CN107778098A - 一种缓释型肥料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓释型肥料，该一种缓释型肥料包括囊芯、包覆在囊芯外的内囊衣以及包覆在内囊衣外的外囊衣；囊芯包括钙镁磷肥、石灰和肥料微囊；内囊衣包括质量比为100:2~4:5~8的聚丙烯、明胶和聚乙二醇；外囊衣包括钙镁磷肥、石灰、肥料微囊、聚丙烯以及经乙醇、SDS、水在45±2℃下处理的改性聚丙烯，聚丙烯和改性聚丙烯的质量比为100:20~25；肥料微囊的制备方法为：将聚丙烯和乙酸乙酯混合，加热至55±2℃，搅匀，加聚乙烯醇搅匀，将混合液对氮肥和钾肥包衣，干燥；肥料微囊中聚丙烯和聚乙烯醇的质量比为100:11~14，具有缓释肥料的优点。

Description

一种缓释型肥料

技术领域

本发明涉及一种缓释型肥料。

背景技术

因为大多数的商品肥料在水中迅速溶解，所以大多数的肥料向农作物施加后这些肥料在土壤的水分中快速溶解，这些肥料的溶解速率超过了植物能利用的速率，引起了很多值得注意的问题。首先，过量的肥料能渗入地下水，在地下水中引起潜在的环境问题；其次，植物周围区域中过多含量的肥料可能导致植物根部的烧根。基于上述问题，整个生长季节经常需要多次少量施加这些肥料，而不是单次大量施加；但是重复施加的需求增加了劳动力成本。

为解决上述问题，缓释或控释肥料应际而生。缓释或控释肥料是指以各种调控机制使养分释放按照设定的释放模式（包括释放时间和释放速率）与作物吸收需求养分的规律相一致的肥料。一般来说，所谓释放是指养分由化学物质转变成作物可直接吸收利用的有效形态的过程（如溶解、水解、降解等），缓释是指化学物质养分释放速率远小于速溶性肥料施入土壤后转变为作物有效形态的释放速率；控释是指以各种调控机制使养分释放按照设定的释放模式与作物吸收养分的规律相一致。缓释或控释肥料广泛应用于家用草坪、公共草坪、高尔夫球场、宅院、植物养护和园艺作物。

授权公告号为CN1233601C、授权公告日为2005年12月28日的中国专利公开了一种控释多养分肥料生产方法，其以同一养分多元成分（形态）组合与优质控释剂复合，辅以成粒控制技术取代包膜剂实现肥料控释。

由于现有技术的控释或缓释肥料参差不齐，研发出一种新型的缓释型肥料仍具有较好的生产应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种缓释型肥料，替代现有技术，具有缓释肥料的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种缓释型肥料，包括囊芯、包覆在囊芯外的内囊衣以及包覆在内囊衣外的外囊衣；

囊芯包括钙镁磷肥、石灰和肥料微囊；

内囊衣包括聚丙烯、明胶和聚乙二醇，内囊衣中的聚丙烯、明胶和聚乙二醇的质量比为100:2~4:5~8；

外囊衣包括钙镁磷肥、石灰、肥料微囊、聚丙烯以及经乙醇、SDS、水在45±2℃下处理的改性聚丙烯，外囊衣中的聚丙烯和改性聚丙烯的质量比为100:20~25；

肥料微囊由如下方法制备得到：将聚丙烯和乙酸乙酯混合，搅拌并加热至55±2℃，分散均匀，加入聚乙烯醇并搅拌至均匀得到混合液，将该混合液对氮肥和钾肥进行包衣处理，干燥除去乙酸乙酯，即得；肥料微囊中聚丙烯和聚乙烯醇的质量比为100:11~14。

进一步优选为：改性聚丙烯由如下方法制备得到：将聚丙烯、SDS、乙醇和水混合，搅拌并升温至45±2℃，分散均匀，后期干燥除溶剂；制备过程中聚丙烯、SDS、乙醇和水的质量比为100:2.0~2.5:10~15:10~15。

进一步优选为：内囊衣由如下方法制备得到：将聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水混合，搅拌并升温至40±2℃，分散均匀，后期干燥除溶剂；制备过程中聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水的质量比为100:2~4:5~8:20~25:10~12。

进一步优选为：氮肥选用硝酸钠和硝酸钙中的一种或多种，钾肥选用氯化钾和硫酸钾中的一种或多种。

进一步优选为：pH=10.0~7.5、室温且一个大气压下，内囊衣的水通量为0.0μl/hr；pH=7.4~6.5、室温且一个大气压下，内囊衣的水通量为0.1~1.0μl/hr；pH=6.4~4.5、室温且一个大气压下，内囊衣的水通量为50~60μl/hr。

