征在于：构成所述聚合物包膜层的材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂和介孔分子筛制备而得；

或者，构成所述聚合物包膜层的材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂、介孔分子筛和反应助剂制备而得。

2.根据权利要求1所述的包膜控释肥，其特征在于：所述聚合物包膜层的质量为所述肥料颗粒质量的2-10％。

3.根据权利要求1或2所述的包膜控释肥，其特征在于：所述肥料为尿素或复合肥；

所述异氰酸酯选自多亚甲基多苯基多异氰酸酯、萘二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和二甲基联苯二异氰酸酯中的至少一种；

所述多元醇选自聚醚多元醇、植物油多元醇、聚酯多元醇和聚烯烃多元醇中的至少一种；所述多元醇的相对分子质量为100～5000，优选200～3000，更优选300～2000；

所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二硫醇二烷基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡、单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二甲基环己胺、二甲基十六胺、三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基亚氨基二丙基胺、羧酸铋、异辛酸钾、醋酸钾和油酸钾中的至少一种；

所述介孔分子筛选自含孔道结构的分子筛和无孔道结构的分子筛原粉中的至少一种，平均粒径为50-5000nm，优选为50-1000nm，更优选为50-500nm。

4.根据权利要求1-3所述的包膜控释肥，其特征在于：所述异氰酸酯中的异氰酸根基团与多元醇中的羟基基团的摩尔比为0.8-4.0：1，优选为0.9-3.0：1；

所述催化剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0.01-1.5％，优选为0.02-1％；

所述介孔分子筛的质量为所述聚合物包膜层质量的0.05-10％，优选为1.5-5％。

5.根据权利要求1-4任一所述的包膜控释肥，其特征在于：所述反应助剂由助成膜剂、流平剂和除水剂中的至少一种组成；其中，

所述助成膜剂选自石蜡、微晶蜡、氯化石蜡、石油树脂、α-烯烃、聚乙烯蜡、EVA蜡、沥青和硅蜡中的至少一种；

所述流平剂选自有机硅和丙烯酸酯聚合物中的至少一种；

所述除水剂选自对甲基苯磺酰异氰酸酯、沸石分子筛和噁唑烷中的至少一种。

6.根据权利要求1或5任一所述的包膜控释肥，其特征在于：所述助成膜剂的 质量为所述聚合物包膜层质量的0.5-20％，优选为2-10％；

所述流平剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0-3％，且不为0，优选为0.05-1.5％；

所述除水剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0-5％，且不为0，优选为0.5-3％。

7.根据权利要求1-6任一所述的包膜控释肥，其特征在于：所述包膜控释肥的释放期为32-93天。

8.一种制备权利要求1-7任一所述包膜控释肥的方法，包括如下步骤：

将肥料颗粒置于转鼓或流化床中预热至70-90℃，将由A料和B料组成的原料分别预热至熔融状态，再同时雾化喷涂到预热后的肥料颗粒表面，得到所述包膜控释肥；

其中，所述原料为构成所述聚合物包膜层的材料或由构成所述聚合物包膜层的材料和所述反应助剂组成；

所述A料中含有多元醇，所述B料中含有异氰酸酯；

所述A料具体为A1料至A4料中的任意一种；

其中，所述A1料具体由所述多元醇、催化剂、介孔分子筛和除水剂组成；

所述A2料由所述多元醇、催化剂和除水剂组成；

所述A3料由所述多元醇、催化剂和介孔分子筛组成；

所述A4料由所述多元醇、介孔分子筛和催化剂组成；

所述B料具体为B1料至B4料中的任意一种；

其中，所述B1料由异氰酸酯、助成膜剂和流平剂组成；

B2料由异氰酸酯、介孔分子筛和下述两类反应助剂中的至少一种组成：助成膜剂和流平剂；

B3料由异氰酸酯和助成膜剂组成；

B4料为异氰酸酯。