CN1962569A - 低成本硫包膜型缓释肥料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低成本硫包膜型缓释肥料。本发明低成本硫包膜型缓释肥料由肥料芯和肥料芯外面的包膜组成，包膜包含硫磺膜层和热固性聚合物膜层，硫磺膜层是整个包膜的里层或中间层；其中，热固性聚合物膜层为不饱和聚酯树脂和/或酚醛树脂的膜层。不饱和聚酯树脂和酚醛树脂膜层中最好含有增塑剂，增塑剂用量以在0～60％之间为佳。硫磺膜层中加入粘土、滑石粉、分子筛粉、骨粉、水溶性化合物和植物粉等缓释调节剂可调节释放期。本发明低成本硫包膜型缓释肥料的包膜总平均厚度为15～140μm，其中硫磺膜层的平均厚度为8～100μm，热固性聚合物膜层的总平均厚度为2～35μm。本发明低成本硫包膜型缓释肥料成本低，释放期较长且可靠。

Description

低成本硫包膜型缓释肥料

一、技术领域

本发明涉及一种缓释肥料，特别涉及一种低成本硫包膜型缓释肥料，属于肥料工业领域。

二、背景技术

缓释肥料是农业肥料的发展方向。但是，目前缓释肥料的成本偏高，其应用领域很有限，如多限于苗圃和草坪，因此采用低成本包膜材料制备缓释肥料，拓展其应用领域是缓释肥料研究和开发的重点。

由于硫磺的价格低，与采用聚合物为包膜材料的聚合物包膜型缓释肥料相比，以硫磺为包膜材料的硫包膜型缓释肥料的成本相对较低，同时硫磺对水和肥料具有较高的阻透性，可以具有较长的释放期，因此硫包膜型缓释肥料是一类很重要和可广泛应用的缓释肥料。但是由于硫磺性脆，硫磺膜层在储藏、运输和施肥过程很容易破损，仅用硫磺包膜的硫包膜型缓释肥料的释放期通常不长也不稳定。因此，采用其它材料膜层与硫磺膜层复合是一条途径，如采用低分子有机物或聚合物膜层与硫磺膜层复合的方法制备硫包膜型缓释肥料。

U.S.5,984,994等公开了用低分子有机物膜层与硫磺膜层复合包膜制备的硫包膜型缓释尿素，硫磺膜层为包膜的里层，外面涂覆石蜡及其混合物等低分子有机物膜层，但是低分子有机物膜层在室温下也呈脆性和强度低，同时表面结合力不强，因此其复合的硫包膜型缓释尿素的情况并不理想。

U.S.6,338,746等公开了用聚氨酯膜层与硫磺膜层复合包膜制备的硫包膜型缓释尿素，硫磺膜层为包膜的里层或中间层；而CN 1569774A公开了硫为底涂外包环氧树脂或聚氨酯膜层的硫包膜型缓释肥料，它们都获得了较长的释放期。但是，环氧树脂和聚氨酯价格很高，因此聚氨酯或环氧树脂与硫磺复合包膜制备的硫包膜型缓释尿素的价格较高，应用领域仍然受到局限。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种释放较长且成本低的硫包膜型缓释肥料。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种低成本硫包膜型缓释肥料，由肥料芯和肥料芯外面的包膜组成，包膜包含硫磺膜层和热固性聚合物膜层，硫磺膜层是整个包膜的里层或中间层；其中，热固性聚合物膜层为不饱和聚酯树脂和/或酚醛树脂的膜层。

本发明低成本硫包膜型缓释肥料的热固性聚合物膜层中最好含有增塑剂。增塑剂用量以在0～60％之间为佳。

本发明低成本硫包膜型缓释肥料的硫磺膜层中可以含有缓释调节剂。缓释调节剂可以是粘土、滑石粉、分子筛粉、骨粉、水溶性化合物和植物粉等中的一种或多种。

本发明低成本硫包膜型缓释肥料的包膜总平均厚度可以为15～140μm。其中，硫磺膜层的平均厚度可以为8～100μm，热固性聚合物膜层的总平均厚度可以为2～35μm；硫磺膜层是整个包膜的中间层时，硫磺膜层往里和往外的热固性聚合物膜层平均厚度可以为2～25μm。

