CN108892561A - 一种液体着色剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液体着色剂及其应用，属于肥料着色剂技术领域。该液体着色剂包括粉状原料和水，水的用量是粉状原料重量的2‑4倍；所述粉状原料由下列质量百分比含量的原料混合而成：水溶性着色剂20%‑40%、尿素20%‑50%和硝酸铵20%‑40%，水溶性着色剂选自柠檬黄、亮蓝、大红或果绿等。另外，该液体着色剂可以在肥料中应用，用量以水溶性着色剂的重量计为肥料重量的0.05‑0.15‰。该着色剂具有用量少、价格低廉、染色效果好、稳定性强、无公害等优点。
Description
技术领域
本发明属于肥料着色剂技术领域，特别涉及一种液体着色剂及其应用。
背景技术
随着化工染色技术的飞速发展，已广泛应用于各行各业中，染色技术在化肥生产技术领域也得到了充分的应用。一些化肥生产企业在生产肥料的过程中添加一些染色剂或着色剂，一方面是为了防止他人仿冒自己的品牌，另一方面是为了改善肥料的外观色泽。一般用于肥料染色的着色剂分为水溶型和油溶型，大多数着色剂都是由染料或颜料与有机溶剂组成，而这些物质绝大多数包含芳香烃有机物、重金属等，这些物质伴随着肥料的施用，进入土壤会被植物吸收而损害人体，给人们的生活健康带来不良的影响。现有技术中提供了几种水溶型和油溶型着色剂及使用方案。
发明专利（CN 101857491A）介绍了一种肥料着色剂的制备及施用方法。该方法是将水溶性染料溶于水中，再加入分散剂，搅拌后分别制成红、蓝和黄色的内着色剂备用，然后将油溶性颜料溶于基础油类溶剂，再分别加入分散剂，搅拌后分别制成红、蓝和黄色的外着色剂，用内着色剂与化肥原料直接搅拌混合，然后再用外着色剂喷涂，使肥料均匀染上颜色；利用该方法制备的水溶性肥着色剂具有着色剂用量少，着色稳定，成本低，颜色纯正、外观好等特点。但该专利介绍的制备工艺流程较为繁琐，所用的染色剂包含有油溶性染料，油溶性染料主要物质为甲苯胺红、酞菁蓝等含苯环类的有机物，含这些物质的水溶性肥进入土壤被作物吸收，在人们的生活健康方面存在着安全隐患。
发明专利（CN101117448A）也介绍了一种肥料染色剂的制备方法：先按配比称取着色剂、调色剂，或者再称取分散剂、增溶剂，然后采用包括粉碎、溶解、调色和研磨的工艺流程生产，即可生产出肥料天然染色剂。该发明肥料染色剂包括着色剂和调色剂，着色剂为有色腐植酸或有色腐植酸盐类物质，调色剂为有色的食品颜色添加剂和木质素及其盐类中的一种或其混合物，利用该方法制备的染色剂具有染色能力强、低成本、低用量和无公害等优点。但是其制备工艺流程也比较繁琐，且所用的着色剂腐殖酸气味较大，这种天然的染色剂不耐酸碱、高温等加工条件，稳定性较差。不利于生产出色泽稳定的着色产品，影响产品的销售。
另外，肥料的颜色及其稳定性具有重要作用，以水溶肥为例：
(1)很多生产企业把不同的NPK配方设计成不同的颜色，让农民快速地通过颜色来识别肥料，也会合理地对应出每个作物不同生育期应该使用的肥料配方。(2)不染色的肥料稀释后无法直观地看出肥料的浓度，这样往往会误导农民，而通过染色后的肥料，农民稀释后很容易通过颜色的深浅来判断肥料的浓度。(3)由于很多肥料制造厂商在肥料中加入了极少的微量元素或者添加剂，他们很容易通过肥料的外观来判定肥料的混合效果是否达到理想的状态，添加色素制造高品质肥料的一个指示性手段.
