CN109867563A - 一种具有保水功能的缓控释肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及缓控释肥领域，尤其涉及一种具有保水功能的缓控释肥料及其制备方法。缓控释肥料包括肥料内核以及包衣材料，包衣材料由A料和B料混合而成，A料包括棕榈油多元醇、或包括由棕榈油多元醇与聚酯多元醇、蓖麻油中的一个或多个相混合而成的混合物，B料包括甲苯二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一个或多个相混合而成的混合物；其制备方法，是将肥料内核表面打磨光滑，加温至55‑80℃，然后喷洒A料和B料，固化一段时间后，重复2‑5次，最后加入一定量石蜡，翻滚均匀后。本发明的具有保水功能的缓控释肥料及其制备方法，缓控释效果符合植物生长需求、化肥利用率高、保水性能高、生物降解能力优异。

Description

一种具有保水功能的缓控释肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及缓控释肥领域，尤其涉及一种具有保水功能的缓控释肥料及其制备方法。

背景技术

水和肥料是作物生长的基础条件，同时也是制约我国农业可持续发展的重要因素和资源。我国现有农业生产水平低下，农田化肥的当季利用率氮肥只有30-50％，磷肥为10-20％，钾肥为35-50％，低于国外同类肥料约5-20％。以氮肥为例，每年损失的氮量相当于1900多万吨的尿素，折合人民币380多亿元。另一方面，我国是一个水资源贫乏的国家，农业用水是我国第一用水大户，占我国水资源消耗的80％左右。

始于20世纪60年代的保水型缓控释肥料生产技术，为解决化肥利用率低、化肥污染、水利用率低等问题提出了新的思路和途径，并取得了令人鼓舞的研发进展。

目前保水型缓控释肥料主要有混合型、包膜/包裹型、吸附型以及化学反应型。其中，1)混合型吸水保水缓释肥料，是直接把吸水性聚合物和普通肥料或者缓释控释肥料混合在一起来制备保水缓释肥料。2)包膜/包裹型保水缓释肥料，是以肥料为核心，用含有高吸水性聚合物的包膜物质包膜。通常分为两类，一类是在制备高吸水树脂的聚合体系中直接加入肥料，使肥料在聚合反应的进行过程中逐渐填充于树脂凝胶的三维网络；另一类是在水等液体的作用下将事先合成的高吸水树脂粉末粘附在肥料颗粒的表面，从而形成紧密的包膜结构。3)吸附型吸水保水缓释肥料是直接把高吸水性树脂浸泡在肥料溶液中，达到溶胀平衡后，干燥、粉碎来制备缓释肥料。4)化学反应型的保水缓释肥料是指通过吸水性聚合物的化学改性的方法，将肥料养分基团通过化学键键合在大分子骨架上，从而使其既有吸水、保水抗旱性能，又具有缓释性能。

然而目前这些保水型缓释肥料，存在多种缺点：1)保水缓释肥料与吸水保水材料之间的吸水保水性能存在着较大的差距，主要是因为目前的肥料一般是电解质类的，这对高吸水树脂的吸水倍率有较大的影响。2)包膜/包裹法中，包膜过程中的聚合反应对肥料的性质影响很大，例如，尿素在聚合热的作用下容易产生缩二脲，对作物种子和幼苗均有毒害作用；另外，肥料的存在对树脂的聚合过程及聚合物网络结构也有着一定的影响。3)物理吸附的肥料在干燥过程中容易聚集在颗粒的表面，在使用过程中容易产生“突释效应”。另外，当肥料对高吸水树脂吸水倍率有较大影响时，与树脂结合的肥料量比较低。4)保水型缓释肥料由于其吸水保水性能使其难于长期保存。5)目前对于保水型缓释肥料的养分释放机理和释放动力学等理论研究比较缺乏。6)使用合成系高吸水性树脂，由于其降解性较差会在土壤中残留，长期大量使用，务必对土壤造成一定的影响，而天然可降解高吸水性树脂其性能较差。7)高吸水树脂在土壤中会形成凝胶，其强度大大降低，作为包膜层容易出现漏洞，使养分的缓释性能不均匀达不到理想的效果。

