CN106380315A - 一种改性生物蜡包膜控释肥料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性生物蜡包膜控释肥料及其制备方法，先将生物蜡熔化后加入改性剂进行改性，以改变其熔点及韧性，再将其作为包膜材料涂覆在2‑5mm的肥料颗粒表面，并根据熔点不同进行多次涂覆，最终冷却后制备包膜控释肥料；所述包膜材料的重量占肥料总重量的1%~10%。本发明与普通控释肥料相比，膜材料环保无毒，生产工艺简单、投资省，生产过程能耗低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及缓控释肥料及其制备技术领域，特别是涉及一种改性生物蜡包膜缓控释肥料及其制备方法。
背景技术
世界各国都在针对普通化学肥料利用率低，使用过程中容易出现损失而污染环境等问题，纷纷研制养分控制释放或缓慢释放肥料，要求肥料养分的释放规律与作物的养分吸收相吻合，既可实现一次性施肥省工高效，又可大幅度提高肥料利用率。缓控释肥料是顺应农业可持续发展需要而产生的新型肥料类型。
目前国内外用作缓控释肥料包膜材料来源主要是来自石油化工等不可再生的原料，如：聚乙烯、聚氨酯、环氧树脂、聚苯乙烯、环戊二烯等。这些包膜材料的缺点主要是资源不可再生、价格高，且这些成分很难在土壤中降解，长期施用有给土壤带来危害的风险。以上这些原因导致树脂包膜缓控释肥料价格高、不环保，是很难在大田作物上大面积推广应用的主要限制因素。
生物蜡是自然界中来源较为广泛、安全的天然物质，缓控释肥中少见以生物蜡为主要包膜材料的研究。单独使用生物蜡对肥料进行涂覆，无法达到一定的厚度，也达不到所要求的缓控释效果。因此，如何采用生物蜡包膜缓控释肥料并达到良好的缓控释效果，是本发明要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种改性生物蜡包膜缓控释肥料及其制备方法。本发明通过对生物蜡进行改性，调整其熔点，改进其韧性，通过不同温度下的多次涂覆达到一定厚度从而达到所要求的缓控释效果。将改性生物蜡涂覆在核芯肥料上形成防水层，从而达到肥料缓慢释放的目的，
本发明的一种改性生物蜡包膜缓控释肥料及其制备方法技术方案为，一种改性生物蜡包膜缓控释肥料，将生物蜡熔化后加入改性剂进行改性，再将其作为包膜材料涂覆在核心肥料颗粒表面，冷却后制备成包膜缓控释肥料，所述包膜材料的重量占肥料总重量的1%~10%。
所述的一种改性生物蜡包膜缓控释肥料，在100重量份的份核心肥料颗粒表面依次涂覆改性生物蜡包膜剂A1-3份、改性生物蜡包膜剂B0-3重量份、改性生物蜡包膜剂C0-3重量份，其中，改性生物蜡包膜剂A中生物蜡占重量比60%-90%，改性剂占重量比10%-40%，熔点为80-90℃；改性生物蜡包膜剂B中生物蜡占重量比60%-85%，改性剂占重量比15%-40%，熔点为65-75℃；改性生物蜡包膜剂C中生物蜡占重量比60%-75%，改性剂占重量比25%-40%，熔点为50-60℃。
所述的改性生物蜡包膜剂A的制备方法为：将生物蜡加入到容器中加热熔融至100-120℃，加入改性剂调整其韧性及熔点，搅拌均匀；
所述的改性生物蜡包膜剂B的制备方法为：将生物蜡加入到容器中加热熔融至90-110℃，加入改性剂调整其韧性及熔点，搅拌均匀；
所述的改性生物蜡包膜剂C的制备方法为：将生物蜡加入到容器中加热熔融至80-100℃，加入改性剂调整其韧性及熔点，搅拌均匀。
所述核芯肥料为颗粒尿素、颗粒氯化钾、颗粒硫酸钾、颗粒磷酸二铵、含腐植酸颗粒复合肥中的任意一种。
所述生物蜡为直接提取自动植物或源自动植物并经过加工的常温下的蜡状物，熔点不超过100℃。
所述生物蜡为棕榈蜡、大豆蜡、小烛树蜡、米糠蜡、甘蔗蜡、月桂蜡、蓖麻子蜡、西蒙德木蜡、漆蜡、小冠巴西棕蜡、花旗松蜡、氢化蓖麻油、氢化棕榈油、氢化大豆油、鲸蜡、蜂蜡中的至少一种。
所述改性剂为松香、聚异丁烯、氢化聚异丁烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蜡、微晶蜡、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、费托蜡、石油树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸钙、300-500目石英粉、300-500目硫磺粉中至少一种。
所述的一种改性生物蜡包膜缓控释肥料的制备方法，依次包括以下步骤：
（1）将核心肥料加入圆盘或转鼓中预热至75-90℃；
（2）加入改性生物蜡包膜剂A，涂覆均匀后冷却至60-75℃；
（3）加入改性生物蜡包膜剂B，再一次涂覆均匀后冷却至50-60℃；
（4）加入改性生物蜡包膜剂C，涂覆均匀，冷却至常温即得改性生物蜡包膜缓控释肥料。
本发明的有益效果为：本发明的一种改性生物蜡包膜缓控释肥料是先将生物蜡熔化后加入改性剂进行改性，以改变其熔点及韧性，再将其作为包膜材料涂覆在2-5mm的肥料颗粒表面，并根据熔点不同进行多次涂覆，最终冷却后制备包膜缓控释肥料，通过改变核心肥料以及膜材的配比及组成，可制成适宜不同作物的各种肥料。本发明与普通控释肥料相比，膜材料环保无毒，生产工艺简单、投资省，生产过程能耗低。
本发明的包膜材料是自然界中来源较为广泛、安全的天然物质，可再生、价格低，可以在土壤中降解，环保无毒，适合大田作物长期施用。单独使用生物蜡对肥料进行涂覆，无法达到一定的厚度，也达不到所要求的缓控释效果，本发明通过对生物蜡与改性剂的不同搭配，得到熔点不同的改性生物蜡包膜剂，进行多次涂覆，可达到良好的缓控释效果。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例１
将16KG棕榈蜡加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂A，
将10KG棕榈蜡加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂、1KG石蜡，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂B，
将9KG棕榈蜡加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂、2KG石蜡，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂C，