(4)通过颜色及颜色的稳定性来判断肥料的真伪与质量；如果肥料放置一段时间后变化，以通常思路考虑会认为质量不达标；而如颜色鲜艳透亮，从感官上会认为产品质量好。
而常规的水溶性着色剂易团聚，不但着色效果不好，且遇水不稳定。为了生产出更安全更可靠的肥料染色剂。本公司的研究人员在不断的努力下，寻找不同类型的染色剂，以求生产出用量少、价格低廉、染色效果好、稳定性强、无公害的绿色环保型的染色剂。
发明内容
本发明的目的之一为提供一种液体着色剂，该着色剂采用环保型且水溶性的着色剂为原料，如采用可用于食品的柠檬黄、亮蓝、大红或果绿等，但是申请人发现前述着色剂溶于水中容易发生团聚，不但会变相加大着色剂的用量，还会导致各个批次中着色剂溶液的颜色区别较大，如由于温度、水的电解质浓度、溶解时间等均会影响团聚效果，使着色剂溶液颜色存在随机性，导致产品颜色不一。本专利中通过加入特定量的水溶性着色剂、尿素和硝酸铵，不但使水溶性的着色剂在水中充分溶解，不发生团聚，还使颜色更加鲜艳透亮。其中，加入的尿素和硝酸铵不但能提升着色剂的效果，其本身可作为肥料原料，在提升肥料肥力同时不会对肥料造成不利的影响（如常规着色剂的有机溶剂或分散剂等对肥料会造成不利影响），还能保证水溶性。本发明的目的之二在于提供了该液体着色剂的应用，该着色剂可以在线配置，且溶解速度快，实现现配现用；另外，在肥料中该着色剂的用量是常规着色剂用量的1/20-1/30，但颜色更鲜艳透亮，稳定性更好。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种液体着色剂，包括粉状原料和水，粉状原料和水混合即得到，肥料生产时，可在使用前即配即用，也可直接使用配置好的溶液。水的用量是粉状原料重量的2-4倍。水的用量较少会影响水溶性着色剂的溶解性和稳定性，可能导致水溶性着色剂溶解不完全或不能充分溶解；水的用量太多，会导致肥料的水分含量变化，有可能需要调整肥料生产工艺，还有可能会明显加大干燥工序能耗。粉状原料由下列质量百分比含量的原料混合而成：水溶性着色剂20%-40%、尿素20%-50%和硝酸铵20%-40%。其中，尿素和硝酸铵均能一定程度上防止水溶性着色剂在水中团聚，两种物质协同作用效果要好很多且得到的产品更鲜艳透亮。随意调整各物质的比例并不能达到需要的效果。
优选地，尿素和硝酸铵均采用工业级以保证其纯度进而使其具有更好的水溶性。
其中，本发明实施例中的水溶性着色剂选自柠檬黄（1-(4-磺酸苯基)-4-(4-磺酸苯基偶氮)-5-吡唑啉酮-3-羧酸三钠盐）、亮蓝（[[[4-[N乙基-N-（3′-磺基苯甲基）-氨基、苯基、-（2′-磺基苯基）-亚甲基]-2，5-亚环己二烯基]-（3′-磺基苯甲基）-乙基胺二钠盐）、大红（1-（4'-磺酸基-1'-萘偶氮）-2-萘酚-6,8-二磺酸三钠盐）或果绿等中一种或多种。优选地，水溶性着色剂为柠檬黄。更优选地，本发明提供的一种液体着色剂，水的用量是粉状原料重量的2.67倍，粉状原料由下列质量百分比含量的原料混合而成：柠檬黄26.7%、尿素40%和硝酸铵33.3%。
其中，该水溶性着色剂的制备方法为：按配比将水溶性着色剂、尿素和硝酸铵混匀后，按配比加入水于5-50℃下搅拌混匀。在制备方法中，先通过将粉料物理混匀进行分散，而后再通过在水中搅拌分散。混匀后即可送入肥料生产设备中使用。
进一步地，在水中搅拌混匀的时间为60s-120s。时间非常短，在该时间段内即可实现水溶性着色剂的完全溶解，而不加尿素和硝酸铵至少需要800s以上才能溶解，单独加入尿素或硝酸铵时至少需要600s以上才能溶解。
另一方面，本发明实施例还提供了该液体着色剂在肥料中的应用，肥料可以为常规的氮肥、磷肥、钾肥或复合肥/复混肥等。
其中，该液体着色剂的用量以水溶性着色剂的重量计为肥料重量的0.05-0.15‰，较常规着色剂的用量少很多。
