CN106699336A - 可降解化肥缓释包衣及其制备方法 - Google Patents

可降解化肥缓释包衣及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可降解化肥缓释包衣，包括按质量比计比例为1:1的A组分与B组分，其特征在于，所述A组分为无溶剂醇酸树脂，按质量份计，包括如下组分：新戊二醇35‑55份、丙三醇5‑15份、油酸60‑90份、苯酐25‑45份、苯甲酸15‑25份，所述A组分的油度为5~50，A组分的相对分子量为600~1200；所述B组分为采用无溶剂固化剂对A组分进行改性后得到。本发明通过控制化肥包衣中A组分无溶剂醇酸树脂的油度为5~50，A组分无溶剂醇酸树脂的分子量为600~1200时，可以将化肥的释放时间延长约40倍，实现科学种植，化肥高效利用。

Description

可降解化肥缓释包衣及其制备方法
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种可降解化肥缓释包衣材料及其制备方法。
背景技术
我国是农业大国，化学肥料在农作物种植中得到广泛应用，但是由于氮素利用率低导致肥料的流失，已经造成了资源的严重浪费和巨大的经济损失，并且长期以来由于肥料的利用不当。据相关统计，化肥投入约占农民进行种植业生产总投入的50%左右，发展中国家粮食增产中50%来自于化肥的作用。但目前我国当季氮肥利用率仅为20%～35%，磷肥的利用率为10%～20%，钾肥的利用率为30%～60%，远低于世界发达国家利用水平。肥料利用率低不仅造成资源的巨大浪费，还给人类赖以生存的环境造成了严重污染。因此，缓释肥料已经成为了肥料界研究领域中新的热点。
目前国内外主要的缓释型包膜主要有无机包膜材料和有机聚合物包膜两大类：无机物包膜肥料国内主要以磷矿粉、硫磺、滑石粉、石膏粉、粉煤灰、有机与无机粘结材料作为包膜的材料。有机聚合物包膜肥料国内外主要以热固性和热塑性树脂作为包膜缓释材料。
现有技术中US3295950 公开了一种为代表的硫包衣尿素，价格虽然不高，但是这种包衣材料含有硫涂层易氧化、破碎、也不利于运输，而且大量硫元素在土壤中被微生物分解，长期使用将导致土壤酸化，破坏土壤结构。
另一份中国专利CN101037368公开了一类生物可降解型自控缓释肥料及其制备方法，介绍了以高分子聚合物如纤维素，环氧树脂，聚乙烯醇等聚合物为主体的溶液型缓释材料，这种材料可以生物降解，减少环境污染，并获得了较好的化肥缓释效果。但是该专利中缓释包膜材料组成成分复杂，生产工艺步骤繁多，且需要进行多次破碎包膜，导致生产成本高，不利于大规模推广应用。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种可降解的化肥缓释包衣，通过选用特定的无溶剂醇酸树脂，并将无溶剂醇酸树脂与无溶剂固化剂反应后，加入化肥中造粒，制成可缓释的化肥，大幅度提升了化肥的释放时间和肥料利用效率。并且生产工艺简单，生产成本较低，适合缓释肥料的大规模推广应用。
为了实现本发明的技术目的，本发明采用如下技术方案。
可降解化肥缓释包衣，包括按质量比计比例为1:1的A组分与B组分，其特征在于，所述A组分为无溶剂醇酸树脂，按质量份计，包括如下组分：新戊二醇35-55份、丙三醇5-15份、油酸60-90份、苯酐25-45份、苯甲酸15-25份，所述A组分的油度为5~50，A组分的相对分子量为600~1200；所述B组分为采用无溶剂固化剂对A组分进行改性后得到。
在本发明中，A组分无溶剂醇酸树脂的油度与分子量大小对化肥包衣材料在化肥表面形成漆膜的凝定时间有很大影响。经过发明人的研究，发现A组分无溶剂醇酸树脂的油度越长，分子量越小时，漆膜所需凝定时间越长，从而化肥释放较快；反之，无溶剂醇酸树脂的油度越短，分子量越大时，漆膜所需凝定时间越短，从而在较短的时间内就可在化肥表面凝定一层保护膜，延长化肥的释放时间。
在本发明中，所述A组分的油度为5~50，A组分的相对分子量为600~1200，可以取得非常优异的缓释效果。
优选的，所述无溶剂固化剂为2，6-甲苯二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。。
一种可降解化肥缓释包衣的制备方法，包括如下步骤：
1）制备A组分，按配比，将新戊二醇、丙三醇、油酸、苯酐和苯甲酸依次投入至反应釜中，搅拌，快速升温至160℃，保温1-2小时后，继续升温至240℃保温，取样测试，至反应物料酸值小于5mgKOH/g，冷却降温，得到A组分；
2）制备B组分，将步骤1）中所得A组分加入到反应釜中，搅拌，升温至70℃，开始滴加无溶剂固化剂，滴加完后继续在该温度下保温1-2小时，冷却降温，得到B组分；
3）A组分和B组分按质量比1:1进行混合均匀，得到缓释包衣；
4）将步骤3）中所得缓释包衣加入化肥中混合、造粒，得到缓释化肥。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种可降解化肥缓释包衣及其制备方法，与现有技术相比，本发明具有以下优点。
1.通过选用特定的无溶剂醇酸树脂，并将其与用无溶剂固化剂改性后形成的组分混合均匀，形成缓释包衣，可以将化肥颗粒很好的包覆，让其得到缓冲释放，从而让化肥得到更充分的利用，提高了化肥利用率。
2.本技术方案中，通过控制化肥包衣中A组分无溶剂醇酸树脂的油度为5~50，A组分无溶剂醇酸树脂的分子量为600~1200时，可以将化肥的释放时间延长约40倍，延长化肥释放时间的同时，可以针对不同农作物的养分需求，提供不同延长倍率的缓释化肥，实现科学种植，化肥高效利用。
