CN112919979A - 一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料及其制备方法 - Google Patents

一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及肥料技术领域,尤其涉及一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料及其制备方法,其将颗粒肥料放入搅拌机中,在搅拌条件下,向颗粒肥料喷涂加水溶解后的控失剂,然后加热至60~80℃,烘干;然后继续加热,在搅拌条件下,向颗粒肥料喷涂经植物油改性的可降解树脂包膜材料,搅拌均匀后加入固化剂,固化后进行冷却得到低成本高效控失、缓释双控包膜肥料。本发明将控失与缓释相结合,实现控失、缓释的双重控肥,利用包膜技术先后将控失剂和缓释剂包覆在肥料颗粒表面,第一次包膜时将控失剂包裹在肥料颗粒上,烘干后第二次用经植物油改性的可降解树脂进行包膜固化,既通过缓释包膜使其延缓释放养分,同时通过控失剂防止释放的肥料养分流失。

Description

一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料及其制备方法
技术领域
本发明涉及肥料技术领域,特别是涉及一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料及其制备方法。
背景技术
肥料中含有丰富的氮元素和磷元素,由于肥料的使用不当利用率低,每年有大量氮或磷通过地表水径流到江河湖泊,或进入地下水,或进入大气,大量的氮或磷进入江河湖泊,导致江河湖泊富营养化,而进入大气中的氮会增加温室效应,可见肥料养分的流失造成的影响是巨大的。
在农业实际生产中,缓释肥的应用比较常见。缓释肥料又称缓效肥料,这类肥料可代替有机肥料的部分功能,减少肥料中养分的流失,提高肥效,减弱肥料对土壤的污染。缓释肥料主要包括包膜肥料和低溶解度肥料。包膜肥料是为了改善肥料的功能或性能,在其颗粒表面涂以一层具有微孔疏水性难溶薄膜制成的肥料,利用包膜孔径大小,化学或生物分解来控制养分释放速度,其最大缺点是养分的释放速率与作物生长养分需求不同步。
另外,肥料中也有使用控失剂用于减少肥料养分的流失,如本申请人在CN201510399052.5“一种全水溶化肥养分控失剂及其制备方法”的专利申请中公开的控失剂,该全水溶化肥养分控失剂具有保水保肥的功能,可将溶于水中的化肥养分固定在作物根系周围,作物随用随取,在一定程度上减少了可溶性养分的径流、环流、渗透及挥发,大大减少淋溶损伤,提高水肥利用率。
但是现有技术在种植时常采用种肥同播,即种子和肥料同时播入地中,对于上述现有的肥料,种子未发芽时对养分没有需求,而肥料养分就已经在释放,导致养分流失。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足,而提供一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料及其制备方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料,包括以下重量份配比的原料:颗粒肥料1000份、控失剂10~20份、经植物油改性的可降解树脂包膜材料20~ 25份、固化剂15~20份;优选的,所述低成本高效控失、缓释双控包膜肥料包括以下重量份配比的原料:颗粒肥料1000份、控失剂15份、经植物油改性的可降解树脂包膜材料25份、固化剂18份。
优选的,所述可降解树脂包膜材料是不饱和聚氨酯树脂、饱和聚氨酯树脂中一种及以上经植物油改性后得到的材料。
优选的,所述颗粒肥料是尿素、氯化钾、氯化铵、硫酸铵、硫酸钾和复合肥中的任一种。
优选的,所述固化剂为二异氰酸酯黑料固化剂。
进一步的,所述控失剂为依照中国专利CN201510399052.5“一种全水溶化肥养分控失剂及其制备方法”的方法制备得到,具体方法如下:
(1)将聚丙烯酸钾粉碎成粒径为80-120目的颗粒,将壳聚糖粉碎成粒径为120-140目的颗粒,将硝酸铵钙粉碎成粒径为120-140目的颗粒;
(2)将步骤(1)中的颗粒加入到混合机中充分混合,当混合温度达到 85-95℃时,停止搅拌,并保持此温度1.5-2.5h,得到混合物料;
(3)将步骤(1)中的混合物料冷却至70-80℃后,再经磁化装置磁化得全水溶化肥养分控失剂;
所述聚丙烯酸钾、壳聚糖与硝酸铵钙聚丙烯酸钾的重量比为(5-15): (15-25):(60-80)。
进一步的,所述壳聚糖的N-脱乙酰度在85%以上,相对分子量小于 5000,含水量小于10%,pH值为3-6。
进一步的,所述聚丙烯酸钾的吸水率为300-500ml/g,含水量小于5%, pH值为6-8。
进一步的,所述硝酸铵钙为NY2269-2012农业用硝酸铵钙。
本发明还提供了上述低成本高效控失、缓释双控包膜肥料的制备方法,具体步骤如下:
将颗粒肥料放入搅拌机中,在搅拌条件下,向颗粒肥料喷涂加水溶解后的控失剂,然后加热至60~80℃,烘干;然后继续加热,在搅拌条件下,向颗粒肥料喷涂经植物油改性的可降解树脂包膜材料,搅拌均匀后加入固化剂,固化后进行冷却得到低成本高效控失、缓释双控包膜肥料,根据作物的不同,养分释放需求天数不一样,涂层厚度不一样,涂经植物油改性的可降解树脂包膜材料及固化剂1至3次。
优选的,所述控失剂按重量比为控失剂:水=1:2的比例加水溶解。