进一步优选为：pH=10.0~4.5、室温且一个大气压下，肥料微囊的水通量为45~60μl/hr。

进一步优选为：pH=10.0~4.5、室温且一个大气压下，外囊衣的水通量为90~105μl/hr。

进一步优选为：内囊衣中的聚丙烯、明胶和聚乙二醇的质量比为100:3:6，内囊衣制备过程中聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水的质量比为100:3:6:22:11；

外囊衣中的聚丙烯和改性聚丙烯的质量比为100:22，改性聚丙烯制备过程中聚丙烯、SDS、乙醇和水的质量比为100:2.1:12:12；

肥料微囊中聚丙烯和聚乙烯醇的质量比为100:12。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

采用本申请的一种缓释型肥料，采用内囊衣、外囊衣以及肥料微囊结合的技术进行缓释；

肥料微囊采用包膜技术进行控释，水作用至肥料微囊后，聚乙烯醇在水作用下发生溶胀作用，改善肥料微囊外的包衣，微量溶液可通过，可进行缓释的作用；肥料微囊的包衣在测试pH=10.0~4.5下的通水量变化不大，在试验范围内可正常使用；

外囊衣上使用经聚丙烯、SDS、乙醇改性的改性聚丙烯，得到具有微量通水性的膜，外环境的水以及外囊衣上的碱性物质经外囊衣逐渐进入内囊衣的外侧，为内囊衣提供一个溶剂环境；外囊衣上还含有钙镁磷肥、石灰、肥料微囊，为肥料提供支撑；外囊衣在测试pH=10.0~4.5下的通水量变化不大，在试验范围内可正常使用；

内囊衣为pH依赖型膜，溶液在pH=10.0~7.5下不能通过、在pH=7.4~6.5下难通过且在pH=6.4~4.5可通过，其与外囊衣上的碱性组分如钙镁磷肥、石灰配合使用，碱性组分为土壤环境创造碱性条件：在初始阶段内囊衣内的肥料不能释放，随着酸雨和其他水的冲刷，外囊衣上的碱性组分逐渐释放至土壤中，将内囊衣的环境逐渐改变为酸性环境，内囊衣中的肥料逐渐释放，形成二次缓释。

具体实施方式

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

实施例1：一种缓释型肥料，包括囊芯、包覆在囊芯外的内囊衣以及包覆在内囊衣外的外囊衣；其由如下方法制备得到：

（1）肥料微囊的制备

将聚丙烯和乙酸乙酯混合，搅拌并加热至55±2℃，分散均匀，加入聚乙烯醇并搅拌至均匀得到混合液，将该混合液对硝酸钠和氯化钾进行包衣处理，干燥除去乙酸乙酯，即得；肥料微囊中聚丙烯和聚乙烯醇的质量比为100:12；

（2）囊芯的制备

将钙镁磷肥和石灰分别粉碎，将钙镁磷肥、石灰和步骤（1）制备的肥料微囊按配方混合，得到囊芯；

（3）内囊衣的制备以及其应用

将聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水混合，搅拌并升温至40±2℃，分散均匀，得到内囊衣混合液，将其喷涂至囊芯上，并干燥除溶剂；

制备过程中聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水的质量比为100:3:6:22:11；

（4）外囊衣的制备以及其应用

将聚丙烯、SDS、乙醇和水混合，搅拌并升温至45±2℃，分散均匀，得到改性聚丙烯混合液；制备过程中聚丙烯、SDS、乙醇和水的质量比为100:2.1:12:12；

干燥改性聚丙烯混合液除去全部乙醇和部分水，加入钙镁磷肥、石灰、步骤（1）制备的肥料微囊和聚丙烯，混合均匀后，将其喷涂至内囊衣上，并干燥除溶剂得到一种缓释型肥料；外囊衣中的聚丙烯和改性聚丙烯的质量比为100:22。

实施例2：一种缓释型肥料，包括囊芯、包覆在囊芯外的内囊衣以及包覆在内囊衣外的外囊衣；其由如下方法制备得到：

（1）肥料微囊的制备

将聚丙烯和乙酸乙酯混合，搅拌并加热至55±2℃，分散均匀，加入聚乙烯醇并搅拌至均匀得到混合液，将该混合液对硝酸钙和硫酸钾进行包衣处理，干燥除去乙酸乙酯，即得；肥料微囊中聚丙烯和聚乙烯醇的质量比为100:11；

（2）囊芯的制备

将钙镁磷肥和石灰分别粉碎，将钙镁磷肥、石灰和步骤（1）制备的肥料微囊按配方混合，得到囊芯；

（3）内囊衣的制备以及其应用

将聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水混合，搅拌并升温至40±2℃，分散均匀，得到内囊衣混合液，将其喷涂至囊芯上，并干燥除溶剂；