进一步地，由于采用了水溶性着色剂，则该液体着色剂用于水溶性肥料能保证其水溶性和其溶解在水中的稳定性（如在一定浓度下随浓度降低颜色变浅）。
优选地，该液体着色剂在黄色水溶性肥（对应使用柠檬黄）中的应用效果好。
其中，粉状原料和水搅拌混匀后即送入肥料生产装置中进行混合或喷涂，配置时间非常短。
综上，本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)用本方法生产的水溶性肥颜色着色均匀、有透度；不但能保证各批次颜色的稳定性，并且产品着色后的颜色在不同的外界空气湿度下保持一致；稳定性优良。
(2)着色后的肥料完全符合重金属检测指标，符合国家绿色环保标识认证，经多批次检测分析，着色后的水溶肥中重金属含量为0.2ppm左右；常规着色剂着色后的水溶性肥中重金属含量为5ppm至40ppm左右，能有效降低重金属含量。
(3)着色剂用量比较少，与普通的着色剂(用量通常为1-3‰)相比，用量减少25倍以上，每吨肥料的着色成本至少降低15元。
(4)避免使用昂贵的有机溶剂，不仅降低了生产成本，并完全避免了对作物和环境的污染。
(5)由于该着色剂色泽的稳定性和环保性，通过一年的生产试验， 5000吨产品全部得到了市场的高度认可。
综上所述，本发明具有很好的经济效益和环境效益。
附图说明
图1是使用常规粉状着色剂的水溶肥的颜色示意图；
图2是使用本专利液体着色剂的水溶肥的颜色示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
将0.8kg着色剂（柠檬黄），1.2kg的工业级尿素，1kg工业级硝酸铵投料放置于20L的塑料槽中，再注入8kg的水，开启搅拌桨，20℃下搅拌60s后，得到柠檬黄液体着色剂。利用隔膜泵将该着色剂输送至肥料混合机中进行喷涂，使水溶肥均匀染上颜色。参见表1和图1-2为采用本实施例提供的着色剂的肥料（柠檬黄的用量为0.1‰）与采用常规着色剂（市售，用量为3‰）的肥料的重金属含量对比和颜色对比。
表1
从表1可以看出，采用本实施例提供的着色剂的水溶肥的重金属含量（为其他原料带入）比采用常规着色剂的水溶肥的重金属含量小得多。从图1和2可知，采用本实施例提供的着色剂的水溶肥的颜色更加鲜艳透亮。
实施例2：
将0.8kg着色剂（亮蓝），1.4kg的工业级尿素，0.8kg工业级硝酸铵投料放置于20L的塑料槽中，再注入7kg的水，开启搅拌桨，30℃搅拌80s左右后得到亮蓝液体着色剂。利用隔膜泵将该着色剂输送至肥料混合机中进行混合，使水溶肥均匀染上颜色。
实施例3：
将1kg着色剂（大红），1kg的工业级尿素，1kg工业级硝酸铵投料放置于20L的塑料槽中，再注入9kg的水，开启搅拌桨，25℃下搅拌120s后得到大红液体着色剂。利用隔膜泵将该着色剂（大红的用量为肥料重量的0.05‰）输送至肥料混合机中进行喷涂，使水溶肥均匀染上颜色。
实施例4：
将0.9kg着色剂（果绿），1.0kg的工业级尿素，1.1kg工业级硝酸铵投料放置于20L的塑料槽中，再注入6kg的水，开启搅拌桨，20℃下搅拌60s后，得到果绿液体着色剂。利用隔膜泵将该着色剂输送至肥料混合机中进行喷涂，使水溶肥均匀染上颜色。
实施例5：
将1.2kg着色剂（柠檬黄），0.6kg的工业级尿素，1.2kg工业级硝酸铵投料放置于20L的塑料槽中，再注入12 kg的水，开启搅拌桨，20℃下搅拌60s后，得到柠檬黄液体着色剂。利用隔膜泵将该着色剂（柠檬黄的用量为肥料重量的0.15‰）输送至肥料混合机中进行喷涂，使水溶肥均匀染上颜色。
实施例6：
将1.2kg着色剂（亮蓝），1.2kg的工业级尿素，0.6kg工业级硝酸铵投料放置于20L的塑料槽中，再注入6kg的水，开启搅拌桨，30℃搅拌80s左右后得到亮蓝液体着色剂。利用隔膜泵将该着色剂输送至肥料混合机中进行喷涂，使水溶肥均匀染上颜色。
验证例