与现有技术相比，本发明低成本硫包膜型缓释肥料的释放较长并且成本低，具有显著的优点。本发明低成本硫包膜型缓释肥料所用不饱和聚酯树脂和酚醛树脂的价格比聚氨酯或环氧树脂低得多。比如，按肥料的成本指数为100计，则硫磺的成本指数约为50，聚氨酯和环氧树脂的成本指数约为2000和2500，而不饱和聚酯树脂和酚醛树脂的成本指数约为800～1000。以肥料86％、硫磺10％和聚合物4％组成的硫包膜型缓释肥料为例计算，则现有技术中以聚氨酯膜层和环氧树脂膜层与硫磺膜层复合的硫包膜型缓释肥料的总成本指数分别约为171和191，而本发明低成本硫包膜型缓释肥料的总成本指数约为123～131。可见，本发明低成本硫包膜型缓释肥料的成本优势明显，其成本仅比纯肥料成本高25％～31％左右。同时，本发明低成本硫包膜型缓释肥料的释放期较长，特别是不饱和聚酯树脂膜层对水和肥料的透过能力一般都比聚氨酯膜层和环氧树脂膜层略低，其复合的硫包膜型缓释肥料的释放期比采用聚氨酯膜层或环氧树脂膜层复合的硫包膜型缓释肥料的释放期略长。因此，本发明低成本硫包膜型缓释肥料可望在许多领域获得推广应用，特别是可望在肥料最主要的应用领域即普通农业田地用肥方面获得推广应用。

四、具体实施方式

本发明低成本硫包膜型缓释肥料，由肥料芯和肥料芯外面的包膜组成，包膜包含硫磺膜层和热固性聚合物膜层，硫磺膜层是整个包膜的里层或中间层；其中，热固性聚合物膜层为不饱和聚酯树脂和/或酚醛树脂的膜层。

本发明低成本硫包膜型缓释肥料所用的包膜材料不饱和聚酯树脂和酚醛树脂的韧性不高，因此最好加入增塑剂来提高其膜层的韧性，使其膜层能更好地保护处于里面的硫磺膜层不易发生破损和保证其自身不易破裂。增塑剂的用量以在0～60％之间为好。

对于本发明低成本硫包膜型缓释肥料，硫磺膜层中可以含有缓释调节剂，比如粘土、滑石粉、分子筛粉、骨粉、水溶性化合物和植物粉等。其中，以粘土、滑石粉、分子筛粉、骨粉等有立体连通微孔的多孔性颗粒物为优选。在硫磺膜层中加入上述缓释调节剂，可以调节本发明低成本硫包膜型缓释肥料的释放期。此外，在硫磺膜层中使用的粘土、滑石粉、分子筛粉、骨粉、水溶性化合物或植物粉等缓释调节剂的颗粒粒径以大于硫磺膜层厚度为佳。

本发明低成本硫包膜型缓释肥料的包膜总平均厚度可以为15～140μm。其中，硫磺膜层的平均厚度可以为8～100μm，热固性聚合物膜层的总平均厚度可以为2～35μm；硫磺膜层是整个包膜的中间层时，硫磺膜层往里和往外的热固性聚合物膜层的平均厚度可以为2～25μm。

当然，对于本发明低成本硫包膜型缓释肥料，包膜总平均厚度、硫磺膜层的平均厚度和热固性聚合物膜层的总平均厚度等都可以比上述提出的范围更宽，比如比上述提出的各自高限值更大，这些厚度更大，则得到的本发明低成本硫包膜型缓释肥料的释放期会更长。

此外，本发明低成本硫包膜型缓释肥料包膜的热固性聚合物膜层中可以添加各种添加物，比如添加硫磺、碳酸钙等增量剂，以达到诸如进一步调节各膜层的某种性能或降低成本等的目的。热固性聚合物膜层中还可以混入韧性聚合物以增加膜层韧性。