制备过程中聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水的质量比为100:2:5:20:10；

（4）外囊衣的制备以及其应用

将聚丙烯、SDS、乙醇和水混合，搅拌并升温至45±2℃，分散均匀，得到改性聚丙烯混合液；制备过程中聚丙烯、SDS、乙醇和水的质量比为100:2.0:10:10；

干燥改性聚丙烯混合液除去全部乙醇和部分水，加入钙镁磷肥、石灰、步骤（1）制备的肥料微囊和聚丙烯，混合均匀后，将其喷涂至内囊衣上，并干燥除溶剂得到一种缓释型肥料；外囊衣中的聚丙烯和改性聚丙烯的质量比为100:20。

实施例3：一种缓释型肥料，包括囊芯、包覆在囊芯外的内囊衣以及包覆在内囊衣外的外囊衣；其由如下方法制备得到：

（1）肥料微囊的制备

将聚丙烯和乙酸乙酯混合，搅拌并加热至55±2℃，分散均匀，加入聚乙烯醇并搅拌至均匀得到混合液，将该混合液对硝酸钠、硝酸钙、氯化钾和硫酸钾进行包衣处理，干燥除去乙酸乙酯，即得；肥料微囊中聚丙烯和聚乙烯醇的质量比为100:14；

（2）囊芯的制备

将钙镁磷肥和石灰分别粉碎，将钙镁磷肥、石灰和步骤（1）制备的肥料微囊按配方混合，得到囊芯；

（3）内囊衣的制备以及其应用

将聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水混合，搅拌并升温至40±2℃，分散均匀，得到内囊衣混合液，将其喷涂至囊芯上，并干燥除溶剂；

制备过程中聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水的质量比为100:4:8:25:12；

（4）外囊衣的制备以及其应用

将聚丙烯、SDS、乙醇和水混合，搅拌并升温至45±2℃，分散均匀，得到改性聚丙烯混合液；制备过程中聚丙烯、SDS、乙醇和水的质量比为100:2.5:15:15；

干燥改性聚丙烯混合液除去全部乙醇和部分水，加入钙镁磷肥、石灰、步骤（1）制备的肥料微囊和聚丙烯，混合均匀后，将其喷涂至内囊衣上，并干燥除溶剂得到一种缓释型肥料；外囊衣中的聚丙烯和改性聚丙烯的质量比为100:25。

水通量测试

（1）肥料微囊的包衣膜的水通量测试

①测试对象：实施例1-3的步骤（1）制备肥料微囊的包衣膜。将包衣膜的厚度控制在0.01mm。

②测试内容：测试测试对象在室温（25℃）且一个大气压下、不同试剂中的通水量，试剂分别为pH=10.5、10.0、8.0、6.0、4.5和4.0的水溶液（均用NaOH、HCl和水配制）。平行试验5次，取平均值。

③测试结果：如表1所示。表1显示，同一测试对象在pH=10.0、8.0、6.0和4.5下的水通量相差不大（可看作误差范围内），且这些pH下的水通量与pH=10.5以及4.5下的水通量相差较大。

（2）外囊衣的水通量测试

①测试对象：实施例1-3的步骤（4）制备的外囊衣。将外囊衣的厚度控制在0.01mm。

②测试内容：测试测试对象在室温（25℃）且一个大气压下、不同试剂中的通水量，试剂分别为pH=10.5、10.0、8.0、6.0、4.5和4.0的水溶液（均用NaOH、HCl和水配制）。平行试验5次，取平均值。

③测试结果：如表2所示。表2显示，同一测试对象在pH=10.0、8.0、6.0和4.5下的水通量相差不大（可看作误差范围内），且这些pH下的水通量与pH=10.5以及4.5下的水通量相差较大。

（3）内囊衣的水通量测试

①测试对象：实施例1-3的步骤（3）制备的内囊衣。将内囊衣的厚度控制在0.01mm。

②测试内容：测试测试对象在室温（25℃）且一个大气压下、不同试剂中的通水量，试剂分别为pH=10.0、9.0、8.0、7.5、7.4、7.0、6.5、6.4、5.0和4.5的水溶液（均用NaOH、HCl和水配制）。平行试验5次，取平均值。

③测试结果：如表3所示。表3显示，同一测试对象在pH=10.0、9.0、8.0和7.5下的水通量相差不大（可看作误差范围内），在pH=7.4、7.0和6.5下的水通量相差不大（可看作误差范围内），在pH=6.4、5.0和4.5下的水通量相差不大（可看作误差范围内），且这些三组pH下的水通量之间相差较大。

