CN1569774A - 以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种将热固性高分子树脂均匀涂布到涂硫尿素颗粒上，并可快速固化成膜的包膜控释肥料及其制法。此高分子聚合物膜具有防止硫膜氧化、抗冲击、耐磨等性能。该发明是先将尿素颗粒预热至一定的温度后，转移到转鼓中，将已熔融的液硫经双流体喷嘴均匀的喷涂到尿素颗粒上，形成一层光滑致密的硫膜，所得产品为涂硫尿素。再在涂硫尿素上，逐渐分次加入热固性树脂组分，该热固性树脂组份可均匀地分布到涂硫尿素颗粒表面并快速固化成膜，所得最终产品为高分子聚合物包膜涂硫控释尿素(PSCU)。该产品不仅具有较好的防硫膜氧化、抗冲击等性能，而且还具有使膜内养分按照设定模式可控制释放的性能。养分控释释放期可以1个月到12个月不等。

Description

以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料

(一)技术领域

本发明属于控释肥料生产领域，是在尿素或复(混)合肥料颗粒表面喷涂硫及聚合物涂层的控释肥料及其加工方法。

(二)背景技术

在尿素或复合(混)肥料颗粒表面喷涂一层硫膜，使肥料养分及硫元素向膜外溶解扩散的速度变慢，从而达到缓释和控释的目的，这是一种成本低，可以在大田中广泛应用包膜缓控释肥料的制作方法。但此种方法存在较大的缺陷，如：由于硫膜在空气中易被氧化、变脆，贮存和使用过程中，易从尿素或复合肥颗粒表面脱落或破碎，失去包膜缓释功能。另外，这种硫膜上往往还存在一些孔洞、裂缝或喷涂不匀造成的缺陷等，这些不足往往会使膜内速溶性养分快速溶解出来，使其初始释放率过高造成对作物的伤害。后来，有人提出了在硫膜外再涂上一层密封剂，从而达到克服上述缺点的目的。如：美国专利4,342,577描述了这种涂硫方法以及用来填充和封闭空洞的封密剂，所用封密剂为30％的聚乙烯树脂溶入70％重量的矿物油中。此种做法虽然能在一定程度上克服上述缺点，但仍存在缺陷和不足，如涂布的矿物油喷在肥料颗粒表面，具有较大的粘性和较大异味，而且，在密封效果也不理想。

再如TVA方法描述的，在硫壳外层喷涂蜡-油密封剂，然后再加入与蜡密封剂近乎相同水平的粘土调节剂来防止结块或除去多余部分发粘状态的蜡。一般要求蜡-油密封剂占涂硫尿素(SCU)重量的3％左右，然后再用2％左右的粘土调节剂。此种做法可以密封或弥补硫壳上的小孔或裂隙，但由于硫膜外层应用了较多的腊-油密封剂和粘土调节剂，使得此种产品很难用于肥料播撒机向大田的机械施肥，原因在于播撒机螺杆输送和播撒轮会对肥料颗粒不断的挤压或摩擦，不仅会使粘土或蜡-粘土混合物从SCU颗粒表面脱落，而且还会造成大量粘土和蜡混合物在机器的某些部位积累，给施肥的机械作业带来了不便。

美国奥姆斯投资公司发明的“肥料的耐磨耗涂层”专利(CN1126465A)中，描述了在SCU外层喷涂一层蜡及乙酸乙烯酯或丙烯酸的情况，虽然显示了一些耐磨特性，但在加工过程中必须精确控制各聚合物的量，并且在喷涂过程中往往会堵塞喷嘴。在美国约翰.德粹客发明的专利“用以制备改进的涂硫尿素缓释性肥料方法”(专利号CN1135745A)，描述了在硫涂层上加以喷涂由二甘醇一三乙醇胺多元醇及二异氧酸聚合物的做法，使SCU具有一定改良耐冲击性。但是，此发明中应用的二甘醇一三乙酸胺多元酸与二异氧酸酯聚合物发应成膜，虽然此膜具有一定的韧性，但阻水性能并不理想，水分很易透过膜层，从硫膜裂缝中进入SCU内，使其养分快速溶出，致使其控释性能也不理想。

因此，研制开发出一种具有韧性、耐磨性、防硫膜氧化、生产成本低，操作简单，并可控制养分释放的以硫为底涂层以高分子聚合物包膜的控释尿素或控释复合肥，将对降低包膜控释肥料的生产成本及其在农业上大面积推广应用产生积极的影响。

