CN105061054B - 一种包膜缓控释肥及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包膜缓控释肥，其中，构成包膜缓控释肥的组分如下：复合肥料80‑85份，高分子吸水树脂5‑7份，高分子多糖0.4‑0.6份、无机包膜成分1‑2份，成膜助剂5‑7份，增塑剂1.8‑2.2份，交联剂0.8‑1.2份；本发明生产工艺简单、有效促生，肥料释放可供范围更广。本发明成膜过程中引入了有机薄膜成分(高分子吸水树脂)和无机薄膜成分，其中无机薄膜成分可与有机薄膜成分产生化学反应，实现常温下快速成膜，对肥料包膜的厚度和薄膜强度可通过喷膜量和添加成膜助剂的量实现调控，以实现肥料释放速率与作物生长速率的一致性。

Description

一种包膜缓控释肥及其制造方法

技术领域：

本发明涉及农业缓释肥料技术领域，尤其涉及包膜缓控释肥及其制造方法。

背景技术：

近些年来农业生产中化肥的大量施用造成了大量的经济损失并产生了一系列的环境问题。首先，高施肥水平导致了低的肥料利用率，我国化肥的当季利用率普遍较低，氮约为30％-50％，磷约为10％-20％，钾约为35％-50％，造成了严重的资源浪费和经济损失。其次，由于不合理施肥，土壤结构遭到破坏，土壤板结、耕层变浅、保水保肥能力变差现象日益严重，使得化肥的增产效益也在下降。此外，未被利用的化肥转移到自然水体中造成水体富营养化，严重威胁着自然生态环境和人类健康。开发新型功能肥料改变施肥方式已成为农业可持续发展首要问题之一。

缓控释肥料作为一种新型功能肥料，越来越受到肥料研究者的重视。缓控释肥料可以缓慢释放养分来满足作物的营养需求，因此有效避免了传统速溶肥料易流失的缺点，大大提高了化肥的利用率，有效地减少了过度施用化肥带来的环境污染。此外，缓控释肥料可以实现一次施肥的目的，节约劳动力成本，促进农民增收。

现有技术中，中国专利201110253033.3公开了一种树脂包膜缓控释肥及其制备方法，其构成为吸水性树脂(氯醋树脂或氯醚树脂)成膜助剂(滑石粉、沸石粉、聚乙烯醇、液体石蜡、石油树脂)。再如中国专利201210263352.7公开了一种硫加树脂双膜腐殖酸缓控释肥，采用树脂包膜尿素和硫包膜尿素作为包膜材料。中国专利201210472172.X公开了一种以聚乙烯醇缩甲醛和钠基膨润土为主的缓释肥料。中国专利201010594306.5公开了一种淀粉膜改性后的包膜缓控释肥，将淀粉与聚乙烯醇混合并添加聚乙二醇和甘油增塑剂，经过塑化搅拌后即得。中国专利201310753674.4公开了一种含大豆多元醇的生物可降解缓控释包膜材料，在薄膜制备过程中需要使用剧毒物质异氰酸酯，其环保问题有待解决。

本发明希望在现有技术基础上获得一种生产工艺更为简便，有效促生且环保的包膜缓控释肥。针对目前缓控释肥生产工艺复杂、生产成本稍高和部分生产工艺不够环保的问题，发明一种生产工艺简便、环保的包膜缓控释肥及其制造方法。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种生产工艺简单、有效促生，肥料释放可供范围更广的一种包膜缓控释肥及其制造方法。

为了实现本发明目的，本发明公开了一种包膜缓控释肥，其中，构成包膜缓控释肥的组分如下：

复合肥料80-85份，高分子吸水树脂5-7份，高分子多糖0.4-0.6份、无机包膜成分1-2份，成膜助剂5-7份，增塑剂1.8-2.2份，交联剂0.8-1.2份；

所述复合肥料含有烤磷酸二氢钾、硝酸钾、硫酸钾、钼酸铵，各组分占复合肥料总重的重量百分比如下：磷酸二氢钾24-26％、硝酸钾14-16％、硫酸钾0.4-0.6％、钼酸铵58-60％；

所述高分子吸水树脂成分为高分子吸水树脂聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠中的任一一种或几种；

所述高分子多糖为：羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸钠(SA)、壳聚糖或明胶中的任意一种或两种；

