專利名稱：一種應(yīng)用于緩釋肥料的包膜劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于緩釋肥料的包膜劑。
背景技術(shù)：
肥料是農(nóng)業(yè)中最重要的生產(chǎn)資料之一。中國是世界消費(fèi)化肥的第一大國，生產(chǎn)化肥的第二大國。但是化肥損失是一個相當(dāng)嚴(yán)重的問題，它不僅是經(jīng)濟(jì)的直接損失，浪費(fèi)了大量資源，更嚴(yán)重的是損失的化肥已經(jīng)和繼續(xù)給我們生存的環(huán)境產(chǎn)生不良后果，如水體污染，大氣污染，農(nóng)產(chǎn)品污染及溫室效應(yīng)等問題，且會導(dǎo)致癌癥發(fā)病率的提高，危害人類健康。提高肥料利用率，減輕或免除肥料污染，發(fā)展可持續(xù)、高效農(nóng)業(yè)是各國共同關(guān)注的問題。長期大量的科學(xué)研究表明，肥料利用率低下，特別是氮肥中氮素不能為作物充分利用的一個重要原因是目前肥料產(chǎn)品的低質(zhì)性及使用的不合理，化肥養(yǎng)分釋放的“非可控性”。現(xiàn)有化學(xué)肥料溶解過快，作物來不及吸收，由此加快了土壤微生物對肥料的分解，也加快了養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、揮發(fā)、淋失及物理化學(xué)固定等，損失嚴(yán)重。因此，減緩肥料的溶解和釋放速度，已成為提高作物對肥料利用效率的有效途徑。對肥料本身進(jìn)行改性，開發(fā)緩釋肥料，是最為快捷方便、最能從根本上解決肥料損失問題的有效措施，也特別適合我國國情。在緩釋肥料中，包膜緩釋肥以其良好的可控性而倍受青睞。目前國外控釋肥料商品主要為合成聚合物包膜，必須使用大量有機(jī)溶劑，不同程度地存在包膜難降解、易造成環(huán)境污染等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于，提供一種新型應(yīng)用于緩釋肥料的包膜劑，以此克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的殼聚糖(甲殼素脫去乙?；蟮漠a(chǎn)物)是地球上最豐富的天然有機(jī)物，其結(jié)構(gòu)與纖維素十分相似，纖維素中C-2位的OH被NH2取代后就是殼聚糖。殼聚糖無毒無味、可生物降解，可以改變微生物區(qū)系，促進(jìn)有益微生物的生長，抑制一些植物病原菌，同時其又是一種新型植物生長調(diào)節(jié)劑，能提高植物葉片中葉綠素含量、提高作物的貯藏蛋白含量、提高種子的抗病能力、發(fā)芽率、發(fā)芽數(shù)和實(shí)生苗株高。殼聚糖對人畜無害，來源廣泛，降解產(chǎn)物可以作為土壤碳和氮的來源。因此，在緩釋肥料中加入殼聚糖具有重要的意義。但是純殼聚糖在實(shí)際應(yīng)用中的主要問題是膜的機(jī)械性能差、脆性較大、抗水性較差、易降解以及不適用于酸性環(huán)境。殼聚糖主鏈上含有氨基、羥基，通過化學(xué)改性，可以改善殼聚糖的結(jié)構(gòu)、性能。柔性聚合物聚乙烯醇(PVA)是一種十分獨(dú)特的水溶性多羥基高分子材料，分子間作用力大，具有生物可降解性，對人體無毒無害，其具有良好的機(jī)械性能，耐油、耐溶性能。PVA本身可作為土壤的改良劑，其粘結(jié)性可使土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤的通氣性和保水性，有利于作物發(fā)育生長；PVA還可以起到一定的增塑作用。淀粉來源豐富、價(jià)格低廉，且在各種環(huán)境中都具有完全生物降解能力，可以降低包膜材料成本，而且淀粉還能作為作物肥料。PVA、淀粉與殼聚糖有很好的相容性，通過交聯(lián)劑在殼聚糖、PVA、淀粉分子間和分子內(nèi)的交聯(lián)作用，可以改善材料的機(jī)械性能，獲得較好的耐酸堿性，并可以提高材料的降解時間。由此可以開發(fā)出新型的具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和較好韌性的、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，可采用水溶液形式進(jìn)行肥料包膜，節(jié)約大量有機(jī)溶劑，降低成本，有利于環(huán)境保護(hù)。
技術(shù)方案本發(fā)明所說包膜劑的特征在于，以下列的組分及含量(含量以質(zhì)量百分比計(jì))為主要原料，在pH為2～5、溫度為85℃～95℃，反應(yīng)1～2小時而制得，殼聚糖 1～10％淀粉30～40％聚乙烯醇45～55％交聯(lián)劑 2～10％甘油6～8％吐溫80(Tween-80)1～3％氯化銨 0.5～1.5％其中所說殼聚糖的脫乙酰度大于90％；所說聚乙烯醇(PVA)的聚合度為1700、醇解度為99％；所說交聯(lián)劑為甲醛、乙二醛或戊二醛。
優(yōu)選如下技術(shù)方案
