專利名稱：緩釋包膜尿素及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于肥料，特別是關(guān)于在室溫、常壓條件下利用固一液反應(yīng)在肥料外表形成一層包膜達(dá)到緩慢或控制肥效釋放速度的包膜氮肥。
背景技術(shù)：
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所用的肥料在我國(guó)由以往的人糞尿、廄肥、綠肥、泥肥、草木灰為主的農(nóng)家肥轉(zhuǎn)變成以氮、磷、鉀為主的化學(xué)肥料，且經(jīng)過(guò)近百年的努力，已成為世界上化肥生產(chǎn)大國(guó)。但是，在品種和質(zhì)量上與世界水平還存在差距，尤其在化肥的利用率方面問(wèn)題更為突出，普遍存在的是利用率太低，不僅直接造成資源的浪費(fèi)和農(nóng)戶成本的增加，而且這部分未被作物吸收利用的化肥隨著農(nóng)田系統(tǒng)中水的流失或排放，將使河流、湖泊富營(yíng)養(yǎng)化、危及水質(zhì)和漁業(yè)資源。為此，業(yè)界人士不斷致力于肥效緩釋或可控制釋放的技術(shù)研究，開(kāi)發(fā)出了不少以尿素為核心，外表包覆有緩釋或控釋肥效的包膜層的包膜控釋肥料新品種，如包硫尿素、聚合物包膜尿素等，它們以硫或高聚物(樹(shù)脂、橡膠、纖維素、淀粉等)作為包膜材料，使尿素緩慢通過(guò)包膜層向外釋放，能為作物充分吸收利用，避免肥料的流失浪費(fèi)以及水系的富營(yíng)養(yǎng)化，適應(yīng)農(nóng)業(yè)在生產(chǎn)安全、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展方面不斷提出的新需求。
但是，目前所開(kāi)發(fā)的這些包硫尿素或聚合物包膜尿素存在一個(gè)制作成本高的問(wèn)題，以較早獲得生產(chǎn)應(yīng)用的包硫尿素為例，其生產(chǎn)首先需要在高溫高壓下將固態(tài)的硫熔融，再通過(guò)高壓泵將液態(tài)硫噴入流化床懸浮包膜塔，對(duì)從包膜塔上部進(jìn)入的尿素顆粒進(jìn)行涂膜。最后冷卻、干燥、包裝。而各種聚合物包膜緩釋肥還需先用熔劑對(duì)高聚物進(jìn)行溶解使其液化后才可進(jìn)入流化床懸浮包膜塔對(duì)氮肥進(jìn)行包膜，因此還存在溶劑的揮發(fā)和回收的問(wèn)題?？梢?jiàn)現(xiàn)有的包膜緩釋肥均存的生產(chǎn)工藝復(fù)雜，能耗大，以及需要昂貴的專用加工設(shè)備，必然使生產(chǎn)本大為上升，影響到其價(jià)格和推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種緩釋包膜尿素和其制造方法，解決使用新的包膜材料在常溫常壓的條件下以固一液反應(yīng)在尿素表面生成包膜的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種緩釋包膜尿素，由核心層的尿素和包覆在尿素表面的包膜層組成，其特征在于該包膜層由固體無(wú)機(jī)礦物粉末和多亞甲基多苯基多異氰酸酯構(gòu)成，該包膜層的重量為總重的15％～30％，其厚度在100～150微米。
其特征在于該無(wú)機(jī)礦物為碳酸鈣。
其特征在于該無(wú)機(jī)礦物為沸石、磷礦粉、麥飯石的二種或二種以上的混合物。
其特征在于該固體無(wú)機(jī)礦物的粒度應(yīng)≤100目。
其特征在于該尿素的顆粒直徑為2～4mm。
上述緩釋包膜尿素的制造方法，其特征在于1、將定量的顆粒狀尿素與少量液狀的多亞甲基多苯基多異氰酸酯倒入糖衣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤內(nèi)進(jìn)行混合；使多亞甲基多苯基多異氰酸酯均勻粘附于尿素顆粒表面；
2、在繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌下加入所需的粉狀固體無(wú)機(jī)礦物重量的20～30％；3、待95％或95％以上加入的固體無(wú)機(jī)礦物粉末黏結(jié)在尿素顆粒上后，再加入少量液體的液狀多亞甲基多苯基多異氰酸酯；4、再將20～30％的固體無(wú)機(jī)礦物粉末加入繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)中的糖衣機(jī)內(nèi)；5、重復(fù)步驟3～4操作直止固體無(wú)機(jī)礦物粉末全部包覆在包膜化肥表面為止。
本發(fā)明具有下述優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明利用“固一液”反應(yīng)成膜原理，以無(wú)機(jī)礦物為主，其包膜材料成本低。
2、無(wú)機(jī)礦物種類繁多，來(lái)源廣泛易得，不受原材料供應(yīng)限制。
3、多亞甲基多苯基多異氰酸酯本身是液體的粘性高聚物工業(yè)有機(jī)材料，因此本發(fā)明不必使用溶劑對(duì)包膜材料進(jìn)行液化處理，也不存在由于溶劑揮發(fā)而造成環(huán)境的污染、以及溶劑回收的投資問(wèn)題。