就保水型缓释肥料而言，无论对于我国广大的干旱、半干旱地区，还是南方季节性干旱地区，无论对于大田粮食作物、经济作物、果树生产，还是园林绿化、防风固沙、水土保持工程都具有广阔的应用前景，对于节约水肥资源，减少污染，改善生态环境，增产增收，实现农业的可持续发展都具有重要的意义。其发展趋势和研究方向主要有以下几点：1)寻找廉价的材料、原料，简化合成工艺路线，大幅度降低成本；2)加强理论研究，比如养分释放机理、保水机理等的研究；3)开发可降解的改性天然系高吸水树脂作为包膜层的保水型缓释肥料；4)提高保水型缓释肥料的耐盐性和吸水后的强度。

中国专利申请号为201310753674.4的发明专利，公开了一种含大豆油多元醇生物降解的缓控释肥包衣材料及其制备工艺，虽然设备投资成本小、原材料成本小、生物降解率满足标准，然而其肥料表面固化为致密坚硬的膜，弹性较差，一段时间后包衣材料容易发生破裂，影响其保水性能和缓控释性能。

中国专利申请号为201410236023.2的发明专利，公开了一种基于C36二聚脂肪酸聚酯多元醇的控释肥包衣材料，虽然可以最终分解为二氧化碳和水，对环境无毒害、无污染，但是其保水性能并不优异，难以应用于干旱地区的植物栽培。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种缓控释效果符合植物生长需求、化肥利用率高、保水性能高、生物降解能力优异的具有保水功能的缓控释肥料及其制备方法。

本发明第一方面提供一种具有保水功能的缓控释肥料，包括肥料内核、以及包覆于肥料内核表面的包衣材料，所述包衣材料由A料和B料在55℃-68℃下混合反应而成；所述A料占包衣材料重量的55-70％，所述B料占包衣材料重量的30-45％；所述A料包括棕榈油多元醇、且棕榈油多元醇占A料的质量百分比为30-70％，所述B料包括甲苯二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一个或多个相混合而成的混合物。

应当说明的是，植物油基聚氨酯是由植物油多元醇与异氰酸酯发生共聚反应而成，与石油类聚醚多元醇生产的聚氨酯相比，机械性能差不多，而耐热氧化和耐热分解性更好，具有可降解性，生产成本更低。异氰酸酯的种类对聚氨酯的性能影响很大，相对于脂肪族异氰酸酯，以芳香族异氰酸酯为原料合成的聚氨酯具有更高的刚性，但其抗氧化和抗紫外性能较差；而相对于二异氰酸、三异氰酸合成的聚氨酯有较高的密度、玻璃化转变温度和拉伸强度，但断裂伸长率、溶胀性和抗冲击强度相对较小。

根据多元醇的种类、分子量、官能团和分子结构的不同，所制备的植物油基聚氨酯的物理化学性能差别很大，因此多元醇在聚氨酯制备中有很重要的地位，其它组分用量都以其为基准。而植物油多元醇的性质又与植物油的理化性质有很强的关联性。如表1所示，为常见植物油甘油三酯中脂肪酸的含量。

表1常见植物油甘油三酯中脂肪酸的含量

中国专利申请号为201310753674.4和201410236023.2采用来自于大豆油的大豆油多元醇，其在目前的聚氨酯行业得到了广泛的应用，但是作为缓控释肥料的包衣材料，由于大豆油本身的碳链结构、以及聚氨酯的氨基甲酸酯键容易被很多细菌和真菌降解，在复杂的土地环境中难以长时间保证合适的缓释和控水性能。

因此，由于不同植物油的脂肪酸种类和结构对植物油的理化性质起主要影响，如何选用合适的植物油多元醇也极大程度上影响着植物油基聚氨酯的理化性质。在后续实施例中，将进一步阐明棕榈油多元醇基聚氨酯相比于其它植物油基聚氨酯，在缓控释肥料中的优异性质。

应当说明的是，通常情况下多元醇化合物的官能度越大、羟值越高，则反应生成的聚氨酯硬度越大，机械物理性能越好，耐温性能也越好，但与异氰酸酯等其他组分的互溶性则会随官能度以及羟值的增大而变差。羟基化合物与异氰酸酯的反应是聚氨酯合成中最常见、最基础的反应之一。在羟基含量相同的情况下，官能度越大的多元醇反应速率越大，反应物的粘度增加越快。