所述无机包膜成分为CaCl₂、Al₂(SO₄)₃、Ca(NO₃)₂中的任一一种或几种；

所述成膜助剂为丁醇、辛醇或甘油中的任一一种或几种；

所述增塑剂为硅溶胶、硅烷偶联剂、硅酸钠中的任一一种或几种；

所述交联剂为戊二醛和/或乙二醛。

本发明的包膜缓控释肥的制造方法，其中，具体制作方法如下：

高分子吸水树脂配置成质量百分比为2-3％的溶液，

无机包膜成分溶解到高分子吸水树脂溶液中，

一半的成膜助剂溶解到上述溶液中，构成溶液A；

高分子多糖用冷水搅拌溶解，交联剂加入到高分子多糖的溶液中，再将剩余的另一半的成膜助剂溶解到上述溶液中，构成溶液B；

增塑剂，溶解在水中，质量浓度达到1％，构成溶液C；

将溶液B均匀喷洒到复合肥料表面，喷洒量控制在每公斤复合肥料喷洒溶液B 2L，喷洒时要保证复合肥料表面处于湿润状态但不能处于浸润状态；

喷洒溶液B后迅速喷洒溶液A，喷洒量控制在每公斤复合肥料喷洒溶液A3L，喷洒时应将肥料置于震荡摇床上，以保证肥料覆膜的完整性和膜厚度的均匀性，形成了覆盖有薄膜的肥料颗粒，同时成膜时有大量水分产生，需要将肥料置于纱网上以保证水分能够快速流失，流失的水分用于回收利用；

将覆盖有薄膜的肥料颗粒40-50℃烘干后，将溶液C喷洒到肥料表面，喷洒量以刚好使肥料表面浸湿为准，然后进行干燥，即得。

本发明的优点为：生产工艺简单、有效促生，肥料释放可供范围更广。本发明成膜过程中引入了有机薄膜成分(高分子吸水树脂)和无机薄膜成分，其中无机薄膜成分可与有机薄膜成分产生化学反应，实现常温下快速成膜，对肥料包膜的厚度和薄膜强度可通过喷膜量和添加成膜助剂的量实现调控，以实现肥料释放速率与作物生长速率的一致性。

附图说明：

图1为本发明缓释肥氮素在水中的累积溶出率。

图2为本发明缓释肥氮素在土壤中的累积溶出率。

具体实施方式：

包膜缓控释肥，其中，构成包膜缓控释肥的组分如下：

复合肥料80-85份，高分子吸水树脂5-7份，高分子多糖0.4-0.6份、无机包膜成分1-2份，成膜助剂5-7份，增塑剂1.8-2.2份，交联剂0.8-1.2份；

所述复合肥料含有烤磷酸二氢钾、硝酸钾、硫酸钾、钼酸铵，各组分占复合肥料总重的重量百分比如下：磷酸二氢钾24-26％、硝酸钾14-16％、硫酸钾0.4-0.6％、钼酸铵58-60％；

所述高分子吸水树脂成分为高分子吸水树脂聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠中的任一一种或几种；

所述高分子多糖为：羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸钠(SA)、壳聚糖或明胶中的任意一种或两种；

所述无机包膜成分为CaCl₂、Al₂(SO₄)₃、Ca(NO₃)₂中的任一一种或几种；

所述成膜助剂为丁醇、辛醇或甘油中的任一一种或几种；

所述增塑剂为硅溶胶、硅烷偶联剂、硅酸钠中的任一一种或几种；

所述交联剂为戊二醛和/或乙二醛。

包膜缓控释肥具体制作方法如下：

按所述质量份数称取高分子吸水树脂成分配置成质量百分比为2-3％的溶液，部分高分子吸水树脂成分需要水浴加热溶解，需水浴加热的，用适量60℃温水浸泡1-2h后80℃水浴加热溶解，再稀释至要求的质量浓度，称取所述质量份数的无机包膜成分溶解到高分子吸水树脂溶液，最后将一半的成膜助剂溶解到上述溶液中，构成溶液A。

高分子多糖，冷水搅拌溶解，高分子多糖组分较难溶液，可提前在冷水中浸泡8-12h，使其充分吸水发胀。将交联剂加入到上述高分子多糖溶液中，所述交联剂在多糖溶液中有防腐剂功能。最后将另一半的成膜助剂溶解到上述溶液中，构成溶液B。

增塑剂，溶解在水中，质量浓度达到1％，构成溶液C。

将上述溶液B均匀喷洒到所述复合肥料表面，喷洒量控制在每公斤复合肥料喷洒上述溶液B 2L左右，喷洒时要保证复合肥料表面处于湿润状态但不能处于浸润状态，否则肥料养分易溶解流失。喷洒溶液B后迅速喷洒溶液A，喷洒量控制在每公斤复合肥料喷洒上述溶液A 3L左右，喷洒时应将肥料置于震荡摇床上，以保证肥料覆膜的完整性和膜厚度的均匀性。同时成膜时有大量水分产生，需要将肥料置于纱网上以保证水分能够快速流失，流失的水分可以回收利用。将覆盖有薄膜的肥料颗粒40-50℃适当烘干后，将溶液C适量喷洒到肥料表面，喷洒量以刚好使肥料表面浸湿为宜。最后将所得覆膜肥料干燥即可。

