CN108503432A - 一种复合包膜缓释锌肥及其制备方法 - Google Patents

一种复合包膜缓释锌肥及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合包膜缓释锌肥，其特征在于，包括呈颗粒状的肥芯、依次包覆于肥芯颗粒表面的硫包膜和聚氨酯包膜；所述肥芯按重量份计包括：含锌物质75～110份、粘结剂5～7份，水1～3份；所述聚氨酯包膜包括聚氨酯和固化剂，所述聚氨酯是由聚醚多元醇和二异腈酸酯合成的。本发明还公开了复合包膜缓释锌肥的制备方法。本发明的复合包膜缓释锌肥，提高了锌肥的利用率。

Description

一种复合包膜缓释锌肥及其制备方法
技术领域
本发明涉及肥料技术领域，具体涉及一种复合包膜缓释锌肥及其制备方法。
背景技术
锌是人体必需微量元素之一，锌是人体生长发育、生殖遗传、免疫、内分泌等重要生理过程中必不可少的物质，人体含锌总量减少时，会引起免疫组织受损,免疫功能缺陷。通过食物补锌是目前公认的最安全的补锌方式，其中，通过外源添加锌肥技术培养的富锌农作物是其中重要的领域。但目前的外源锌肥普遍存在利用率低的问题，利用率在3～10％左右。这既对生态环境造成负面影响，又使得成本高企，限制了富锌技术的推广。目前，大部分肥料都将锌元素作为微量元素辅助添加剂，罕有专用缓控释锌肥，如专利CN102775234B，锌所占比例较低，且添加有仅适用于部分土壤的调理剂，并不具有专一性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种复合包膜缓释锌肥，以提高锌肥的利用率。
本发明的另一目的在于提供一种该复合包膜缓释锌肥的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种复合包膜缓释锌肥，包括呈颗粒状的肥芯、依次包覆于肥芯颗粒表面的硫包膜和聚氨酯包膜；
所述肥芯按重量份计包括：含锌物质75～110份、粘结剂5～7份，水1～3份；
所述聚氨酯包膜包括聚氨酯和固化剂，所述聚氨酯是由聚醚多元醇和二异腈酸酯合成的。
本发明中优选的方案为，聚醚多元醇为DDL-1000D，二异氰酸酯为TDI-60，固化剂为E-100。
本发明中优选的方案为，所述含锌物质为硫酸锌、氧化锌、含锌矿物、醋酸锌、葡萄糖酸锌、氨基酸螯合锌中的一种或任意几种的组合。其中，含锌矿物可为闪锌矿、纤锌矿、红锌矿等。
本发明中优选的方案为，所述含锌物质为硫酸锌和氧化锌的混合物。
本发明中优选的方案为，肥芯按重量份计包括：硫酸锌60～80份，氧化锌15～30份，粘结剂5～7份，水1～3份。
本发明中优选的方案为，硫包膜质量为肥芯质量的10～25％，聚氨酯包膜的质量为肥芯的1～4％。
本发明还公开了上述复合包膜缓释锌肥的制备方法，包括如下步骤：
S1：取配方量的含锌物质、粘结剂和水，混合均匀，造粒、晾干，得到肥芯颗粒；
S2：预热肥芯颗粒，向其表面喷涂熔融态硫，使之包裹于肥芯颗粒表面，固化后得到硫包膜；
S3：聚醚多元醇真空脱水，加入二异腈酸酯反应；反应结束后，降温，真空脱泡，得到聚氨酯；
S4：预热经步骤S2处理的肥芯颗粒，向其喷涂聚氨酯和固化剂，使之包裹于硫包膜表面，冷却，固化成膜，筛分，得到本发明的缓释锌肥。
本发明中，肥芯颗粒的颗粒直径优选为3～4mm，肥芯颗粒过大，缓释的效果差；过小，一方面造粒困难，另一方面包膜难以形成。
本发明中优选的方案为，在步骤S2中，喷涂前，肥芯颗粒置于转鼓中，预热至70～100℃；喷涂时，熔融态硫的温度为130～150℃。肥芯颗粒在喷涂的过程中处于不断翻滚振动的状态，从而使得表面形成均匀的硫膜。而对肥芯颗粒进行预热，使得肥芯颗粒中的粘结剂处于微融状态，能增加对硫膜的粘结，提高成膜能力。