下面以尿素作为肥料芯的本发明低成本硫包膜型缓释尿素为例，说明本发明低成本硫包膜型缓释肥料的具体实施方法和发明效果。采用水中溶出法评价缓释性能，水中溶出法是测定本发明低成本硫包膜型缓释尿素中尿素在水中的溶出速率，具体做法是：取10克本发明低成本硫包膜型缓释尿素浸泡于200毫升的水中，25℃恒温浸泡，测定初期溶出率和平均微分溶出率。初期溶出率是指最初开始浸泡的24h内溶出的尿素质量占所取10克本发明低成本硫包膜型缓释尿素中尿素总质量的百分数，而平均微分溶出率则是从浸泡第2天到第7天每天平均溶出的尿素质量占所取10克本发明低成本硫包膜型缓释尿素中尿素总质量的百分数。根据初期溶出率ψ₁和平均微分溶出率ψ_m，可计算本发明低成本硫包膜型缓释尿素在水中的释放期t(天)：

$t=\frac{1-{\mathrm{\ψ}}_l}{{\mathrm{\ψ}}_m}+1$

实施例1

将粒径为2.0～4.0mm的粒状工业尿素加入控温85℃的转鼓包膜设备中，转动转鼓(转速40r/min)使粒状尿素在转鼓内流动。在粒状尿素表面喷涂含过氧化苯甲酰1.5％和少量催化剂的S-772型不饱和聚酯预聚物，喷涂直到形成的不饱和聚酯树脂膜层质量达到最终成品低成本硫包膜型缓释尿素总质量的2％，使膜层中的不饱和聚酯树脂适当固化。然后，将150℃左右熔融硫慢慢喷涂于不饱和聚酯树脂膜层表面，喷涂直到形成的硫磺膜层质量达到最终成品低成本硫包膜型缓释尿素总质量的13％。最后，再在硫磺膜层表面喷涂含增塑剂邻苯二甲酸丁酯·苄酯15％、过氧化苯甲酰1.5％和少量催化剂的S-249型不饱和聚酯预聚物，喷涂直到形成的含增塑剂邻苯二甲酸丁酯·苄酯不饱和聚酯树脂膜层质量达到最终成品低成本硫包膜型缓释尿素总质量的2％。使膜层中的不饱和聚酯树脂充分固化，即得低成本硫包膜型缓释尿素。所制得的低成本硫包膜型缓释尿素的释放期为165天。

实施例2

将粒径为2.0～4.0mm的粒状工业尿素加入控温85℃的转鼓包膜设备中，转动转鼓(转速40r/min)使粒状尿素在转鼓内流动。将150℃左右熔融硫慢慢喷涂于粒状尿素表面，喷涂直到形成的硫磺膜层质量达到最终成品低成本硫包膜型缓释尿素总质量的11％。然后，在硫磺膜层表面喷涂含增塑剂邻苯二甲酸丁酯·苄酯25％、过氧化苯甲酰1.5％和少量催化剂的S-772型不饱和聚酯预聚物，喷涂直到形成的含增塑剂邻苯二甲酸丁酯·苄酯不饱和聚酯树脂膜层质量达到最终成品低成本硫包膜型缓释尿素总质量的4％。使不饱和聚酯树脂充分固化，即得低成本硫包膜型缓释尿素。所制得的低成本硫包膜型缓释尿素的释放期为134天。

实施例3

将粒径为2.0～4.0mm的粒状工业尿素加入控温85℃的转鼓包膜设备中，转动转鼓(转速40r/min)使粒状尿素在转鼓内流动。将150℃左右熔融硫慢慢喷涂于粒状尿素表面，喷涂直到形成的硫磺膜层质量达到最终成品低成本硫包膜型缓释尿素总质量的17％。然后，在硫磺膜层表面喷涂含增塑剂邻苯二甲酸丁酯·苄酯10％的F98-1型酚醛树脂预聚物，喷涂直到形成的含增塑剂邻苯二甲酸丁酯·苄酯酚醛树脂膜层质量达到最终成品低成本硫包膜型缓释尿素总质量的5％。使酚醛树脂充分固化，即得低成本硫包膜型缓释尿素。所制得的低成本硫包膜型缓释尿素的释放期为168天。