具体的，所述棕榈油多元醇的羟值为160mgKOH/g-320mgKOH/g。采用该种棕榈油多元醇的A料与B料反应而成的包衣材料，柔韧性高，不会轻易拉裂，且分子间隙仅容许无机分子透过，使其具有类似半透膜的性质。当缓控释肥料所处的环境水含量较高时，水分在渗透压作用下透过包衣材料进入缓控释肥料颗粒内部，且在包衣材料的吸水作用下，使其形成储存有一定水分的水球；当缓控释肥料所处的环境水含量较低时，水分又从内部渗透而出，从而调节土壤中的水含量。同理，包裹在内的肥料也在渗透压作用下，自动调节内外的浓度，从而起到缓控释的效果。

具体的，A料包括由棕榈油多元醇与聚酯多元醇、蓖麻油中的一个或多个相混合而成的混合物。

具体的，所述包衣材料占缓控释肥料的质量百分比为2％-5％。

优选的，所述包衣材料占缓控释肥料的质量百分比为2.2％-4％。

应当说明的是，除蓖麻油外，对于植物油基多元醇的合成方法，主要集中于对植物油中脂肪酸甘油酯的酯键和脂肪酸烷基链上不饱和双键进行化学修饰和改造，常见方法有：酯交换法、环氧开环羟基化法、臭氧化法、高温高压催化法、Diels-Alder环加成法、聚合-水解法、聚酯化多元醇法、烯烃复分解法、硫-烯加成法等。本发明中采用将多羟基化合物引入植物油分子中的方法，制备植物油基多元醇。

具体的，所述棕榈油多元醇经由以下方法制备而成：将8-11份的棕榈油加入反应釜中，边加热边搅拌，搅拌速度100-200r/min，加热到80-90℃时加入9-12份丙三醇和3-5份二甘醇，在搅拌条件下保持3-5小时，然后冷却至常温制得棕榈油多元醇。

具体的，所述A料经由以下方法制备而成：按配比将棕榈油多元醇与聚酯多元醇、蓖麻油中的一个或多个相混合在反应釜中混合搅拌5-10min，得到A料。

具体的，所述B料经由以下方法制备而成：按配比将甲苯二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一个或多个相混合，加入助剂并加热至65-75℃，搅拌1-2min，得到B料。

具体的，所述A料以质量分数计包括50％的棕榈油多元醇、30％的蓖麻油、以及20％的聚酯多元醇。

具体的，所述B料以质量分数计包括20％的甲苯二异氰酸酯、10％的赖氨酸二异氰酸酯、以及70％的多亚甲基多苯基多异氰酸酯。

本发明第二方面提供一种具有保水功能的缓控释肥料的制备方法，包括以下步骤：

S1、配置A料：按配比将棕榈油多元醇与聚酯多元醇、蓖麻油中的一个或多个相混合在反应釜中混合搅拌5-10min，获得A料；

S2、配置B料：按配比将甲苯二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一个或多个相混合，加入助剂并加热至65-75℃，搅拌1-2min，获得B料；

S3、包衣：将肥料内核置入水平旋转的转鼓中翻滚，对表面进行打磨使其光滑，同时向转鼓里鼓入热风，使肥料内核温度达到55-80℃；待肥料内核表面光滑后将A料和B料加入，固化一段时间后，重复2-5次；然后加入一定量石蜡，翻滚均匀后，冷却至常温，得到缓控释肥料。

应当说明的是，A料和B料的加入方式，可以为先混合后加入至转鼓中对肥料内核包衣，也可以为分开加入至转鼓中，使A料与B料的聚氨酯反应完全在肥料内核表面进行，以避免A料和B料在管道中反应从而发生堵塞管道的情况。

优选的，所述步骤S3中，待肥料内核表面光滑后将A料和B料分别通过若干个空气雾化喷嘴喷洒到肥料内核表面。

应当说明的是，通过转鼓对肥料内核进行翻滚打磨使其表面光滑，可以确保包衣材料在肥料内核表面快速延展，与肥料内核结合紧密并形成厚度均匀的包衣层，节省包衣材料的用量，降低包衣成本。将A料和B料打散成微米级的细小液滴喷洒到肥料表面，还能进一步确保包衣的均匀性，同时节省包衣材料用量。除此之外，由于A料和B料并没有预先混合，这样就可以防止其在管道内反应，从而避免发生堵塞的情况。但是，这就要求A料和B料在肥料内核表面的反应速度不可太慢、也不可太快，需容易掌控。