将1000KG含腐植酸3-5%的28-12-8复合肥料加入转鼓中，开启热风加热系统，将肥料加热至90℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂A，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，降低热风温度，使肥料冷却至75℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂B，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，再次降低热风温度，使肥料冷却至65℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂C，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，关闭热风加热系统热源，将肥料冷却至常温即得成品。
按照缓控释肥标准GB23348-2009检测，所得的肥料氮养分释放期为2个月。该改性生物蜡膜材12个月降解率52%。
所述棕榈蜡购自济南源宝来化工科技有限公司的3#片状棕榈蜡
所述聚异丁烯购自济南鲁盈化工有限公司的聚异丁烯2400
所述石油树脂购自上海巨道化工的C5石油树脂
所述含腐植酸3-5%的28-12-8复合肥料产自山东农大肥业科技有限公司
该肥料适宜于玉米施肥，作为底肥一次性施入，亩用量50-60KG，不再追肥。
实施例2：
将16KG大豆蜡加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KGC5石油树脂，持续搅拌10-20分钟制得改性生物蜡包膜剂A，
将14KG大豆蜡加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KGC5石油树脂、2KG石蜡，持续搅拌10-20分钟制得改性生物蜡包膜剂B，
将12KG大豆蜡加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KGC石油树脂、4KG石蜡，持续搅拌10-20分钟制得改性生物蜡包膜剂C，
将1000KG含腐植酸3-5%的24-14-7复合肥料加入转鼓中，开启热风加热系统，将肥料加热至90℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂A，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，降低热风温度，使肥料冷却至75℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂B，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，再次降低热风温度，使肥料冷却至65℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂C，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，关闭热风加热系统热源，将肥料冷却至常温即得成品。
按照缓控释肥标准GB23348-2009检测，所得的肥料氮养分释放期为3个月。该改性生物蜡膜材12个月降解率56%。
所述大豆蜡购自东光县沁原蜡制品厂的50#大豆蜡
所述聚异丁烯购自济南鲁盈化工有限公司的聚异丁烯2400
所述石油树脂购自上海巨道化工的C5石油树脂
所述含腐植酸3-5%的24-14-7复合肥料产自山东农大肥业科技有限公司
该肥料适宜于小麦施肥，作为底肥一次性施入，亩用量50-70KG，不再追肥。
实施例3：
将16KG氢化棕榈油加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG乙烯-醋酸乙烯共聚物、2KG石油树脂，2KG石英粉持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂A，
将10KG氢化棕榈油加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG乙烯-醋酸乙烯共聚物、2KG石油树脂、1KG石蜡，2KG石英粉持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂B，
将9KG氢化棕榈油加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG乙烯-醋酸乙烯共聚物、2KG石油树脂、2KG石蜡，2KG石英粉持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂C，
将1000KG含腐植酸3-5%的27-8-10复合肥料加入转鼓中，开启热风加热系统，将肥料加热至90℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂A，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，降低热风温度，使肥料冷却至75℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂B，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，再次降低热风温度，使肥料冷却至65℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂C，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，关闭热风加热系统热源，将肥料冷却至常温，加入防漂浮剂，涂覆均匀即得成品。
按照缓控释肥标准GB23348-2009检测，所得的肥料氮养分释放期为3个月。该改性生物蜡膜材12个月降解率45%。
该肥料适宜于水稻施肥，作为底肥一次性施入，亩用量50-70KG，不再追肥。
所述氢化棕榈油购自上海锦悦化工有限公司