对照1，与实施例1的制备方法基本一致，不同之处在于：不含尿素。
对照2，与实施例1的制备方法基本一致，不同之处在于：不含硝酸铵。
对照3，与实施例1的制备方法基本一致，不同之处在于：水溶性着色剂1kg、尿素1.5kg和硝酸铵1kg。
对照4，与实施例3的制备方法基本一致，不同之处在于：水溶性着色剂0.6kg、尿素1.65kg和硝酸铵0.75kg。
对照5，与实施例1的制备方法基本一致，不同之处在于：水的用量为5kg。
对照6，直接将水溶性着色剂溶于水中，不含尿素和硝酸铵。
对照7，采用常规着色剂生产肥料，着色剂用量为3‰。
对照8，采用常规着色剂生产肥料，着色剂用量为1‰。
其中，表2为对液体着色剂溶液在光照条件下与比色卡对比，比照各批次颜色变化（以第一批次作为基准，通过目测记录各批次的颜色变化），对照7和8均为2017年3月（工艺改变之前），2-10天根据实际生产为一批次。实施例1、3、5及对照1-6均为2017年4月-10月，通过小试、中试或实际生产各批次的颜色变化。
表2
| 序号 | 批次1 | 批次2 | 批次3 | 批次4 | 批次5 | 批次6 | 批次7 |
| 实施例1 | 基准 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 |
| 实施例3 | 基准 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 | 无变化 |
| 实施例5 | 基准 | 无变化 | 无变化 | 变浅 | 无变化 | 无变化 | 无变化 |
| 对照1 | 基准 | 无变化 | 变浅 | 无变化 | 变深 | 变浅 | 变深 |
| 对照2 | 基准 | 变浅 | 无变化 | 无变化 | 变浅 | 变深 | 变浅 |
| 对照3 | 基准 | 变浅 | 变浅 | 无变化 | 变深 | 无变化 | 无变化 |
| 对照4 | 基准 | 无变化 | 变深 | 变深 | 无变化 | 变浅 | 变深 |
| 对照5 | 基准 | 变浅 | 变浅 | 变深 | 变深 | 变深 | 无变化 |
| 对照6 | 基准 | 变浅 | 变浅 | 变深 | 变深 | 变深 | 变深 |
从表2可以看出，采用本专利提供的液体着色剂溶液颜色稳定，各批次颜色不会随着环境因素进行变化，进而使产品颜色稳定。
其中，表3为使用实施例1、3、5及对照1-8的着色剂的肥料的颜色。
表3
| 序号 | 颜色 |
| 实施例1 | 深、鲜亮 |
| 实施例3 | 深、鲜亮 |
| 实施例5 | 深、鲜亮 |
| 对照1 | 较深 |
| 对照2 | 较深、鲜亮 |
| 对照3 | 较深 |
| 对照4 | 较深、鲜亮 |
| 对照5 | 深、鲜亮 |
| 对照6 | 非常浅 |
| 对照7 | 较深 |
| 对照8 | 浅 |
从表3可以看出，采用本发明提供的着色剂制备的肥料颜色深、鲜亮。
其中，表4为高湿度和不同时间下，采用实施例1、3、5及对照1-8的着色剂生产的肥料的颜色变化。试验条件为：湿度80%，温度25℃，肥料颗粒平铺在培养皿中，放置在保温箱中；通过目测，如果50%左右以上颗粒颜色变深则记为变深。
表4
| 序号 | 24小时 | 48小时 | 120小时 | 10天 | 15天 | 30天 |
| 实施例1 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 无变色 |
| 实施例3 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 无变色 |
| 实施例5 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 无变色 |
| 对照1 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 变深 | ||
