CN104860751A - 一种双层包膜缓/控释肥料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双层包膜缓/控释肥料及其制备方法，属于农用缓/控释肥料技术领域。本发明的技术方案要点为：一种双层包膜缓/控释肥料，主要由以下重量份的原料制备而成：尿素50-60份、磷酸镁铵20-40份、淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂15-25份和粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液1-2份，该双层包膜缓/控释肥料的内核为尿素颗粒，内层包膜为磷酸镁铵，外层包膜为淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂。本发明还公开了该双层包膜缓/控释肥料的制备方法。本发明采用双层包膜，内层包膜保证了内核尿素的缓释性，外层包膜吸水后可以溶胀，在进一步调节肥料的缓释性的同时能够保持土壤的水份，延长灌溉周期，对提高我国的肥料和水的利用率具有双重意义。
Description
技术领域
本发明属于农用缓/控释肥料技术领域，具体涉及一种双层包膜缓/控释肥料及其制备方法。
背景技术
肥料是粮食增产的重要保障，当今世界上化肥对粮食增产的贡献率占50%。中国是世界上施肥最多的国家，但是目前我国的肥料利用率普遍偏低。据统计，化肥的当季利用率，氮约为30%-35%，磷约为10%-20%，钾约为35%-50%，其中氮肥的损失最为严重。养分的流失加速了湖泊富营养化和生态的失调，加剧了环境的污染。因此，提高肥料利用率具有重要意义。
缓/控释肥料针对营养元素的损失途径，作物的吸收特点，适当的控制养分的释放速度，尽可能地使肥料养分的释放速度和作物的吸收速度相吻合，减少肥料损失，提高其利用率。包膜肥料是缓/控释肥料的一种类型，按包膜材料的性质分为无机包膜材料和有机包膜材料，无机包膜肥料主要有包硫尿素、粘土矿物（硅藻土、高岭土、陶土等）包膜肥料，其成本低，缓释期短，包膜层厚度的增加会导致有效成分含量的降低；有机包膜肥料主要指聚合物包膜肥料，其缓释期长，成本高，但聚合物在土壤中不易降解。
水资源短缺是制约我国农业生产和发展的另一个重要因素。在中国，多年来采取传统的大水漫灌方式，造成我国农业用水的有效利用率仅为40%左右，远低于发达国家；且对自然降水利用率也较低，约为56%，每年都因干旱造成严重的粮食减产。
吸水剂能吸收自身重量的几十到几百倍的水，在植物周围形成一个保水区，并缓释地将水分释放出来，供植物吸收。同时，吸水性聚合物也能吸附营养元素，阻延其流失及向土壤深层的下渗。因此，吸水剂能够提高水分的利用率，实现节约用水，同时能够提高肥料的利用率，避免环境污染。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种双层包膜缓/控释肥料及其制备方法，该缓/控释肥料综合了无机物包膜和吸水性聚合物的优点，并通过包膜材料含量的不同调整缓释期，可以在作物整个生长期内提供所需的养分，提高了肥料及水分的利用率。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种双层包膜缓/控释肥料，其特征在于主要由以下重量份的原料制备而成：尿素50-60份、磷酸镁铵20-40份、淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂15-25份和粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液1-2份，该双层包膜缓/控释肥料的内核为尿素颗粒，内层包膜为磷酸镁铵，外层包膜为淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂。
本发明所述的双层包膜缓/控释肥料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）在包膜机中加入50-60重量份的平均粒径为2mm的尿素颗粒，喷入粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液将尿素颗粒表面均匀淋湿，将20-40重量份的磷酸镁铵加入到包膜机中，开始包膜，再次喷入粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液将颗粒表面均匀淋湿，继续包膜，如此反复进行直至磷酸镁铵全部包覆在尿素颗粒表面，其中粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液的使用量为1-2重量份；（2）将磷酸镁铵包膜后的尿素颗粒用雾化水均匀润湿后，将15-25重量份的淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂加入到包膜机中，开始包膜，再次用雾化水将颗粒表面均匀淋湿，继续包膜，如此反复进行直至淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂全部包覆在磷酸镁铵内层包膜的表面；（3）将包膜后的颗粒干燥，制得平均粒径为3mm，抗压强度为25-30N的白色肥料颗粒。