(三)发明内容

本发明的目的之一在于提供以硫膜为底涂层，在硫膜外喷涂高分子聚合物形成能防止硫膜氧化、具有高耐磨性和高抗冲击性的包膜控释肥料及其制法。

本发明的另一个目的在于提供在硫膜底涂层外采用热固性树脂类就地固化反应成为坚韧、无粘性、高抗冲击性的包膜控释肥料及其制法。

硫底涂层的制作方法为：将直径为1.7-2.9mm或者2.5-5mm的颗粒状尿素或复合肥，预热到75-90℃，然后将其放入转鼓盘式造粒机或硫化床内，以使肥料颗粒可以进行有规律的运动。将熔融的156-160℃溶硫由一系列加热喷嘴喷至尿素颗粒表面上，当熔融的硫液雾滴接触到肥料颗粒时，将迅速在其表面铺展、并固化。当有充分的熔融硫被喷涂到肥料颗粒表面上时，即可在其表面形成均匀、连续的硫膜(壳)。在这种涂硫工艺中，通常使硫膜厚度大于45微米，硫膜重量约占肥料重量的10-25％。

本发明提供了一种具有高抗冲击、耐磨、防硫氧化的高分子聚合物包膜控释肥料的制造方法。按照本发明的方法，可将特定的热固性树脂组分或热塑性塑料来代替传统的方法中所用的密封剂如：蜡、蜡-油等。当用热固性树脂时，该热固性树脂被加到以硫为底涂层的肥料颗粒表面上，通过转鼓的滚动，可在其表面均匀的铺展，并快速固化，成为坚韧、光亮而无粘性的树脂聚合物密封包膜层。该包膜层热固性树脂组分可为：环氧树脂类，例如：酚醛环氧树脂，双酚A环氧树脂等。固化剂可以为T-31，三乙烯四胺，四乙烯三胺，多乙烯多胺等胺类化合物，该组分中，固化剂占环氧树脂重量的5％-20％，优选比例为10-15％。该包膜层热固性树脂组分还可为：多苯甲烷多异氰酸酯，聚二苯甲烷二异氰酸酯，多二甲基多苯基多异氰酸酯等，固化剂为植油类如：桐油、大豆油、亚麻油或蓖麻油中的一种或多种混合物，该组分中固化剂占高分子树脂重量的50％-80％，优选比例为60％-75％。当用热塑性塑料时，涂硫后的肥料颗粒转移到流化床中，加热至60-80℃，用加热气流喷嘴将聚乙烯、聚苯乙烯和矿物添加剂的混合悬浮液均匀喷涂于硫层外，形成高韧性、抗冲击、防硫氧化的高分子聚合物层。

本发明的显著效果是，当该特定热固性树脂组分被加入到涂硫肥料颗粒表面上就地共聚固化成膜后，产生的包膜比传统的热融聚合物密封剂或其他二异氰酸酯-一元多醇反应聚合物(美国专利5,219,465号所述)的效果更为显著。首先，此方法操作简单，特定热固性树脂组分即可通过喷头喷雾形式加入，亦可通过倾倒形式直接加到涂硫肥料颗粒上，两种加入方式产生的效果基本一致。第二，这种特定热固性树脂组分具有固化迅速的特性，在80℃时只需4-5分钟即可固化。因此，此工艺为工业化大规模快速生产提供了最好的途径。第三，这种特定的热固性树脂组分，可以根据需要少量多次地加入到涂硫颗粒表面上，使其具有多层包膜，所得的聚合物包膜涂硫尿素(PSCU)和聚合物包膜涂硫复合肥产品性能更佳。第四，这种特定的热固性树脂组分在硫膜表面固化成膜后，不仅具有较强的抗冲击性、耐磨性，而且具有较高的致密性，能够很好的防止硫膜的氧化、脱落或变色。第五，经处理后的聚合物包膜涂硫肥料具有很好的控释性能。养分释放期可以由1个月至12个月不等。并可将具有不同释放特性的聚合物包膜涂硫肥料按一定的比例掺混，成为符合不同作物养分需求的专用包膜控释肥，其控释效果更佳。例如，做成的玉米专用包膜控释肥可使夏玉米增产10％以上。