所述乙烯-醋酸乙烯共聚物购自美国杜邦公司的乙烯-醋酸乙烯共聚物220W
所述石油树脂购自上海巨道化工的C5石油树脂
所述含腐植酸3-5%的27-8-10复合肥料产自山东农大肥业科技有限公司
实施例4
将15KG氢化大豆油加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂、1KG聚乙烯蜡，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂A，
将11KG氢化大豆油加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂B，
将9KG氢化大豆油加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂、2KG石蜡，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂C，
将1000KG含腐植酸3-5%的12-19-16复合肥料加入转鼓中，开启热风加热系统，将肥料加热至90℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂A，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，降低热风温度，使肥料冷却至75℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂B，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，再次降低热风温度，使肥料冷却至65℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂C，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，关闭热风加热系统热源，将肥料冷却至常温即得成品。
按照缓控释肥标准GB23348-2009检测，所得的肥料氮养分释放期为3个月。该改性生物蜡膜材12个月降解率53%。
所述氢化大豆油购自武汉市合中生化制造有限公司
所述聚异丁烯购自济南鲁盈化工有限公司的聚异丁烯2400
所述石油树脂购自上海巨道化工的C5石油树脂
所述聚乙烯蜡购自济南鲁盈化工有限公司
所述含腐植酸3-5%的12-19-16复合肥料产自山东农大肥业科技有限公司
该肥料适宜于马铃薯施肥，作为底肥一次性施入，亩用量50-60KG，不再追肥。
实施例5
将15KG氢化蓖麻油、1KG棕榈蜡加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂A，
将10KG氢化蓖麻油加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂、1KG石蜡，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂B，
将9KG氢化蓖麻油加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂、2KG石蜡，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂C，
将1000KG含腐植酸3-5%的18-14-10复合肥料加入转鼓中，开启热风加热系统，将肥料加热至90℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂A，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，降低热风温度，使肥料冷却至75℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂B，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，再次降低热风温度，使肥料冷却至65℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂C，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，关闭热风加热系统热源，将肥料冷却至常温即得成品。
按照缓控释肥标准GB23348-2009检测，所得的肥料氮养分释放期为3-4个月。该改性生物蜡膜材12个月降解率55%。
所述氢化蓖麻油购自广州市林醇化工有限公司的通华牌氢化蓖麻油
所述聚异丁烯购自济南鲁盈化工有限公司的聚异丁烯2400
所述石油树脂购自上海巨道化工的C5石油树脂
所述含腐植酸3-5%的18-14-10复合肥料产自山东农大肥业科技有限公司
该肥料适宜于花生施肥，作为底肥一次性施入，亩用量50-60KG，不再追肥。
实施例6
将14KG大豆蜡、2KG棕榈蜡加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂A，
将9KG大豆蜡、1KG棕榈蜡加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂、1KG石蜡，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂B，
将9KG大豆蜡加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂、2KG石蜡，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂C，
将1000KG含腐植酸3-5%的16-9-20复合肥料加入转鼓中，开启热风加热系统，将肥料加热至90℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂A，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，降低热风温度，使肥料冷却至75℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂B，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，再次降低热风温度，使肥料冷却至65℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂C，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，关闭热风加热系统热源，将肥料冷却至常温即得成品。