溶出度测试

①测试对象：实施例1-3的一种缓释型肥料。

其中，每个测试对象的氮肥（按氮计算）、钾肥（按钾计算）、磷肥（按磷计算）的质量比为1:1:1；肥料微囊的粒度控制在0.01~0.02cm，一种缓释型肥料的粒度控制在0.10~0.12cm。

②测试内容-介质为水：取测试对象在25℃的水中进行溶出度测试，溶出度的测试点分别为0hr、7d、30d、60d、120d和240d；测试溶出度时同时测试测试水的pH。

测试体系为20g测试对象/1000ml测试溶剂。

平行试验5次，取平均值。

③试测试内容-模拟实际情况：取测试对象在25℃的水中进行溶出度测试，溶出度的测试点分别为0hr、7d、30d、60d、120d和240d；测试溶出度时同时测试测试水的pH。

测试体系为20g测试对象/1000ml测试溶剂。测试过程中，在24hr、7d、30d、60d、120d和240d取样检测时同时向水中加入80μl浓硫酸（模拟酸雨条件）。

平行试验5次，取平均值。

④测试结果：如表4和表5所示。

表4显示，测试体系在0hr-240d的测试过程中，pH先逐渐升高至约10并在30d及之后保持稳定，氮肥、钾肥和磷肥先明显增加而后基本保持平衡。

表5显示，测试体系的pH先增高后降低，在这个过程中氮肥、钾肥和磷肥均是缓慢释放，且整个过程中一直有释放。

Claims (8)

1.一种缓释型肥料，其特征在于，包括囊芯、包覆在囊芯外的内囊衣以及包覆在内囊衣外的外囊衣；

囊芯包括钙镁磷肥、石灰和肥料微囊；

内囊衣包括聚丙烯、明胶和聚乙二醇，内囊衣中的聚丙烯、明胶和聚乙二醇的质量比为100:2~4:5~8；

外囊衣包括钙镁磷肥、石灰、肥料微囊、聚丙烯以及经乙醇、SDS、水在45±2℃下处理的改性聚丙烯，外囊衣中的聚丙烯和改性聚丙烯的质量比为100:20~25；

肥料微囊由如下方法制备得到：将聚丙烯和乙酸乙酯混合，搅拌并加热至55±2℃，分散均匀，加入聚乙烯醇并搅拌至均匀得到混合液，将该混合液对氮肥和钾肥进行包衣处理，干燥除去乙酸乙酯，即得；肥料微囊中聚丙烯和聚乙烯醇的质量比为100:11~14。

2.根据权利要求1所述的一种缓释型肥料，其特征在于，改性聚丙烯由如下方法制备得到：将聚丙烯、SDS、乙醇和水混合，搅拌并升温至45±2℃，分散均匀，后期干燥除溶剂；制备过程中聚丙烯、SDS、乙醇和水的质量比为100:2.0~2.5:10~15:10~15。

3.根据权利要求2所述的一种缓释型肥料，其特征在于，内囊衣由如下方法制备得到：将聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水混合，搅拌并升温至40±2℃，分散均匀，后期干燥除溶剂；制备过程中聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水的质量比为100:2~4:5~8:20~25:10~12。

4.根据权利要求1所述的一种缓释型肥料，其特征在于，氮肥选用硝酸钠和硝酸钙中的一种或多种，钾肥选用氯化钾和硫酸钾中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的一种缓释型肥料，其特征在于，pH=10.0~7.5、室温且一个大气压下，内囊衣的水通量为0.0μl/hr；pH=7.4~6.5、室温且一个大气压下，内囊衣的水通量为0.1~1.0μl/hr；pH=6.4~4.5、室温且一个大气压下，内囊衣的水通量为50~60μl/hr。

6.根据权利要求1所述的一种缓释型肥料，其特征在于，pH=10.0~4.5、室温且一个大气压下，肥料微囊的水通量为45~60μl/hr。

7.根据权利要求1所述的一种缓释型肥料，其特征在于，pH=10.0~4.5、室温且一个大气压下，外囊衣的水通量为90~105μl/hr。

8.根据权利要求1所述的一种缓释型肥料，其特征在于，内囊衣中的聚丙烯、明胶和聚乙二醇的质量比为100:3:6，内囊衣制备过程中聚丙烯、明胶、聚乙二醇、丙酮和水的质量比为100:3:6:22:11；

外囊衣中的聚丙烯和改性聚丙烯的质量比为100:22，改性聚丙烯制备过程中聚丙烯、SDS、乙醇和水的质量比为100:2.1:12:12；

肥料微囊中聚丙烯和聚乙烯醇的质量比为100:12。