具体实施例

例1

包膜缓控释肥，其中，构成所述包膜缓控释肥的材料如下：

复合肥料80-85份，高分子吸水树脂5-7份，高分子多糖0.4-0.6份、无机包膜成分1-2份，成膜助剂5-7份，增塑剂1.8-2.2份，交联剂0.8-1.2份。

复合肥料为磷酸二氢钾、硝酸钾、硫酸钾、钼酸铵等组成，各组分占肥料总重的重量百分比如下磷酸二氢钾24-26％、硝酸钾14-16％、硫酸钾0.4-0.6％、钼酸铵58-60％；(优选磷酸二氢钾25％、硝酸钾15.5％、硫酸钾0.5％、钼酸铵59％；)

高分子吸水树脂成分为高分子吸水树脂聚乙烯醇和聚乙二醇，质量比为5∶1；

高分子多糖羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸钠(SA)两种物质用量为1∶1；

无机包膜成分为Ca(NO₃)₂；

成膜助剂为甘油；

增塑剂为硅溶胶和硅烷偶联剂，两种物质质量配比为1∶1；

交联剂为戊二醛。

具体制作方法如下：

按所述质量百分比称取高分子吸水树脂成分聚乙二醇1份溶于冷水中，按照质量比5∶1称取5份聚乙烯醇加入到聚乙二醇溶液中，80℃水浴至完全溶解，定容使吸水树脂的质量体积分数达到2-3％，称取1.5份无机包膜成分Ca(NO₃)₂溶解到高分子吸水树脂溶液中，最后加入3份成膜助剂甘油，搅拌均匀，构成溶液A。

称取高分子多糖羧甲基纤维素钠和海藻酸钠各0.5份，用部分冷水搅拌溶解，上述高分子多糖组分较难溶解，可提前在冷水中浸泡8-12h，使其充分吸水发胀。称取交联剂戊二醛1份加入上述多糖溶液中，定容使多糖的质量体积分数为0.2-0.4％。称取成膜助剂甘油3份加入到上述溶液中，构成溶液B。

称取增塑剂硅溶胶和硅烷偶联剂各1份，溶解在水中，使质量浓度达到1％，构成溶液C。

将上述溶液B均匀喷洒到所述复合肥料表面，喷洒量控制在每公斤复合肥料喷洒上述溶液B 2L左右，喷洒时要保证复合肥料表面处于湿润状态但不能处于浸润状态，否则肥料养分易溶解流失。喷洒溶液B后迅速喷洒溶液A，喷洒量控制在每公斤复合肥料喷洒上述溶液A 3L左右，喷洒时应将肥料置于震荡摇床上，以保证肥料覆膜的完整性和膜厚度的均匀性。同时成膜时有大量水分产生，需要将肥料置于纱网上以保证水分能够快速流失，流失的水分可以回收利用。将覆盖有薄膜的肥料颗粒40-50℃适当烘干后，将溶液C适量喷洒到肥料表面，喷洒量以刚好使肥料表面浸湿为宜。最后将所得覆膜肥料干燥即可。

实验：包膜缓控释肥的水中溶出速率：

准确称取肥料样品10.00g，放入100目的尼龙袋中，置于200ml塑料瓶中，加入100ml蒸馏水，放置在35℃条件下恒温培养，每隔5天测定溶解液中的氮素含量，浸提液取出后加入相同体积的蒸馏水替换，按同样操作浸提，计算的氮素的溶解速率如下图：由图1可以看出缓释肥料在水中的氮素溶出率在前期上升较快，后期逐渐放缓，30d后浸出率达到80％。

实验：缓释肥氮素在土壤中的溶出速率：

在事先用200目滤布封底口的，并在滤布上垫有少量砂子的塑料管中模拟耕层，按照1.3g/cm³容重先装入250g土壤(风干过2mm筛)再在其上装入相同紧实度的250g土肥混合物(1gN/kg)，土株上以少量砂子覆盖，以防止加水时扰乱土层，并以不加肥料的土柱作为对照。第一次先加150ml水，使土壤水分达到饱和。再加100ml水淋溶一次，收集24h内的淋溶液，结束后以扎有小孔的塑料薄膜覆盖塑料管上层，35℃条件下恒温培养5d，用100ml水进行第二次淋溶，每隔5d进行一次淋溶，测定各次淋溶液中的全氮含量。由图2可以看出，缓释肥料在土壤中的溶出率在前期较为缓慢，随着时间的延长逐渐加快，土壤中淋溶30d后氮素溶出率可以达到48.24％。

与现有技术的比较实验：

为比较本发明与现有技术及常规技术对烤烟的促生效果，采用盆栽试验，模拟了不同土壤湿度条件下，烟苗移栽2周后不同施肥方式对烟苗的促生效果，土壤湿度分别设定为40％、60％和80％，测定不同施肥处理移栽2周后烟苗的各项生长指标，结果如下：