进一步限定，所述的淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂的具体制备过程为：将40重量份的玉米淀粉加入到反应釜中，加入蒸馏水，恒温80℃水浴中搅拌糊化20min，糊化完全后，将体系的温度降至40℃；加入50重量份用质量浓度为20%的氢氧化钠溶液中和的丙烯酸，中和度为60%，再加入0.2重量份的交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺和0.5重量份的引发剂过硫酸铵，然后将体系温度升至70℃恒温聚合1.5h，剪碎，70℃烘干，粉碎后过100目筛得到淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂。
本发明与其它包膜肥料相比，突出优点是：
1、该颗粒肥料采用双层包膜，内层包膜保证了内核尿素的缓释性，且通过该层厚度的改变可以调节肥料的缓释期，外层包膜是淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂，吸水后可以溶胀，不但可以进一步调节肥料的缓释性，而且能够保持土壤的水份，延长灌溉周期。
2、该颗粒肥料采用了以肥包肥的方式，内层的包膜材料是磷酸镁铵，其本身就是一种缓释肥料，与其它非肥料的包膜材料相比，能够不降低肥料的有效营养成分。
3、外层包膜材料是淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂，吸水倍率约为160g/g，且降解性好，不会造成土壤残留。
4、该双层包膜的缓/控释肥料可以用于花卉等经济作物，也可用于干旱缺水地区的大田作物，对提高我国的肥料和水的利用率具有双重意义。
附图说明
图1是本发明实施例2制备的双层包膜缓/控释肥料部分剖面的扫描电镜图，图2是本发明实施例1-3制备的双层包膜缓/控释肥料在土壤中氮的释放速率曲线。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
（1）淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂的制备
将40g玉米淀粉加入到反应瓶中，加入蒸馏水，恒温80℃水浴中搅拌糊化20min，糊化完全后，将体系的温度降至40℃；加入50g用质量浓度为20%的氢氧化钠溶液中和的丙烯酸，中和度为60%，再加入0.2g交联剂N, N-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸铵0.5g，然后将体系升温至70℃恒温聚合1.5h，剪碎，70℃烘干，粉碎后过100目筛得到淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂；
（2）双层包膜缓/控释肥料的制备
在包膜机中加入60g平均粒径为2mm的尿素颗粒，喷入粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液将尿素颗粒表面均匀淋湿，迅速将20g磷酸镁铵粉末加入包膜机中，转动一定时间后，再次喷入粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液将颗粒表面淋湿，继续包膜，如此反复进行，直到磷酸镁铵粉末全部包覆在尿素颗粒表面，其中粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液的使用量为1g；将磷酸镁铵包膜后的尿素颗粒用雾化水均匀润湿后，将25g淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂粉末加入到包膜机中，开始包膜，再次用雾化水将颗粒表面均匀淋湿，继续包膜，如此反复进行直至淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂全部包覆在磷酸镁铵内层包膜的表面；将包膜后的颗粒干燥，制得平均粒径为3mm，抗压强度为25-30N的白色肥料颗粒。
实施例2
（1）淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂的制备
将40g玉米淀粉加入到反应瓶中，加入蒸馏水，恒温80℃水浴中搅拌糊化20min，糊化完全后，将体系的温度降至40℃；加入50g用质量浓度为20%的氢氧化钠溶液中和的丙烯酸，中和度为60%，再加入0.2g交联剂N, N-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸铵0.5g，然后将体系升温至70℃恒温聚合1.5h，剪碎，70℃烘干，粉碎后过100目筛得到淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂；
（2）双层包膜缓/控释肥料的制备
在包膜机中加入60g平均粒径为2mm的尿素颗粒，喷入粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液将尿素颗粒表面均匀淋湿，迅速将30g磷酸镁铵粉末加入包膜机中，转动一定时间后，再次喷入粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液将颗粒表面淋湿，继续包膜，如此反复进行，直到磷酸镁铵粉末全部包覆在尿素颗粒表面，其中粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液的使用量为1.5g；将磷酸镁铵包膜后的尿素颗粒用雾化水均匀润湿后，将20g淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂粉末加入到包膜机中，开始包膜，再次用雾化水将颗粒表面均匀淋湿，继续包膜，如此反复进行直至淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂全部包覆在磷酸镁铵内层包膜的表面；将包膜后的颗粒干燥，制得平均粒径为3mm，抗压强度为25-30N的白色肥料颗粒。图1是本实施例制备的双层包膜缓/控释肥料部分剖面的扫描电镜图，从图1中可以清晰的看出三层结构，且中间包膜层的磷酸镁铵紧密均匀，没有贯通孔，可以保证样品的缓/控释性；外包膜层的吸水剂表面粗糙，有孔洞，可以保证样品有较快的吸水性能。