为了使A料和B料在肥料内核表面充分接触并反应，同时为了避免包衣材料的浪费，具体的，A料和B料被雾化的液滴粒径为50-100μm。

具体的，所述步骤S3中，每次喷洒过程中A料和B料的总重量占缓控释肥料总重量的1-1.5％。

具体的，所述步骤S3中，固化时间为2-5min。

具体的，所述步骤S3中，石蜡占缓控释肥料总重量的1-1.5％。

具体的，所述助剂为硅油和二月桂酸二丁基锡。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：缓控释效果符合植物生长需求、化肥利用率高、保水性能高、生物降解能力优异，无论对于我国广大的干旱、半干旱地区，还是南方季节性干旱地区，无论对于大田粮食作物、经济作物、果树生产，还是园林绿化、防风固沙、水土保持工程都具有广阔的应用前景，对于节约水肥资源，减少污染，改善生态环境，增产增收，实现农业的可持续发展都具有重要的意义。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明中包膜缓控释肥料Ⅰ释放90天后成水球状况图；

图2是本发明中包膜缓控释肥料Ⅱ释放90天后成水球状况图；

图3是本发明中包膜缓控释肥料Ⅲ释放90天后成水球状况图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1包膜缓控释肥料的制备

本实施例提供一种缓控释肥料的制备方法，包括以下步骤：

S1、配置A料；将配制好的A料在反应釜中混合搅拌5-10min，并加热至80℃；

S2、配置B料：按配比将甲苯二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一个或多个相混合，加入助剂并加热至65-75℃，搅拌1-2min，获得B料；

S3、包衣：将肥料内核置入水平旋转的转鼓中翻滚，转速40r/min，对表面进行打磨使其光滑，同时向转鼓里鼓入98℃的热风，使肥料内核温度达到55-80℃，最优为70-75℃；待肥料内核表面光滑后将A料和B料加入，固化一段时间后，重复2-5次；然后加入占缓控释肥料总质量1.25％的石蜡，翻滚均匀后，冷却至常温，得到缓控释肥料。

对于肥料内核中肥料的选择，由于并非本发明的重点，因而仅以直径为2.00-4.75mm的大颗粒尿素为例，做后续实验分析。

A料和B料的加入方式，不论是先混合后加入至转鼓中对肥料内核包衣，还是分开加入至转鼓中，本质上对聚氨酯反应和包衣材料的特性没有影响，本实施例为了避免A料和B料在管道中反应从而发生堵塞管道的情况，同时为了节省包衣材料，仅提供优选的A料和B料的添加方式，即待肥料内核表面光滑后将A料和B料分别通过若干个空气雾化喷嘴喷洒到肥料内核表面，每次A料和B料总重量占肥料总重量的1-1.5wt％，固化2-5分钟；重复上述步骤2-5次直至包衣材料占肥料总量的2％-5％。其中，雾化喷嘴空气压力2.5-3.5MPa，喷嘴口径0.8-1.3mm，喷雾粒径50-100μm，当空气压力过大时，容易导致雾滴反弹，包膜起皮，当空气压力过小时，容易导致雾滴粒径过大，包膜不均匀。

关于A料，本实施例提供三种对比组分，具体如下：

A1：为PPG600与聚酯多元醇的组合物，PPG600占组合物重量的40％，聚酯多元醇占组合物的60％。

A2：为大豆油多元醇和聚酯多元醇的组合物，大豆油多元醇占组合物的60％，聚酯多元醇占组合物40％。

A3：为棕榈油多元醇、蓖麻油和聚酯多元醇的组合物，棕榈油多元醇占组合物的50％，蓖麻油占组合物的30％，聚酯多元醇占组合物的20％。

其中，A3中棕榈油多元醇的制备方法为：将8-11份的棕榈油加入反应釜中，边加热边搅拌，搅拌速度100-200r/min，加热到80-90℃时加入9-12份丙三醇，3-5份二甘醇，在搅拌条件下保持3-5小时，然后冷却至常温制得棕榈油多元醇，采用该法制得的棕榈油多元醇的羟值为160mgKOH/g-320mgKOH/g。