(四)附图说明

图1：本发明的包膜控释肥料制法工艺流程图。

图中1首先将粒状尿素或复合肥加入预热器中，使其温度达到80-90℃；3是将已经预热的尿素颗粒转入转鼓中；2是在快速熔融器中的熔融态硫(150-160℃)经一系列喷嘴可被均匀的喷涂到转鼓(3)中的肥料颗粒表面上；4是将在混合器中的特定热固性树脂组分缓慢的加到转鼓(3)中的肥料颗粒表面上；此时可不需加热，直接利用喷涂硫时的余热即可。每次加入的特定热固性树脂组分后，4-5分钟即可固化成膜。固化后，包膜肥料的温度约为70-90℃；5是将包膜后的肥料颗粒转入冷却器中，使其冷却至室温；6是冷却后的包膜肥料颗粒称量、包装、贮存。

(五)具体实施方式

实施例1：

将85kg直径为2-5mm的大颗粒尿素，装入转鼓内(1)，加热至80-90℃，然后将预先加热至熔融状态(150-160℃)的液态硫用压缩空气雾化(双流体喷嘴)(2)，喷涂在尿素颗粒表面上，此空气雾化喷嘴可以每分钟50-80g的进度喷涂，直接将15kg的液硫全部喷涂到该颗粒上，所得的涂硫尿素(SCU)中硫占肥料总重的15％。然后将改性环氧树脂0.9kg、固化剂0.1kg和稀释剂0.05kg混合搅拌均匀后，逐渐加入到已涂硫的尿素颗粒上(3)，随着转鼓的不断转动，即可将环氧树脂组分均匀的涂布于其颗粒表面上(4)，约5分钟，即可固化成膜。上述步骤制备的以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料(PSCU1)，然后冷却包装(5)(6)。在25℃的水中，养分可以控制释放约90天。

实施例2：

按实施例1的相同步骤得涂硫尿素(SCU)样品100kg，然后将0.6kg的多亚甲基多苯基多异氰酸酯与植物油固化剂0.4kg搅拌混和均匀后(4)，加入到温度为75℃的涂硫颗粒上(3)，转鼓转动约8分钟后，即可固化成膜，此过程重复2次，所得产品为(PSCU2)，然后冷却、称量、包装(5)、(6)。其在25℃水中养分可控制释放约150天。

实施例3：

按实施例1的相同步骤可制得以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料(PSCU1)样品，然后，再将0.9kg的多亚甲基多苯基多异氰酸酯与固化剂植物油0.6kg，搅拌混和均匀后(4)，加入到PSCU1颗粒上(3)，转鼓匀速转动约8分钟后，即可在PSCU1表面固化成膜，此过程重复2次，所得产品为PSCU3，然后冷却、称量、包装(5)、(6)。其在25℃水中养分可控制释放约270天。

Claims (7)

1、一种以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料，其特征在于首先在尿素或复合肥表面喷涂硫，硫涂层外再涂上热固性有机高分子聚合物包膜。

2、根据权利要求1所述的以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料，其特征在于喷涂在颗粒肥表层的硫占颗粒肥总重量的10-25％。

3、根据权利要求1所述的以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料，其特征在于热固性有机高分子聚合物是改性环氧树脂与胺类固化剂，和多亚甲基多苯基多异氰酸酯与植物油固化剂，以其包膜占涂硫后肥料重量的1-5％。

4、根据权利要求1所述的以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料，其特征在于以环氧树脂与胺类固化剂为外包膜时，两者重量比是0.8-0.85∶0.2-0.15，以多亚甲基多苯基多异氰酸酯与植物油固化剂为外包膜时，两者重量比是0.7-0.5∶0.3-0.5。

5、根据权利要求1所述的以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料，其特征在于涂硫的颗粒肥所用包膜改性环氧树脂、固化剂、稀释剂分别占包膜肥料重量的0.8-0.9％、0.1-0.5％、0.05-0.06％，控释时间约90天。

6、根据权利要求1所述的以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料，其特征在于涂硫后颗粒肥料所用包膜多亚甲基多苯基多异氰酸酯、植物油固化剂占包膜肥料重量的1-1.2％～1-0.8％，包膜过程重复2次，控释时间约150天。

7、根据权利要求1所述的以硫为底涂层的高分子聚合物包膜控释肥料，其特征在于涂硫后所用包膜改性环氧树脂、固化剂、稀释剂可占包膜肥料总重的0.8％、0.15％、0.05％，此过程重复2次，然后再用多亚甲基多苯基多异氰酸酯、植物油固化剂按肥料总重的0.7-0.6％、0.3-0.4％进行包膜，此过程重复2次，控释时间约270天。

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