优选的,喷涂加水溶解后的控失剂后,烘干时间为3~5分钟。
优选的,分1~3次喷涂所述经植物油改性的可降解树脂包膜材料,具体包括如下步骤:将颗粒肥料放入搅拌机中,在搅拌条件下,向颗粒肥料喷涂加水溶解后的控失剂,然后加热至60~80℃,烘干;然后继续加热,在搅拌条件下,向颗粒肥料喷涂经植物油改性的可降解树脂包膜材料,搅拌均匀后加入固化剂,固化后,再次喷涂经植物油改性的可降解树脂包膜材料,搅拌均匀后加入固化剂固化,直至达到要求的喷涂次数,进行冷却得到低成本高效控失、缓释双控包膜肥料。
所述搅拌机是转鼓包膜机。
本发明的有益效果是:
1、本发明有效地将控失与缓释相结合,实现控失、缓释的双重控肥。其通过利用包膜技术先后将控失剂和缓释剂包覆在肥料颗粒的表面,第一次包膜时将控失剂包裹在肥料颗粒上,烘干后第二次用经植物园改性的可降解树脂进行包膜固化。
2、克服了现有技术中种肥同播导致的肥料养分在植物未发芽以及早期对肥料养分没有需求或需求少时就发生的养分流失问题,既通过缓释包膜使其延缓释放养分,同时在释放后通过控失剂形成巨大互穿网络,通过“网捕”、吸附及胶黏来“固定”住肥料养分,使其固定存放、不流失。
3、通过上述控失与缓释的双控,缓释的养分与固定住的养分库相互协同,从而达到作物所需养分随用随取,与吸收率高度同步,从而避免了传统包膜养分释放与作物生长不同步的问题,且该肥料能促进作物对肥料中氮、磷、钾及中微量等元素的吸收,减少肥料中营养成分的流失,有效减缓肥料养分的释放速度,肥料养分利用率可提高至80%,包膜成本下降30%~50%,包衣非常光滑、均匀,且包膜可降解,经济环保。
4、本发明还可以根据不同的作物,根据肥料不同的释放周期,确定缓释周期,从而增减可降解树脂的包膜厚度及涂层次数,精确地控制肥料养分的释放。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
以下实施例中,所用控失剂是按照中国专利CN201510399052.5“一种全水溶化肥养分控失剂及其制备方法”的方法制备得到,具体如下:
(1)将聚丙烯酸钾粉碎成粒径为80目的颗粒,将壳聚糖粉碎成粒径为 120目的颗粒,将硝酸铵钙粉碎成粒径为120目的颗粒;
(2)将步骤(1)中的颗粒加入到高速混合机中充分混合,当混合温度达到85℃时,停止搅拌,并保持此温度1.5h,得到混合物料。若在此期间温度下降,就重新启动高速混合机使温度再次升到85℃,然后关闭高速混合机。
(3)将步骤(2)中的混合物料冷却至70℃后,用搅笼将冷却后的颗粒输送到磁化强度为4000高斯的磁化装置中磁化20min得控失剂。
其中,丙烯酸钾、壳聚糖与硝酸铵钙的重量比为5:15:80,聚丙烯酸钾的吸水率为300ml/g,含水量为4%,pH值为6;壳聚糖为工业级,N-脱乙酰度为90%,含水量为8%,pH值为3。
实施例中的经植物油改性的可降解树脂包膜材料是采用常规方法对不饱和聚氨酯树脂进行蓖麻油或椰子油改性后得到的材料。
本实施例的一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料,由以下方法制备得到:
先按重量比为控失剂:水=1:2的比例加水溶解,得到的溶液备用。将 1000千克尿素颗粒放入转鼓包膜机中,在搅拌条件下,向尿素颗粒喷涂加水溶解后的控失剂,控失剂未加水溶解时的重量为15千克,然后加热至60~80℃,约3~5分钟后烘干;然后继续加热,在搅拌条件下,向尿素颗粒喷涂经植物油改性的可降解树脂包膜材料12.5千克,搅拌均匀后加入9千克二异氰酸酯黑料固化剂,固化后,再次向尿素颗粒喷涂经植物油改性的可降解树脂包膜材料12.5 千克,搅拌均匀后加入9千克二异氰酸酯黑料固化剂进行固化,如此重复进行 2~3次。最后进行冷却得到低成本高效控失、缓释双控包膜肥料。
本实施例进行了2次喷涂经植物油改性的可降解树脂包膜材料,可形成 2层缓释包膜,该包膜次数可根据不同的作物、肥料不同的释放周期进行确定,一般为1~3次,不同的包膜次数,包膜的孔径数量是不同的,释放周期也不同。
用本实施例的低成本高效控失、缓释双控包膜肥料,与未进行处理的尿素分别进行相同农作物的种植试验,选取2亩田地,其田地的土壤性质及所种植的农作物均相同,农作物种植期间的管理也相同。选取1亩田地为对照田地, 1亩田地为实验田地,在对照田地中施加50公斤的尿素,在实验田地中施加50 公斤本实施例制备的低成本高效控失、缓释双控包膜尿素。
在相同的时间施肥段检测土壤中氮元素的含量变化,表1为每公斤土壤中碱解氮在施肥前及施肥后3个月、6个月的含量。对照田地与实验田地种植的农作物及农作物在种植期间的管理均相同。
每亩施肥50公斤,按照每亩667平米,土厚0.2米计算,每亩地土壤的重量为150吨左右,即平均每千克土壤中施加尿素的量为330mg。
表1
Figure BDA0002956131380000051
由表1对比得,施加本发明的双控包膜尿素,3个月后土壤中碱解氮含量为施肥前的211%,6个月后为施肥前的155%;施加一般的尿素,3个月后土壤中碱解氮含量为施肥前的154%,6个月后为施肥前的118%,本发明使得施肥后土壤中碱解氮的含量明显增加,减少了施肥后营养成分的流失,可以有效减缓肥料养分的释放速度,提高了肥料养分利用率,且在作物生长早期对营养成分的留存使其不流失较为明显,即在作物生长早期对营养成分需求少时有效留存营养成分,供作物在快速生长对营养成分需求较大时提供作物吸收。