对于B料，本实施例仅提供一种组分，以质量分数计包括20％的甲苯二异氰酸酯、10％的赖氨酸二异氰酸酯、以及70％的多亚甲基多苯基多异氰酸酯。

根据以上不同的A料(A1、A2、A3)，在B料和包膜方法保持相同的情况下，采用相同的方法，控制A料与B料的质量比为2：1，制得不同包膜缓控释肥料分别为包膜缓控释肥料Ⅰ(肥料Ⅰ)、包膜缓控释肥料Ⅱ(肥料Ⅱ)和包膜缓控释肥料Ⅲ(肥料Ⅲ)。

实施例2包膜缓控释肥料成膜特征、控释效果及保水性能对比

本实施例提供一组不同包膜缓控释肥料的成膜特征、控释效果及保水性能的对比结果。其中，对于缓控释肥料的控释效果的检测方法，按照HG/T4215-2011标准中规定的方法进行，本发明不再赘述。

试验结果如表2所示，肥料Ⅰ中A料和B料聚氨酯反应速度较快，很快就在肥料内核表面成膜，导致生产过程难以掌控，且按照HG/T4215-2011标准测定肥料释放率后，发现肥料释放速度过快，存在肥料利用率低、容易烧苗的问题。相比于肥料Ⅰ，肥料Ⅱ中A料和B料聚氨酯反应速度虽然有所降低，但是仍然较快，生产过程不易掌控，按照HG/T4215-2011标准测定肥料释放率后，发现肥料在前期释放速度仍然较快，不符合植物生产周期中对于肥料的需求。三种肥料中，只有肥料Ⅲ的A料和B料聚氨酯反应速度较为温和，生产过程可控。

吸水保水性能是保水缓控释肥料的另一重要性能。表2中，保水性能指标是指包膜控释肥在恒温25℃温水中，芯肥释放完之后表面的膜层不破损，把外界的水分吸收并保存在包膜内，形成一个有弹性的水球。三种肥料释放90天后，其形成水球的状况分别如图1、图2和图3所示，只有肥料Ⅲ的包衣材料，仍然能够形成水球，说明在长期使用后，仍然具有优异的保水性能，这不论对于北方干旱、半干旱地区，还是南方季节性干旱地区，无论对于大田粮食作物、经济作物、果树生产，还是园林绿化、防风固沙、水土保持工程，都具有广阔的应用前景，有效调节土地中的水平衡，减少水资源的浪费。

表2不同肥料的成膜特征、控释效果及保水性能数据表

实施例3包膜缓控释肥料降解性能对比

本实施例提供一组不同包膜缓控释肥料的降解性能的对比结果。其中，对于缓控释肥料的生物降解性能的检测方法，按照GB/T19277-2003标准中规定的方法进行，本发明不再赘述。

试验结果如表3所示，肥料Ⅲ的生物分解率远远高于肥料Ⅰ和肥料Ⅱ，结合实施例2中的对比试验数据，说明肥料Ⅲ不仅生物降解能力较强，而且即使发生较高生物降解率的情况下，由于其良好的柔韧性和成膜性能，仍能保持较好的保水性能。

表3不同肥料的生物分解率数据表

实施例4包衣材料中各组分的比例选择

本实施例还提供一组A料选用棕榈油多元醇的缓控释肥料，不同成分下各性能的对比结果，其制备过程与实施例1中采用的方法一致，本实施例不再赘述。

关于A料，本实施例提供三种对比组分，具体如下：

A3：为棕榈油多元醇、蓖麻油和聚酯多元醇的组合物，棕榈油多元醇占组合物的50％，蓖麻油占组合物的30％，聚酯多元醇占组合物的20％。

A4：为棕榈油多元醇、蓖麻油和聚酯多元醇的组合物，棕榈油多元醇占组合物的30％，蓖麻油占组合物的50％，聚酯多元醇占组合物的20％。

A5：为棕榈油多元醇、蓖麻油和聚酯多元醇的组合物，棕榈油多元醇占组合物的10％，蓖麻油占组合物的20％，聚酯多元醇占组合物的70％。

A6：为棕榈油多元醇、蓖麻油和聚酯多元醇的组合物，棕榈油多元醇占组合物的70％，蓖麻油占组合物的10％，聚酯多元醇占组合物的20％。

A7：为棕榈油多元醇。

根据以上不同的A料(A3-A7)，在B料组分、A料和B料配比和包膜方法保持相同的情况下，制得不同包膜缓控释肥料分别为包膜缓控释肥料Ⅲ(肥料Ⅲ)、包膜缓控释肥料IV(肥料IV)、包膜缓控释肥料V(肥料V)、包膜缓控释肥料VI(肥料VI)和包膜缓控释肥料VII(肥料VII)。