3.与现有技术相比，本发明提供的可降解化肥缓释包衣，制备生产工艺简单，生产成本较低，适合大规模推广应用。
4.本发明提供的可降解化肥缓释包衣还具有环保无害，无毒害气体挥发的优点。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例对发明作详细的说明。
实施例1
可降解化肥缓释包衣，包括按质量比计为1:1的A组分和B组分，所述A组分为无溶剂醇酸树脂，按质量份计，包括如下组分：新戊二醇55份、丙三醇15份、油酸90份、苯酐45份、苯甲酸25份；所述A组分的油度为5~50，A组分的相对分子量为600~1200；所述B组分为采用2，6-甲苯二异氰酸酯对A组分进行改性后得到。
实施例2
可降解化肥缓释包衣，包括按质量比计为1:1的A组分和B组分，所述A组分为无溶剂醇酸树脂，按质量份计，包括如下组分：新戊二醇50份、丙三醇15份、油酸75份、苯酐40份、苯甲酸20份；所述A组分的油度为5~50，A组分的相对分子量为600~1200；所述B组分为采用2，6-甲苯二异氰酸酯对A组分进行改性后得到。
实施例3
可降解化肥缓释包衣，包括按质量比计为1:1的A组分和B组分，所述A组分为无溶剂醇酸树脂，按质量份计，包括如下组分：新戊二醇35份、丙三醇10份、油酸70份、苯酐30份、苯甲酸15份；所述A组分的油度为5~50，A组分的相对分子量为600~1200；所述B组分为采用六亚甲基二异氰酸酯对A组分进行改性后得到。
实施例4
可降解化肥缓释包衣，包括按质量比计为1:1的A组分和B组分，所述A组分为无溶剂醇酸树脂，按质量份计，包括如下组分：新戊二醇40份、丙三醇5份、油酸60份、苯酐25份、苯甲酸22份；所述A组分的油度为5~50，A组分的相对分子量为600~1200；所述B组分为采用六亚甲基二异氰酸酯对A组分进行改性后得到。
实施例中采用的制备方法如下：
一种可降解化肥缓释包衣的制备方法，包括如下步骤：
1）制备A组分，按配比，将新戊二醇、丙三醇、油酸、苯酐和苯甲酸依次投入至反应釜中，搅拌，快速升温至160℃，保温1-2小时后，继续升温至240℃保温，取样测试，至反应物料酸值小于5mgKOH/g，冷却降温，得到A组分；
2）制备B组分，将步骤1）中所得A组分加入到反应釜中，搅拌，升温至70℃，开始滴加无溶剂固化剂，滴加完后继续在该温度下保温1-2小时，冷却降温，得到B组分；
3）A组分和B组分按质量比1:1进行混合均匀，得到缓释包衣；
4）将步骤3）中所得缓释包衣加入化肥中混合、造粒，得到缓释化肥。
对实施例1-4所得产品进行测试，观察其化肥缓释效果，结果如表1所示。
表1 实施例1-4化肥缓释效果
A组分油度 A组分分子量 漆膜凝定时间 每5天化肥释放效率
实施例1 50 850 7小时 3%
实施例2 45 800 7.5小时 3%
实施例3 5 600 7小时 3%
实施例4 20 1200 3小时 1.2%
表2是在实施例其它组分相同的情况下，对A组分的油度、分子量对漆膜凝定时间以及化肥释放效率的影响变化表。
表2 A组分油度、分子量对化肥释放效率影响表
A组分油度 A组分分子量 漆膜凝定时间 每5天化肥释放效率
对比例1 75 563 24小时 83%
对比例2 66 598 20小时 70%
对比例3 60 668 16小时 64%
对比例4 50 450 26小时 85%
根据表1和表2数据可以明显看出，A组份无油醇酸树脂的油度越长，分子量越小漆膜凝定时间越长，化肥释放太快，反之油度越短，分子量越大，漆膜凝定时间越短，化肥释放越慢。本发明通过控制化肥包衣中A组分无溶剂醇酸树脂的油度为5~50，A组分无溶剂醇酸树脂的分子量为600~1200时，可以将化肥的释放时间延长约40倍，延长化肥释放时间的同时，可以针对不同农作物的养分需求，提供不同延长倍率的缓释化肥，实现科学种植，化肥高效利用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.可降解化肥缓释包衣，包括按质量比计比例为1:1的A组分与B组分，其特征在于，所述A组分为无溶剂醇酸树脂，按质量份计，包括如下组分：新戊二醇35-55份、丙三醇5-15份、油酸60-90份、苯酐25-45份、苯甲酸15-25份，所述A组分的油度为5~50，A组分的相对分子量为600~1200；所述B组分为采用无溶剂固化剂对A组分进行改性后得到。
2.根据权利要求1所述的可降解化肥缓释包衣，其特征在于：所述无溶剂固化剂为2，6-甲苯二异氰酸酯或六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的可降解化肥缓释包衣的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备A组分，按配比，将新戊二醇、丙三醇、油酸、苯酐和苯甲酸依次投入至反应釜中，搅拌，快速升温至160℃，保温1-2小时后，继续升温至240℃保温，取样测试，至反应物料酸值小于5mgKOH/g，冷却降温，得到A组分；
(2)制备B组分，将步骤1）中所得A组分加入到反应釜中，搅拌，升温至70℃，开始滴加无溶剂固化剂，滴加完后继续在该温度下保温1-2小时，冷却降温，得到B组分；
(3)A组分和B组分按质量比1:1进行混合均匀，得到缓释包衣；
(4)将步骤3）中所得缓释包衣加入化肥中混合、造粒，得到缓释化肥。
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