实施例4

采用的原料尿素是粒径为2.0～4.0mm的粒状工业尿素，各膜层涂覆方法可采用上述相应的方法或其它合适的方法。粒状尿素表面往外的第一膜层为含增塑剂邻苯二甲酸二丁酯50％的S-739S型不饱和聚酯树脂膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的1.5％。第二膜层为硫磺膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的13％。第三膜层为含增塑剂磷酸三苯酯15％的F98-1型酚醛树脂膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的4％。所制得的低成本硫包膜型缓释尿素的释放期为145天。

实施例5

采用的原料尿素是粒径为2.0～4.0mm的粒状工业尿素，各膜层涂覆方法可采用上述相应的方法或其它合适的方法。粒状尿素表面往外的第一膜层为硫磺膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的8％。第二膜层为含增塑剂邻苯二甲酸二异丁酯10％的S-739S型不饱和聚酯树脂膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的2％。所制得的低成本硫包膜型缓释尿素的释放期为92天。

实施例6

采用的原料尿素是粒径为2.0～4.0mm的粒状工业尿素，各膜层涂覆方法可采用上述相应的方法或其它合适的方法。粒状尿素表面往外的第一膜层为硫磺膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的4％。第二膜层为S-772型不饱和聚酯树脂膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的3％。所制得的低成本硫包膜型缓释尿素的释放期为62天。

实施例7

采用的原料尿素是粒径为2.0～4.0mm的粒状工业尿素，各膜层涂覆方法可采用上述相应的方法或其它合适的方法。粒状尿素表面往外的第一膜层为含增塑剂邻苯二甲酸丁酯·苄酯10％的S-772型不饱和聚酯树脂膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的2％。第二膜层为含蒙脱土硫磺膜层(蒙脱土的平均粒径为50μm，蒙脱土的质量分数为10％)，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的13％。第三膜层为含增塑剂邻苯二甲酸丁酯·苄酯15％的S-249型不饱和聚酯树脂膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的2％。所制得的低成本硫包膜型缓释尿素的释放期为102天。

实施例8

采用的原料尿素是粒径为2.0～4.0mm的粒状工业尿素，各膜层涂覆方法可采用上述相应的方法或其它合适的方法。粒状尿素表面往外的第一膜层为含猪骨粉的硫磺膜层(猪骨粉的平均粒径为45μm，猪骨粉的质量分数为25％)，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的11％。第二膜层为含增塑剂邻苯二甲酸丁酯·苄酯25％的S-772型不饱和聚酯树脂膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的4％。所制得的低成本硫包膜型缓释尿素的释放期为69天。

实施例9

采用的原料尿素是Φ8×3mm的片状尿素，各膜层涂敷方法可采用上述相应的方法或其它合适的方法。片状尿素表面往外的第一膜层为硫磺膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的16％。第二膜层为含增塑剂邻苯二甲酸丁酯·苄酯10％的S-772型不饱和聚酯树脂膜层，该膜层占低成本硫包膜型缓释尿素总质量的3％。所制得的低成本硫包膜型缓释尿素的释放期为252天。

Claims (6)

1.一种低成本硫包膜型缓释肥料，由肥料芯和肥料芯外面的包膜组成，其特征在于：包膜包含硫磺膜层和热固性聚合物膜层，硫磺膜层是整个包膜的里层或中间层；其中，热固性聚合物膜层为不饱和聚酯树脂和/或酚醛树脂的膜层。

2.根据权利要求1所述的低成本硫包膜型缓释肥料，其特征在于：热固性聚合物膜层中含有增塑剂。

3.根据权利要求2所述的低成本硫包膜型缓释肥料，其特征在于：增塑剂用量为0～60％。

4.根据权利要求1所述的低成本硫包膜型缓释肥料，其特征在于：硫磺膜层中含有缓释调节剂。

5.根据权利要求4所述的低成本硫包膜型缓释肥料，其特征在于：缓释调节剂为粘土、滑石粉、分子筛粉、骨粉、水溶性化合物和植物粉中的一种或多种。

6.根据权利要求1～5任一项所述的低成本硫包膜型缓释肥料，其特征在于：包膜总平均厚度为15～140μm，其中硫磺膜层的平均厚度为8～100μm，热固性聚合物膜层的总平均厚度为2～35μm；硫磺膜层是整个包膜的中间层时，硫磺膜层往里和往外的热固性聚合物膜层的平均厚度为2～25μm。