CN1208289C - 一种应用于缓释肥料的包膜剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种应用于缓释肥料的包膜剂，所说的包膜剂以1～10%(wt)的壳聚糖、30～40%(wt)的淀粉、45～55%(wt)的聚乙烯醇、2～10%(wt)的交联剂、6～8%(wt)的甘油、1～3%(wt)的吐温80、0.5～1.5%(wt)的NH4Cl为主要原料，在pH为2～5、温度为85℃～95℃，反应1～2小时而制得。本发明所说的包膜剂具有制备简单、原料来源广泛及对环境无污染等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于缓释肥料的包膜剂及其制备方法。
背景技术
肥料是农业中最重要的生产资料之一。中国是世界消费化肥的第一大国，生产化肥的第二大国。但是化肥损失是一个相当严重的问题，它不仅是经济的直接损失，浪费了大量资源，更严重的是损失的化肥已经和继续给我们生存的环境产生不良后果，如水体污染，大气污染，农产品污染及温室效应等问题，且会导致癌症发病率的提高，危害人类健康。提高肥料利用率，减轻或免除肥料污染，发展可持续、高效农业是各国共同关注的问题。长期大量的科学研究表明，肥料利用率低下，特别是氮肥中氮素不能为作物充分利用的一个重要原因是目前肥料产品的低质性及使用的不合理，化肥养分释放的“非可控性”。现有化学肥料溶解过快，作物来不及吸收，由此加快了土壤微生物对肥料的分解，也加快了养分的转化、挥发、淋失及物理化学固定等，损失严重。因此，减缓肥料的溶解和释放速度，已成为提高作物对肥料利用效率的有效途径。对肥料本身进行改性，开发缓释肥料，是最为快捷方便、最能从根本上解决肥料损失问题的有效措施，也特别适合我国国情。在缓释肥料中，包膜缓释肥以其良好的可控性而倍受青睐。目前国外控释肥料商品主要为合成聚合物包膜，必须使用大量有机溶剂，不同程度地存在包膜难降解、易造成环境污染等缺点。
发明内容
本发明目的在于，提供一种新型应用于缓释肥料的包膜剂及其制备方法，以此克服现有技术的不足。
本发明的构思是这样的：
壳聚糖(甲壳素脱去乙酰基后的产物)是地球上最丰富的天然有机物，其结构与纤维素十分相似，纤维素中C-2位的OH被NH2取代后就是壳聚糖。壳聚糖无毒无味、可生物降解，可以改变微生物区系，促进有益微生物的生长，抑制一些植物病原菌，同时其又是一种新型植物生长调节剂，能提高植物叶片中叶绿素含量、提高作物的贮藏蛋白含量、提高种子的抗病能力、发芽率、发芽数和实生苗株高。壳聚糖对人畜无害，来源广泛，降解产物可以作为土壤碳和氮的来源。因此，在缓释肥料中加入壳聚糖具有重要的意义。但是纯壳聚糖在实际应用中的主要问题是膜的机械性能差、脆性较大、抗水性较差、易降解以及不适用于酸性环境。壳聚糖主链上含有氨基、羟基，通过化学改性，可以改善壳聚糖的结构、性能。柔性聚合物聚乙烯醇(PVA)是一种十分独特的水溶性多羟基高分子材料，分子间作用力大，具有生物可降解性，对人体无毒无害，其具有良好的机械性能，耐油、耐溶性能。PVA本身可作为土壤的改良剂，其粘结性可使土壤形成团粒结构，增加土壤的通气性和保水性，有利于作物发育生长；PVA还可以起到一定的增塑作用。淀粉来源丰富、价格低廉，且在各种环境中都具有完全生物降解能力，可以降低包膜材料成本，而且淀粉还能作为作物肥料。PVA、淀粉与壳聚糖有很好的相容性，通过交联剂在壳聚糖、PVA、淀粉分子间和分子内的交联作用，可以改善材料的机械性能，获得较好的耐酸碱性，并可以提高材料的降解时间。由此可以开发出新型的具有独特结构和较好韧性的、部分保持天然高分子的生理活性并可以生物降解的包膜材料。而且共聚后的高分子材料，可采用水溶液形式进行肥料包膜，节约大量有机溶剂，降低成本，有利于环境保护。
技术方案：
本发明所说包膜剂的特征在于，以下列的组分及含量(含量以质量百分比计)为主要原料，在pH为2～5、温度为85℃～95℃，反应1～2小时而制得，