土壤湿度40％条件下本发明与现有技术对烤烟烟苗的促生效果对比：

小写字母表示0.05水平上方差分析结果，不同小写字母表示处理间存在显著性差异。

由上表可看出，与烟草专用肥相比，本研究所发明的缓释肥用基肥时，可以显著提高烟苗的一级侧根条数、二级侧根条数、总根条数和跟跟干重，与现有技术CN201420419741.9相比，本发明则可以显著提高二级侧根条数、总根条数、株高和根茎干重，说明在土壤湿度40％条件下，本发明的缓释肥可以有效促进烟苗的生长。

土壤湿度60％条件下本发明与现有技术对烤烟烟苗的促生效果对比：

小写字母表示0.05水平上方差分析结果，不同小写字母表示处理间存在显著性差异。

由上表可知，土壤湿度60％条件下，本发明的缓释肥与常规烟草专用肥相比可以显著促进二级侧根数量、总根条数、和根干重，与现有技术CN201420419741.9相比，可以显著促进二级侧根数量、总根条数、根干重和叶片数，虽然在60％土壤湿度条件下本发明的促生效果不如40％土壤湿度条件下的促生效果，但依然有一定的促生作用。

土壤湿度80％条件下本发明与现有技术对烤烟烟苗的促生效果对比：

小写字母表示0.05水平上方差分析结果，不同小写字母表示处理间存在显著性差异。

由上表可知，土壤湿度为80％条件下，本发明的缓释肥与常规烟草专用肥相比一级侧根条数、二级侧根条数、总根数、株高、茎干重、根干重和页数均有显著的升高，与现有技术相比二级侧根条数、总根数和株高均有显著的提高，说明在土壤湿度较大条件下本发明较其他施肥技术相比，更有利于避免肥料流失，从而促进烟苗的生长。

综上，本发明生产工艺简单、有效促生，肥料释放可供范围更广。

Claims (2)

1.一种包膜缓控释肥，其特征在于，构成包膜缓控释肥的组分如下：

复合肥料80-85份，高分子吸水树脂5-7份，高分子多糖0.4-0.6份、无机包膜成分1-2份，成膜助剂5-7份，增塑剂1.8-2.2份，交联剂0.8-1.2份；

所述复合肥料含有磷酸二氢钾、硝酸钾、硫酸钾、钼酸铵，各组分占复合肥料总重的重量百分比如下：磷酸二氢钾24-26％、硝酸钾14-16％、硫酸钾0.4-0.6％、钼酸铵58-60％；

所述高分子吸水树脂成分为高分子吸水树脂聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酰胺或聚丙烯酸钠中的任一一种或几种；

所述高分子多糖为：羧甲基纤维素钠(CMC)、海藻酸钠(SA)、壳聚糖或明胶中的任意一种或两种；

所述无机包膜成分为CaCl₂、Al₂(SO₄)₃、Ca(NO₃)₂中的任一一种或几种；

所述成膜助剂为丁醇、辛醇或甘油中的任一一种或几种；

所述增塑剂为硅溶胶、硅烷偶联剂、硅酸钠中的任一一种或几种；

所述交联剂为戊二醛和/或乙二醛；

包膜缓控释肥在土壤中淋溶30d后氮素溶出率达到48.24％。

2.一种如权利要求1所述包膜缓控释肥的制造方法，其特征在于，具体制作方法如下：

高分子吸水树脂配置成质量百分比为2-3％的溶液，

无机包膜成分溶解到高分子吸水树脂溶液中，

一半的成膜助剂溶解到上述溶液中，构成溶液A；

高分子多糖用冷水搅拌溶解，交联剂加入到高分子多糖的溶液中，再将剩余的另一半成膜助剂溶解到上述溶液中，构成溶液B；

增塑剂，溶解在水中，质量浓度达到1％，构成溶液C；

将溶液B均匀喷洒到复合肥料表面，喷洒量控制在每公斤复合肥料喷洒溶液B 2L，喷洒时要保证复合肥料表面处于湿润状态但不能处于浸润状态；

喷洒溶液B后迅速喷洒溶液A，喷洒量控制在每公斤复合肥料喷洒溶液A3L，喷洒时应将肥料置于震荡摇床上，以保证肥料覆膜的完整性和膜厚度的均匀性，形成了覆盖有薄膜的肥料颗粒，同时成膜时有大量水分产生，需要将肥料置于纱网上以保证水分能够快速流失，流失的水分用于回收利用；

将覆盖有薄膜的肥料颗粒40-50℃烘干后，将溶液C喷洒到肥料表面，喷洒量以刚好使肥料表面浸湿为准，然后进行干燥，即得。