不同包膜缓控释肥料的成膜特征、控释效果及保水性能的对比结果如表4所示，可见当A料中棕榈油多元醇含量过低时，包衣材料的成膜速度太慢，当棕榈油多元醇含量过高时，包衣膜的柔性又过大；另外，A料中随着棕榈油多元醇含量的增加，肥料的释放率呈现先减小后增大的趋势，而成水球的能力呈现先增大后减小的趋势。综合来看，当A料中棕榈油多元醇含量为30-70％时，成膜速度可控，包衣膜的柔韧性较好，肥料的释放率较符合植物生长周期的要求，成水球的能力较好。当棕榈油多元醇占组合物的50％时，缓控释肥料的各项指标均较好。

表4不同肥料的成膜特征、控释效果及保水性能数据表

不同包膜缓控释肥料的生物降解能力对比结果如表5所示，可见A料中随着棕榈油多元醇含量的增加，生物分解率逐渐增高。

表5不同肥料的生物分解率数据表

在保证保水性能和生物分解率的情况下，经试验证明，包衣材料占肥料质量比重2％-5％均可，超过5％则影响其生物降解的效果，且生产成本将会提高，低于2％将会影响其保水性能和缓控释效果。包衣材料占肥料质量比重在2.2％-4％范围内时，各缓控释肥料的缓控释性能、保水性能以及生物降解效果差异在可控的范围内，差异不大。

实施例5包衣材料中A料和B料的比例选择

本实施例还提供一组A料和B料不同配比下，各性能的对比结果，其中，A料以质量分数计包括50％的棕榈油多元醇、30％的蓖麻油、以及20％的聚酯多元醇，B料以质量分数计包括20％的甲苯二异氰酸酯、10％的赖氨酸二异氰酸酯、以及70％的多亚甲基多苯基多异氰酸酯。其制备过程与实施例1中采用的方法一致，本实施例不再赘述。

肥料Ⅲ：A料占包衣材料重量的66.6％，B料占包衣材料重量的33.3％，即A料与B料的比例为2：1。

肥料VIII：A料占包衣材料重量的60％，B料占包衣材料重量的40％。

肥料IX：A料占包衣材料重量的55％，B料占包衣材料重量的45％。

肥料X：A料占包衣材料重量的70％，B料占包衣材料重量的30％。

不同包膜缓控释肥料的成膜特征、控释效果及保水性能的对比结果如表6所示。

表6不同肥料的成膜特征、控释效果及保水性能数据表

不同包膜缓控释肥料的生物降解能力对比结果如表7所示，可见

表7不同肥料的生物分解率数据表

总体而言，肥料Ⅲ，其A料与B料聚氨酯反应过程适中，包膜均匀且富有弹性，保水性能好；肥料VIII，A料与B料聚氨酯反应过程速度较快，材料粘度较大，包膜硬度较高，弹性一般，保水性能一般；肥料IX，A料与B料聚氨酯反应过程速度快，材料粘度大，颗粒之间撕扯力大，包膜硬且破损率较高，属于可以用于生产缓控释肥料的最低条件；对于肥料X，A料与B料聚氨酯反应过程速度较慢，存在成膜性较一般，包膜不太严实，缓释效果较一般的问题，属于可以用于生产缓控释肥料的最低条件。换言之，A料需占包衣材料重量的55-70％，最优为，A料与B料的质量比为2:1。

实施例6包衣工艺的选择

本实施例还提供一组采用肥料Ⅲ的配方，在不同包衣工艺下，各缓控释肥料性能的对比结果。区别工艺特征如下，其它步骤的制备方法与实施例1中相同，不再赘述。

工艺1：一次喷洒完A料和B料，包衣材料占肥料总质量的3％；

工艺2：两次喷洒完A料和B料，包衣材料占肥料总质量的3％；

工艺3：三次喷洒完A料和B料，包衣材料占肥料总质量的3％；

对于工艺1，其A料与B料聚氨酯反应过程粘度剧增，颗粒之间撕扯加大，导致包膜破损率大增；对于工艺2，其A料与B料聚氨酯反应过程一般，包膜不太均匀，破损率一般，总体在可接受的范围内；对于工艺3，其A料与B料聚氨酯反应过程较好，颗粒很快散开，包膜不会破损。