壳聚糖 1～10％
淀粉 30～40％
聚乙烯醇 45～55％
交联剂 2～10％
甘油 6～8％
吐温80(Tween-80) 1～3％
氯化铵 0.5～1.5％
其中：所说壳聚糖的脱乙酰度大于90％；所说聚乙烯醇(PVA)的聚合度为1700、醇解度为99％；所说交联剂为甲醛、乙二醛或戊二醛。
优选如下技术方案：
将壳聚糖溶解在2(V/V)％的醋酸水溶液中，配制成2～4(wt)％的壳聚糖溶液；将淀粉和水以体积比为10/90混合，在85℃下糊化30min，制成淀粉糊化液；将壳聚糖溶液、淀粉糊化液、PVA、甘油及吐温80按上述含量混合，在pH＝2～5，温度为90℃，加入37％甲醛水溶液反应1小时，再加入NH4Cl反应10分钟后即得本发明所说的包膜剂。
本发明所说包膜剂的使用方法：
本发明所说包膜剂可直接包覆在颗粒状化肥上，也可以包覆在经石蜡包覆的颗粒状化肥上。具体的包覆成膜方法均为现有技术，在此不再赘述。
本发明所说包膜剂具有以下特点：
1、为环境友好型缓释材料，具有土壤改良剂和控制养分释放的双重功能；
2、发明利用来源广泛、具有生物降解能力的包膜材料，采用现有通用设备，生产工艺流程简单，无须高温高压条件，易于操作，克服了国外流行采用的“配料→高温造粒→高分子材料包膜→加温→定型”等复杂工艺程序的弊端，不使用有机溶剂，大大降低了生产成本，也有利于环保。
3、膜层不但能改善肥料产品的外观质量，还改善产品的物理和化学稳定性，有效地解决产品存放期间产生的吸潮结块和使用期间产生灰尘等问题。
4、发明适合任何颗粒状的肥料，具有较强的适应性，特别适用于北方干旱地区。
具体实施方法
以下通过实施例对本发明作进一步说明，其目的是为更好理解本发明的内容，因此所举之例并不限制本发明的保护范围：
实施例
包膜剂的制备：
在反应釜中加入10升2.0(wt)％壳聚糖醋酸水溶液、18公斤淀粉糊化液、2.5公斤PVA、0.35升甘油及0.1升吐温80、调PH为3，在搅拌情况下加热升温至90℃，加入1.5升37％的甲醛水溶液，保持温度搅拌反应1小时，加入0.05公斤NH4Cl，继续搅拌10分钟，出料并转入包膜剂储槽内备用。
包覆成膜：
取100公斤颗粒状肥料，放入包膜设备中，设定片温为65℃，包膜锅转速为15转/分钟。启动热风加热装置。当片温至设定温度时，缓缓倒入已经预先熔化成液体的石蜡(熔点为55～63℃)，停止加热，旋转15分钟后通入冷风，使颗粒肥料降温。当颗粒温度降至35℃时，按常规包膜方法进行包膜操作，包膜时片温为45～55℃；锅温为85～100℃；包膜锅转速为20～30转/分钟。当包膜操作完成后，把肥料温度重新升至65℃，按前述包裹石蜡方法完成封闭层的制备。冷却、包装即为性能优良的包膜缓释颗粒肥料。
Claims (2)
1、一种应用于缓释肥料的包膜剂，其特征在于，所说包膜剂以下列的组分为主要原料，在pH为2～5、温度为85℃～95℃，反应1～2小时而制得，
壳聚糖 1～10％
淀粉 30～40％
聚乙烯醇 45～55％
交联剂 2～10％
甘油 6～8％
吐温80 1～3％
氯化铵 0.5～1.5％
其中：所说壳聚糖的脱乙酰度大于90％；所说聚乙烯醇的聚合度为1700、醇解度为99％；所说交联剂为甲醛、乙二醛或戊二醛；所说原料各组分的含量以质量百分比计。
2、如权利要求1所述的的包膜剂的制备方法，其特征在于，将壳聚糖溶解在2v/v％的醋酸水溶液中，配制成2～4wt％的壳聚糖溶液；将淀粉和水以体积比为10/90混合，在85℃下糊化30min，制成淀粉糊化液；将壳聚糖溶液、淀粉糊化液、聚乙烯醇、甘油及吐温80按权利要求1中所说含量混合，在pH＝2～5，温度为90℃，加入37％甲醛水溶液反应1小时，再加入NH4Cl反应10分钟后即得包膜剂。
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