將殼聚糖溶解在2(V/V)％的醋酸水溶液中，配制成2～4(wt)％的殼聚糖溶液；將淀粉和水以體積比為10/90混合，在85℃下糊化30min，制成淀粉糊化液；將殼聚糖溶液、淀粉糊化液、PVA、甘油及吐溫80按上述含量混合，在pH＝2～5，溫度為90℃，加入37％甲醛水溶液反應(yīng)1小時，再加入NH4Cl反應(yīng)10分鐘后即得本發(fā)明所說的包膜劑。
本發(fā)明所說包膜劑的使用方法本發(fā)明所說包膜劑可直接包覆在顆粒狀化肥上，也可以包覆在經(jīng)石蠟包覆的顆粒狀化肥上。具體的包覆成膜方法均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
本發(fā)明所說包膜劑具有以下特點(diǎn)1、為環(huán)境友好型緩釋材料，具有土壤改良劑和控制養(yǎng)分釋放的雙重功能；2、發(fā)明利用來源廣泛、具有生物降解能力的包膜材料，采用現(xiàn)有通用設(shè)備，生產(chǎn)工藝流程簡單，無須高溫高壓條件，易于操作，克服了國外流行采用的“配料→高溫造粒→高分子材料包膜→加溫→定型”等復(fù)雜工藝程序的弊端，不使用有機(jī)溶劑，大大降低了生產(chǎn)成本，也有利于環(huán)保。
3、膜層不但能改善肥料產(chǎn)品的外觀質(zhì)量，還改善產(chǎn)品的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，有效地解決產(chǎn)品存放期間產(chǎn)生的吸潮結(jié)塊和使用期間產(chǎn)生灰塵等問題。
4、發(fā)明適合任何顆粒狀的肥料，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，特別適用于北方干旱地區(qū)。
具體實(shí)施方法以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其目的是為更好理解本發(fā)明的內(nèi)容，因此所舉之例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍實(shí)施例包膜劑的制備在反應(yīng)釜中加入10升2.0(wt)％殼聚糖醋酸水溶液、18公斤淀粉糊化液、2.5公斤PVA、0.35升甘油及0.1升吐溫80、調(diào)PH為3，在攪拌情況下加熱升溫至90℃，加入1.5升37％的甲醛水溶液，保持溫度攪拌反應(yīng)1小時，加入0.05公斤NH4Cl，繼續(xù)攪拌10分鐘，出料并轉(zhuǎn)入包膜劑儲槽內(nèi)備用。
包覆成膜取100公斤顆粒狀肥料，放入包膜設(shè)備中，設(shè)定片溫為65℃，包膜鍋轉(zhuǎn)速為15轉(zhuǎn)/分鐘。啟動熱風(fēng)加熱裝置。當(dāng)片溫至設(shè)定溫度時，緩緩倒入已經(jīng)預(yù)先熔化成液體的石蠟(熔點(diǎn)為55～63℃)，停止加熱，旋轉(zhuǎn)15分鐘后通入冷風(fēng)，使顆粒肥料降溫。當(dāng)顆粒溫度降至35℃時，按常規(guī)包膜方法進(jìn)行包膜操作，包膜時片溫為45～55℃；鍋溫為85～100℃；包膜鍋轉(zhuǎn)速為20～30轉(zhuǎn)/分鐘。當(dāng)包膜操作完成后，把肥料溫度重新升至65℃，按前述包裹石蠟方法完成封閉層的制備。冷卻、包裝即為性能優(yōu)良的包膜緩釋顆粒肥料。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于緩釋肥料的包膜劑，其特征在于，所說包膜劑以下列的組分及含量為主要原料，在pH為2～5、溫度為85℃～95℃，反應(yīng)1～2小時而制得，殼聚糖 1～10％淀粉 30～40％聚乙烯醇 45～55％交聯(lián)劑 2～10％甘油 6～8％吐溫80 1～3％氯化銨 0.5～1.5％其中所說殼聚糖的脫乙酰度大于90％；所說聚乙烯醇的聚合度為1700、醇解度為99％；所說交聯(lián)劑為甲醛、乙二醛或戊二醛。
2.如權(quán)利要求1所述的的包膜劑，其特征在于將殼聚糖溶解在2(V/V)％的醋酸水溶液中，配制成2～4(wt)％的殼聚糖溶液；將淀粉和水以體積比為10/90混合，在85℃下糊化30min，制成淀粉糊化液；將殼聚糖溶液、淀粉糊化液、聚乙烯醇、甘油及吐溫80按權(quán)利要求1中所說含量混合，在pH＝2～5，溫度為90℃，加入37％甲醛水溶液反應(yīng)1小時，再加入NH4Cl反應(yīng)10分鐘后即得本發(fā)明所說的包膜劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于緩釋肥料的包膜劑，所說的包膜劑以1～10％(wt)的殼聚糖、30～40％(wt)的淀粉、45～55％(wt)的聚乙烯醇、2～10％(wt)的交聯(lián)劑、6～8％(wt)的甘油、1～3％(wt)的吐溫80、0.5～1.5％(wt)的NH
文檔編號C05G3/00GK1528717SQ200310107978
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月16日
發(fā)明者陳強(qiáng), 張文清, 呂偉嬌, 金鑫榮, 鄧修, 陳 強(qiáng) 申請人:華東理工大學(xué)