本发明中，聚氨酯在合成过程中无需添加水或其他溶剂，制备更加方便，污染小，并且与现有的水性聚氨酯相比，成膜所需时间短，且成膜能力强，提升了成膜的质量和效率。
本发明中优选的方案为，在步骤S3中，将聚醚多元醇减压至-0.095～-0.098MPa，边搅拌边加热到100～110℃，脱水3～4h；加入二异氰酸酯后，控制反应温度为80～90℃，反应2～3h。
本发明中优选的方案为，在步骤S4中，肥芯颗粒置于流化床中，喷涂时喷嘴雾化气压为0.8～1.0MPa，喷涂速度为0.5～0.6kg/h。肥芯颗粒置于流化床中，其处于不断振动的状态，有利于表面均匀成膜。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的复合包膜缓释锌肥，聚氨酯包膜和硫包膜均具有良好的降解性，当该缓释锌肥施于土壤中时，硫包膜和聚氨酯会逐渐降解，产生对环境无害的化合物，对土壤影响低。在此过程中，肥芯颗粒逐渐暴露于外部环境中，含锌物质不断地向外部土壤释放，从而起到了缓释的效果，提高了锌肥的利用率。经试验验证，与普通锌肥相比，作物达到同等富锌水平所需的含锌物质量能减少47％以上。
2、本发明的复合包膜缓释锌肥，以硫包膜为内膜，以聚氨酯薄层为外膜，兼顾了硫成本较低和聚氨酯耐磨、耐水的优点，便于运输、储存和使用。
3、本发明的复合包膜缓释锌肥的制备方法，聚氨酯的合成过程中无需添加水或其他溶剂，制备更加方便，污染小，并且与现有的水性聚氨酯相比，成膜所需时间短，且成膜能力强，提升了成膜的质量和效率。
4、本发明的复合包膜缓释锌肥的制备方法中，在喷涂前，肥芯颗粒处于不断振动的状态，从而使得肥芯颗粒表面成膜均匀；其次，聚氨酯和固化剂在成膜前进行了加热，提高了原料的成膜能力；同时，肥芯颗粒经过预热，表面处于微融状态，有利于粘结成膜原料形成膜层，提高了成膜的效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
以下实施方式中，聚醚多元醇为DDL-1000D，二异氰酸酯为TDI-80，固化剂为E-100，含锌矿粉为闪锌矿。
表1 实施例1-4中肥芯的配方和聚氨酯原料的配方
实施例1
一种复合包膜缓释锌肥，其制备方法如下：
(1)制备肥芯
称取配方量的硫酸锌、氧化锌、粘结剂和水，混合均匀后用造粒机造粒，得到粒径3-4mm的肥芯；
(2)硫包膜
将肥芯置于转鼓中，预热至100℃；然后将温度为130℃左右的熔融态硫由加热喷嘴以4kg/h的喷涂速度喷涂到肥芯表面，熔融态硫液滴在滚动的肥芯颗粒表面均匀铺展，形成均匀的固化硫膜；硫膜质量分数为肥芯的20％；
(3)制备聚氨酯
在烧瓶中加入计量好的聚醚多元醇，减压至-0.098MPa，搅拌加热到110℃，真空脱水2.5h，然后降温至40℃，加入淀粉，搅拌1h，加入二异氰酸酯，温度控制在85℃，反应2.5h；反应完成后，开始降温并真空脱泡30min，降温至室温出料，得到-NCO为6％的聚氨酯；
(4)聚氨酯包膜
采用流化床平行喷雾法进行包膜。在包膜时，独立的喷雾系统以0.4kg/h的喷涂速度将聚氨酯和固化剂分别喷于处于沸腾状态的肥芯颗粒表面，喷涂时喷嘴雾化气压为1.0MPa；冷却后固化成膜，然后进行筛分，得到粒径为3.5～4.5mm肥料，聚氨酯膜的质量分数为肥芯的2％。
按照GB/T 23348-2009中的规定，采用静水法测试，24h锌溶出率为8％，7d溶出率为52％，28d溶出率为74％。
以水稻为样本，以缓释锌肥组和普通锌肥组进行对比，作物达到同等富锌水平所需的含锌物质量减少52％左右。
实施例2
实施例2的制备步骤同实施例1。
按照GB/T 23348-2009中的规定，采用静水法测试，24h锌溶出率为6％，7d溶出率为39％，28d溶出率为57％。