Claims (9)

1.一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料,其特征在于:包括以下重量份配比的原料:颗粒肥料1000份、控失剂10~20份、经植物油改性的可降解树脂包膜材料20~25份、固化剂15~20份。
2.根据权利要求1所述的一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料,其特征在于:所述可降解树脂包膜材料是不饱和聚氨酯树脂、饱和聚氨酯树脂中一种及以上经植物油改性后得到的材料。
3.根据权利要求1所述的一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料,其特征在于:所述颗粒肥料是尿素、氯化钾、氯化铵、硫酸铵、硫酸钾和复合肥中的任一种。
4.根据权利要求1所述的一种低成本高效控失、缓释双控包膜肥料,其特征在于:所述固化剂为二异氰酸酯黑料固化剂。
5.一种权利要求1-4任意一项所述的低成本高效控失、缓释双控包膜肥料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:将颗粒肥料放入搅拌机中,在搅拌条件下,向颗粒肥料喷涂加水溶解后的控失剂,然后加热至60~80℃,烘干;然后继续加热,在搅拌条件下,向颗粒肥料喷涂经植物油改性的可降解树脂包膜材料,搅拌均匀后加入固化剂,固化后进行冷却得到低成本高效控失、缓释双控包膜肥料。
6.根据权利要求5所述的低成本高效控失、缓释双控包膜肥料的制备方法,其特征在于:所述控失剂按重量比为控失剂:水=1:2的比例加水溶解。
7.根据权利要求6所述的低成本高效控失、缓释双控包膜肥料的制备方法,其特征在于:喷涂加水溶解后的控失剂后,烘干时间为3~5分钟。
8.根据权利要求5所述的低成本高效控失、缓释双控包膜肥料的制备方法,其特征在于:分1~3次喷涂所述经植物油改性的可降解树脂包膜材料,具体包括如下步骤:将颗粒肥料放入搅拌机中,在搅拌条件下,向颗粒肥料喷涂加水溶解后的控失剂,然后加热至60~80℃,烘干;然后继续加热,在搅拌条件下,向颗粒肥料喷涂经植物油改性的可降解树脂包膜材料,搅拌均匀后加入固化剂,固化后,再次喷涂经植物油改性的可降解树脂包膜材料,搅拌均匀后加入固化剂固化,直至达到要求的喷涂次数,进行冷却得到低成本高效控失、缓释双控包膜肥料。
9.根据权利要求5所述的低成本高效控失、缓释双控包膜肥料的制备方法,其特征在于:所述搅拌机是转鼓包膜机。
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