另外，本实施例还研究不同喷洒条件下对于包衣过程的影响，其中，以工艺3为基准工艺条件，调节工艺如下：

工艺3A：控制雾化喷嘴的空气压力为2MPa；

工艺3B：控制雾化喷嘴的空气压力为2.5MPa；

工艺3C：控制雾化喷嘴的空气压力为3MPa；

工艺3D：控制雾化喷嘴的空气压力为3.5MPa；

工艺3E：控制雾化喷嘴的空气压力为4MPa；

对比上述工艺3A-E，试验结果显示，当雾化喷嘴的空气压力低于2.5MPa时，AB料雾化效果差，雾滴较大，导致包膜均匀性差，膜层表面不光滑，当雾化喷嘴的空气压力高于3.5MPa时，AB料雾化过度，到达肥料表面后形成反弹和飞溅，膜层出现“起皮”现象。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种具有保水功能的缓控释肥料，其特征在于：包括肥料内核、以及包覆于肥料内核表面的包衣材料，所述包衣材料由A料和B料在55℃-68℃下混合反应而成；所述A料占包衣材料重量的55-70％，所述B料占包衣材料重量的30-45％；所述A料包括棕榈油多元醇、且棕榈油多元醇占A料的质量百分比为30-70％，所述B料包括甲苯二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一个或多个相混合而成的混合物。

2.根据权利要求1所述的具有保水功能的缓控释肥料，其特征在于：所述A料包括由棕榈油多元醇与聚酯多元醇、蓖麻油中的一个或多个相混合而成的混合物。

3.根据权利要求1所述的具有保水功能的缓控释肥料，其特征在于：所述棕榈油多元醇的羟值为160mgKOH/g-320mgKOH/g。

4.根据权利要求1所述的具有保水功能的缓控释肥料，其特征在于：所述包衣材料占缓控释肥料的质量百分比为2％-5％。

5.根据权利要求4所述的具有保水功能的缓控释肥料，其特征在于：所述包衣材料占缓控释肥料的质量百分比为2.2％-4％。

6.根据权利要求1所述的具有保水功能的缓控释肥料，其特征在于：所述棕榈油多元醇经由以下方法制备而成：将8-11份的棕榈油加入反应釜中，边加热边搅拌，搅拌速度100-200r/min，加热到80-90℃时加入9-12份丙三醇和3-5份二甘醇，在搅拌条件下保持3-5小时，然后冷却至常温制得棕榈油多元醇。

7.根据权利要求2所述的具有保水功能的缓控释肥料，其特征在于：所述A料经由以下方法制备而成：按配比将棕榈油多元醇与聚酯多元醇、蓖麻油中的一个或多个相混合在反应釜中混合搅拌5-10min，得到A料。

8.根据权利要求1所述的具有保水功能的缓控释肥料，其特征在于：所述B料经由以下方法制备而成：按配比将甲苯二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一个或多个相混合，加入助剂并加热至65-75℃，搅拌1-2min，得到B料。

9.根据权利要求2所述的具有保水功能的缓控释肥料，其特征在于：所述A料以质量分数计包括50％的棕榈油多元醇、30％的蓖麻油、以及20％的聚酯多元醇。

10.根据权利要求1至9任一项所述的具有保水功能的缓控释肥料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、配置A料：按配比将棕榈油多元醇与聚酯多元醇、蓖麻油中的一个或多个相混合在反应釜中混合搅拌5-10min，获得A料；

S2、配置B料：按配比将甲苯二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一个或多个相混合，加入助剂并加热至65-75℃，搅拌1-2min，获得B料；

S3、包衣：将肥料内核置入水平旋转的转鼓中翻滚，对表面进行打磨使其光滑，同时向转鼓里鼓入热风，使肥料内核温度达到55-80℃；待肥料内核表面光滑后将A料和B料加入，固化一段时间后，重复2-5次；然后加入一定量石蜡，翻滚均匀后，冷却至常温，得到缓控释肥料。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，待肥料内核表面光滑后将A料和B料分别通过若干个空气雾化喷嘴喷洒到肥料内核表面。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，每次喷洒过程中A料和B料的总重量占缓控释肥料总重量的1-1.5％。

13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，固化时间为2-5min。

14.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，石蜡占缓控释肥料总重量的1-1.5％。