实施例3
（1）淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂的制备
将40g玉米淀粉加入到反应瓶中，加入蒸馏水，恒温80℃水浴中搅拌糊化20min，糊化完全后，将体系的温度降至40℃；加入50g用质量浓度为20%的氢氧化钠溶液中和的丙烯酸，中和度为60%，再加入0.2g交联剂N, N-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸铵0.5g，然后将体系升温至70℃恒温聚合1.5h，剪碎，70℃烘干，粉碎后过100目筛得到淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂；
（2）双层包膜缓/控释肥料的制备
在包膜机中加入50g平均粒径为2mm的尿素颗粒，喷入粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液将尿素颗粒表面均匀淋湿，迅速将40g磷酸镁铵粉末加入包膜机中，转动一定时间后，再次喷入粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液将颗粒表面淋湿，继续包膜，如此反复进行，直到磷酸镁铵粉末全部包覆在尿素颗粒表面，其中粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液的使用量为2g；将磷酸镁铵包膜后的尿素颗粒用雾化水均匀润湿后，将15g淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂粉末加入到包膜机中，开始包膜，再次用雾化水将颗粒表面均匀淋湿，继续包膜，如此反复进行直至淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂全部包覆在磷酸镁铵内层包膜的表面；将包膜后的颗粒干燥，制得平均粒径为3mm，抗压强度为25-30N的白色肥料颗粒。
试验效果：图2是双层包膜缓/控释肥料在土壤中氮的释放率，由图可以看出，随着内层包膜厚度的增加，缓释期也在延长，实施例1所得的样品5天释放了90%的氮，实施例2所得的样品11天释放了90%的氮，实施例3所得的样品15天释放了20%的氮。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。
Claims (3)
1.一种双层包膜缓/控释肥料，其特征在于主要由以下重量份的原料制备而成：尿素50-60份、磷酸镁铵20-40份、淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂15-25份和粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液1-2份，该双层包膜缓/控释肥料的内核为尿素颗粒，内层包膜为磷酸镁铵，外层包膜为淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂。
2.一种权利要求1所述的双层包膜缓/控释肥料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）在包膜机中加入50-60重量份的平均粒径为2mm的尿素颗粒，喷入粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液将尿素颗粒表面均匀淋湿，将20-40重量份的磷酸镁铵加入到包膜机中，开始包膜，再次喷入粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液将颗粒表面均匀淋湿，继续包膜，如此反复进行直至磷酸镁铵全部包覆在尿素颗粒表面，其中粘接剂质量浓度为10%的松香乙醇溶液的使用量为1-2重量份；（2）将磷酸镁铵包膜后的尿素颗粒用雾化水均匀润湿后，将15-25重量份的淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂加入到包膜机中，开始包膜，再次用雾化水将颗粒表面均匀淋湿，继续包膜，如此反复进行直至淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂全部包覆在磷酸镁铵内层包膜的表面；（3）将包膜后的颗粒干燥，制得平均粒径为3mm，抗压强度为25-30N的白色肥料颗粒。
3. 根据权利要求2所述的双层包膜缓/控释肥料的制备方法，其特征在于所述的淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂的具体制备过程为：将40重量份的玉米淀粉加入到反应釜中，加入蒸馏水，恒温80℃水浴中搅拌糊化20min，糊化完全后，将体系的温度降至40℃；加入50重量份用质量浓度为20%的氢氧化钠溶液中和的丙烯酸，中和度为60%，再加入0.2重量份的交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺和0.5重量份的引发剂过硫酸铵，然后将体系温度升至70℃恒温聚合1.5h，剪碎，70℃烘干，粉碎后过100目筛得到淀粉改性的聚丙烯酸吸水性树脂。
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