| 对照2 | 无变色 | 无变色 | 变深 | |||
| 对照3 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 变深 | ||
| 对照4 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 变深 | ||
| 对照5 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 无变色 | 变深 | |
| 对照6 | 无变色 | 变深 | ||||
| 对照7 | 变深 | |||||
| 对照8 | 无变色 | 变深 |
从表4可以看出，本发明提供的着色剂制备的肥料，在高湿度环境下不会变色，显色稳定。结合表3-4可以看出，对照试验的水溶性着色剂在水中部分团聚，不但导致显色较浅，且吸湿后部分团聚的着色剂分离，导致颜色变深。
补充实验，同时进行前述试验的平行试验，湿度改为50%，发现实施例1、3、5及对照1-8的着色剂生产的肥料在15天内颜色均不会变深。
对祥云公司各区域仓库中的产品进行抽检，各区域采用本发明提供的着色剂制备的肥料存放一年（存量肥，少量，后同）后均无颜色变化。而采用常规着色剂制备的肥料，在潮湿区域（如东南沿海）3个月左右颜色开始稍有加深，在干燥区域（如西北）9个月左右颜色开始稍有加深。即采用本发明提供的着色剂制备的肥料，不会随着销售区域的温湿度环境进行变化，一致性好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种液体着色剂，其特征在于，包括粉状原料和水，水的用量是粉状原料重量的2-4倍；所述粉状原料由下列质量百分比含量的原料混合而成：水溶性着色剂20%-40%、尿素20%-50%和硝酸铵20%-40%。
2.根据权利要求1所述的液体着色剂，其特征在于，所述水溶性着色剂选自柠檬黄、亮蓝、大红或果绿。
3.根据权利要求1所述的液体着色剂，其特征在于，所述水溶性着色剂为柠檬黄。
4.根据权利要求1所述的液体着色剂，其特征在于，所述水溶性着色剂的制备方法为：按配比将水溶性着色剂、尿素和硝酸铵混匀后，按配比加入水于5-50℃下搅拌混匀。
5.根据权利要求4所述的液体着色剂，其特征在于，搅拌混匀的时间为60s-120s。
6.如权利要求1-5任一项所述的液体着色剂在肥料中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述液体着色剂的用量以水溶性着色剂的重量计为肥料重量的0.05-0.15‰。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述液体着色剂用于水溶性肥料。
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述粉状原料和水搅拌混匀后即送入肥料生产装置中进行混合或喷涂。
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A liquid colorant and its application Effective date of registration: 20230731 Granted publication date: 20210910 Pledgee: Bank of China Limited Huanggang branch Pledgor: HUBEI XIANGYUN (Group) CHEMICAL Co.,Ltd. Registration number: Y2023420000318 |
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