以水稻为样本，以缓释锌肥组和普通锌肥组进行对比，作物达到同等富锌水平所需的含锌物质量减少67％左右。
实施例3
实施例3的制备步骤同实施例1，区别仅在于硫膜质量分数为肥芯的15％，聚氨酯膜的质量分数为肥芯的5％。
按照GB/T 23348-2009中的规定，采用静水法测试，24h锌溶出率为5％，7d溶出率为49％，28d溶出率为59％。
以水稻为样本，以缓释锌肥组和普通锌肥组进行对比，作物达到同等富锌水平所需的含锌物质量减少63％左右。
实施例4
实施例4的制备步骤同实施例1。
按照GB/T 23348-2009中的规定，采用静水法测试，24h锌溶出率为13％，7d溶出率为60％，28d溶出率为83％。
以水稻为样本，以缓释锌肥组和普通锌肥组进行对比，作物达到同等富锌水平所需的含锌物质量减少47％左右。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种复合包膜缓释锌肥，其特征在于，包括呈颗粒状的肥芯、依次包覆于肥芯颗粒表面的硫包膜和聚氨酯包膜；
所述肥芯按重量份计包括：含锌物质75～110份、粘结剂5～7份，水1～3份；
所述聚氨酯包膜包括聚氨酯和固化剂，所述聚氨酯是由聚醚多元醇和二异腈酸酯合成的。
2.如权利要求1所述的复合包膜缓释锌肥，其特征在于，聚醚多元醇为DDL-1000D，二异氰酸酯为TDI-60，固化剂为E-100。
3.如权利要求1所述的复合包膜缓释锌肥，其特征在于，所述含锌物质为硫酸锌、氧化锌、含锌矿物、醋酸锌、葡萄糖酸锌、氨基酸螯合锌中的一种或任意几种的组合。
4.如权利要求3所述的复合包膜缓释锌肥，其特征在于，所述含锌物质为硫酸锌和氧化锌的混合物。
5.如权利要求4所述的复合包膜缓释锌肥，其特征在于，含锌物质按重量份计包括：硫酸锌60～80份，氧化锌15～30份。
6.如权利要求1所述的复合包膜缓释锌肥，其特征在于，硫包膜质量为肥芯质量的10～25％，聚氨酯包膜的质量为肥芯质量的1～4％。
7.一种如权利要求1～6任一项所述的复合包膜缓释锌肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：取配方量的含锌物质、粘结剂和水，混合均匀，造粒、晾干，得到肥芯颗粒；
S2：预热肥芯颗粒，向其表面喷涂熔融态硫，使之包裹于肥芯颗粒表面，固化后得到硫包膜；
S3：聚醚多元醇真空脱水，加入二异腈酸酯反应；反应结束后，降温，真空脱泡，得到聚氨酯；
S4：预热经步骤S2处理的肥芯颗粒，向其表面喷涂聚氨酯和固化剂，使之包裹于硫包膜表面，冷却，固化成膜，筛分，得到本发明的缓释锌肥。
8.如权利要求7所述的复合包膜缓释锌肥的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，喷涂前，肥芯颗粒置于转鼓中，预热至70～100℃；喷涂时，熔融态硫的温度为130～150℃。
9.如权利要求7所述的复合包膜缓释锌肥的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，聚醚多元醇减压至-0.095～-0.098MPa，边搅拌边加热到100～110℃，脱水3～4h；加入二异氰酸酯后，控制反应温度为80～90℃，反应2～3h。
10.如权利要求7所述的复合包膜缓释锌肥的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，肥芯颗粒置于流化床中，喷涂时喷嘴雾化气压为0.8～1.0MPa，喷涂速度为0.5～0.6kg/h。
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