4、整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程在常溫常壓下進(jìn)行，既節(jié)省了能耗，又降低了對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求，使用一般制藥用的糖衣機(jī)即可生產(chǎn)，有利于廣大中小型肥料廠利用現(xiàn)有設(shè)備生產(chǎn)包膜緩解肥料。
5、產(chǎn)品無(wú)需干燥冷卻就可直接包裝，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單易行，便于操作。


圖1是本發(fā)明的包膜尿素和普通尿素在水中的當(dāng)天氮素溶出率。
圖2是本發(fā)明的包膜尿素和普通尿素在水中的氮素累積溶出率。
圖中▲為普通尿素；■為包膜尿素
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是利用“固一液”反應(yīng)成膜原理，使用固體的白云石(主要成分為碳酸鈣)、或由沸石、磷礦粉、麥飯石組合的無(wú)機(jī)礦物的粉末和液態(tài)的多亞甲基多苯基多異氰酸酯作為包膜材料，將尿素顆粒包裹其中形成可控制養(yǎng)分釋放的包膜緩釋肥料。所使用的固體無(wú)機(jī)礦物粉末的粒度應(yīng)≤100目，而尿素顆粒的直徑應(yīng)以2～4mm為宜，這樣可以有良好的緩釋效果。多亞甲基多苯基多異氰酸酯(又稱PAPI)是一種液態(tài)的高聚物，其結(jié)構(gòu)式為 (式中，n＝0，1，2，3……)具有一定的黏性，25℃時(shí)的粘度為100～200mpa·s，因此在常溫下具有較好的流動(dòng)性，其用量為包膜肥料總重量的2％～4％。固體的無(wú)機(jī)礦物粉末的用量占總重量的13％～26％，所生成的包膜層重量占總重量的15％～30％，厚度為100～150μm左右。
制造時(shí)，將所需尿素、多亞甲基多苯基多異氰酸酯和無(wú)機(jī)礦物按組成百分比稱重計(jì)量，其中無(wú)機(jī)礦物需事先粉碎過(guò)篩，其粒度至少為100目，而尿素的顆粒直徑也應(yīng)在2～4mm為宜。使用的設(shè)備為一般制藥工業(yè)中常用的糖衣機(jī)，例如型號(hào)為BQ-1000的荸薺式糖衣機(jī)。其操作步驟如下1、將稱重計(jì)量的尿素顆粒和少量計(jì)量后的多亞甲基多苯基多異氰酸酯置入糖衣機(jī)，在其轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤內(nèi)進(jìn)行混合，使液狀的多亞甲基多苯基多異氰酸酯均勻地粘附于尿素顆粒表面；2、在繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下加入計(jì)量的20～30％重量的無(wú)機(jī)礦物粉末；
3、待95％或95％以上加入的固體無(wú)機(jī)礦物粉末粘結(jié)在尿素顆粒表面后，再加入少量計(jì)量后的多亞甲基多苯基多異氰酸酯繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；4、待加入的多亞甲基多苯基多異氰酸酯均勻黏附于尿素顆粒表面后，再加入20％～30％的固體無(wú)機(jī)礦物粉末繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；5、重復(fù)步驟3～4的操作直止固體無(wú)機(jī)礦物粉末全部包覆在包膜化肥表面為止。
若使用的是無(wú)機(jī)礦物由沸石、磷礦粉和麥飯石的二種或二種以上組成的混合物時(shí)，混合物中的各組成的重量相同。
本發(fā)明經(jīng)上述處理后即可從糖衣機(jī)內(nèi)取出，無(wú)須再進(jìn)行干燥冷卻，即可進(jìn)行成品包裝入庫(kù)。
現(xiàn)舉幾個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例1根據(jù)糖衣機(jī)的額定容重稱取占總重量75％的尿素顆粒、23％的120目白云石粉末，2％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯，尿素顆粒直徑為2～3mm。
將全部尿素顆粒及1/5(即總重的0.4％)左右的多亞甲基多苯基多異氰酸酯置入糖衣機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌待1～2分鐘使液體的多亞甲基多苯基多異氰酸酯被均勻黏附在尿素顆粒上后，加入1/5(即總重的4.6％)左右的白云石粉末，在糖衣機(jī)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)下，白云石粉末逐漸與黏附在尿素顆粒表面的多亞甲基多苯基多異氰酯酯產(chǎn)生“固一液”成膜反應(yīng)生成一層緊密地裹在尿素表面的薄包膜，待95％以上的白云石粉末被裹上后，再加入1/5的多亞甲基多苯基多異氰酸酯使其在糖衣機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中包覆在上述已裹有包膜的尿素顆粒上，然后再加入1/5左右的白云石粉末，如此經(jīng)過(guò)5次的反復(fù)，直至全部白云石粉末與多亞甲基多苯基多異氰酸酯在尿素顆粒表面形成一層厚約100～130μm左右的包膜層為止。