按照缓控释肥标准GB23348-2009检测，所得的肥料氮养分释放期为2-4个月。该改性生物蜡膜材12个月降解率49%。
所述大豆蜡购自东光县沁原蜡制品厂的50#大豆蜡
所述棕榈蜡购自济南源宝来化工科技有限公司的3#片状棕榈蜡
所述聚异丁烯购自济南鲁盈化工有限公司的聚异丁烯2400
所述石油树脂购自上海巨道化工的C5石油树脂
所述含腐植酸3-5%的16-9-20复合肥料产自山东农大肥业科技有限公司
该肥料适宜于果树施肥，作为底肥施入，每年施入两次，3年期果树每棵用量15-20KG。
实施例7
将16KG氢化蓖麻油(MP-80)加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂A，
将10KG氢化蓖麻油(MP-80)加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂、1KG石蜡，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂B，
将9KG氢化蓖麻油(MP-80)加入到容器中进行加热熔化，保持100℃，加入2KG聚异丁烯、2KG石油树脂、2KG石蜡，持续搅拌5-10分钟制得改性生物蜡包膜剂C，
将1000KG含腐植酸3-5%的16-9-20复合肥料加入转鼓中，开启热风加热系统，将肥料加热至90℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂A，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，降低热风温度，使肥料冷却至75℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂B，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，再次降低热风温度，使肥料冷却至65℃；加入制得的改性生物蜡包膜剂C，保持温度不变，涂覆5-10分钟；涂覆均匀后，关闭热风加热系统热源，将肥料冷却至常温即得成品。
按照缓控释肥标准GB23348-2009检测，所得的肥料氮养分释放期为2-4个月。该改性生物蜡膜材12个月降解率50%。
所述氢化蓖麻油购自广州市林醇化工有限公司的氢化蓖麻油(MP-80)
所述聚异丁烯购自济南鲁盈化工有限公司的聚异丁烯2400
所述石油树脂购自上海巨道化工的C5石油树脂
所述含腐植酸3-5%的16-9-20复合肥料产自山东农大肥业科技有限公司
该肥料适宜于甘薯施肥，作为底肥一次性施入，亩用量50-60KG，不再追肥。
Claims (8)
1.一种改性生物蜡包膜控释肥料，其特征在于，将生物蜡熔化后加入改性剂进行改性，再将其作为包膜材料涂覆在核心肥料颗粒表面，冷却后制备成包膜控释肥料，所述包膜材料的重量占肥料总重量的1%~10%。
2.根据权利要求1所述的一种改性生物蜡包膜控释肥料，其特征在于，在100重量份的份核心肥料颗粒表面依次涂覆改性生物蜡包膜剂A1-3份、改性生物蜡包膜剂B0-3重量份、改性生物蜡包膜剂C0-3重量份，其中，改性生物蜡包膜剂A中生物蜡占重量比60%-90%，改性剂占重量比10%-40%，熔点为80-90℃；改性生物蜡包膜剂B中生物蜡占重量比60%-85%，改性剂占重量比15%-40%，熔点为65-75℃；改性生物蜡包膜剂C中生物蜡占重量比60%-75%，改性剂占重量比25%-40%，熔点为50-60℃。
3.根据权利要求2所述的一种改性生物蜡包膜控释肥料，其特征在于，所述的改性生物蜡包膜剂A的制备方法为：将生物蜡加入到容器中加热熔融至100-120℃，加入改性剂调整其韧性及熔点，搅拌均匀；
所述的改性生物蜡包膜剂B的制备方法为：将生物蜡加入到容器中加热熔融至90-110℃，加入改性剂调整其韧性及熔点，搅拌均匀；
所述的改性生物蜡包膜剂C的制备方法为：将生物蜡加入到容器中加热熔融至80-100℃，加入改性剂调整其韧性及熔点，搅拌均匀。
4.根据权利要求2所述的一种改性生物蜡包膜控释肥料，其特征在于，所述核芯肥料为颗粒尿素、颗粒氯化钾、颗粒硫酸钾、颗粒磷酸二铵、含腐植酸颗粒复合肥中的任意一种。
5.根据权利要求2所述的一种改性生物蜡包膜控释肥料，其特征在于，所述生物蜡为直接提取自动植物或源自动植物并经过加工的常温下的蜡状物，熔点不超过100℃。
6.根据权利要求5所述的一种改性生物蜡包膜控释肥料，其特征在于，所述生物蜡为棕榈蜡、大豆蜡、小烛树蜡、米糠蜡、甘蔗蜡、月桂蜡、蓖麻子蜡、西蒙德木蜡、漆蜡、小冠巴西棕蜡、花旗松蜡、氢化蓖麻油、氢化棕榈油、氢化大豆油、鲸蜡、蜂蜡中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的一种改性生物蜡包膜控释肥料，其特征在于，所述改性剂为松香、聚异丁烯、氢化聚异丁烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、石蜡、微晶蜡、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、费托蜡、石油树脂、聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸镁、硬脂酸钙、300-500目石英粉、300-500目硫磺粉中至少一种。
8.如权利要求2所述的一种改性生物蜡包膜控释肥料的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
（1）将核心肥料加入圆盘或转鼓中预热至75-90℃；
（2）加入改性生物蜡包膜剂A，涂覆均匀后冷却至60-75℃；
（3）加入改性生物蜡包膜剂B，再一次涂覆均匀后冷却至50-60℃；
（4）加入改性生物蜡包膜剂C，涂覆均匀，冷却至常温即得改性生物蜡包膜控释肥料。
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