實(shí)施例2按糖衣機(jī)的額定裝機(jī)容重稱取占總重量70％的顆粒直徑在3～4mm的尿素、26％的粒度為100目的磷礦粉和沸石(二者重量相等)混合物的均勻粉末、4％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯。將全部尿素顆粒及1/4(即總重量1％)左右的多亞甲基多苯基多異氰酸酯均勻黏附在尿素顆粒上，加入1/4(即總重量6.5％)左右的礦物混合物粉末，在機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，礦物粉末與多亞甲基多苯基多異氰酸酯產(chǎn)生“固一液”成膜反應(yīng)在尿素顆粒表面緊密地裹上一薄層，待加入的95％或95％以上的礦物粉末黏結(jié)成包膜后加入1/4左右的多亞甲基多苯基多異氰酸酯使其包覆在上述包膜層外，然且再加入第二次的1/4左右的礦物粉末，如此經(jīng)過(guò)4次反復(fù)，直到全部礦物粉末與多亞甲基多苯基多異氰酸酯在尿素顆粒表面形成一層厚約130～150μm左右的包膜層為止。
實(shí)施例3按糖衣機(jī)的額定裝機(jī)容重稱取占總重量72％的顆粒直徑在2.5～4mm的尿素顆粒，25％的粒度為100目的磷礦石和麥飯石等量混合物的礦物粉末，3％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯。將全部尿素顆粒與1/4(即總重量0.75％)左右的多亞甲基多苯基多異氰酸酯置入糖衣機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)1～2分鐘左右，待液體的多亞甲基多苯基多異氰酸酯均勻黏附在尿素顆粒表面后加入1/4(即總重量6.25％)左右的礦物粉末，在機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，礦物粉末與多亞甲基多苯基多異氰酸酯逐漸形成薄膜包覆在尿素顆粒表面，待95％或更多的礦物粉末結(jié)成包膜后，加入第二次1/4左右的多亞甲基多苯基多異氰酸酯使其在機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)中均勻黏附在上述包膜面上，然后加入第二次1/4左右的礦物粉末，如此反復(fù)直到全部礦物粉末與多亞甲基多苯基多異氰酸酯在尿素顆粒表面形成一層厚度約110～140μm左右的包膜層為止。
實(shí)施例4按糖衣機(jī)額定裝機(jī)容重稱取占總重量71％的顆粒直徑在2.5～3.5mm的尿素顆粒、26％的粒度為100目的沸石、麥飯石等量混合物粉末、3％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯。將全部的尿素顆粒和總重0.8％左右的多亞甲基多苯基多異氰酸酯放入糖衣機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)1～2分鐘左右，待液體的多亞甲基多苯基多異氰酸酯黏附在尿素顆粒表面后加入總重7％的膨潤(rùn)土粉末，在機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，礦物粉末與多亞甲基多苯基多異氰酸酯逐漸形成薄膜包覆在尿素顆粒表面，待95％或更多的礦物粉末形成包膜后，加入總重0.75％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯使其在機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中黏附在上述的包膜上，再加入總重7％的礦物粉末，待加入的礦物粉末95％或更多的礦物粉末形成包膜后，重復(fù)上述加入多亞甲基多苯基多異氰酸酯和礦物粉末的過(guò)程，直到最后分別將剩余的總重0.6％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯和總重5％的礦物粉末分別加入至其全部形成包裹在顆粒尿素表面的包膜層為止，其厚度約在120～140μm左右。
實(shí)施例5按糖衣機(jī)額定裝機(jī)容重稱取占總重量85％的顆粒直徑在2～4mm的尿素顆粒、13％粒度為100目或更細(xì)的磷礦粉、沸石和麥飯石三者等量的混合物粉末、2％的多亞甲基多苯基多異氰酸酯。將全部尿素顆粒與總重0.6％左右的多亞甲基多苯基多異氰酸酯放入糖衣機(jī)內(nèi)，待流體的多亞甲基多苯基多異氰酸酯均勻黏附在尿素顆粒上后，加入總重4％左右的礦物粉末，待95％或更多的礦物粉末形成包膜后第二次加入總重0.6％左右的多亞甲基多苯基多異氰酸酯，在機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中該多亞甲基多苯基多異氰酸酯均勻黏附在上述的包膜上后加入第二次總重量4％左右的粉末，如此重復(fù)，直到第四次將剩余的總重0.2％左右的多亞甲基多苯基多異氰酸酯、以及總重1％左右的礦物粉末依次分別加入并全部形成堅(jiān)固的包膜為止。其厚度約在100～110μm左右。
本發(fā)明具有優(yōu)良的尿素控釋特性，其與普通尿素在水中當(dāng)天氮素溶出率和累積溶出率分別如圖1和圖2所示。從圖中可見(jiàn)，普通尿素在投放的當(dāng)天內(nèi)已基本溶出，而本發(fā)明卻在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)逐漸緩慢的溶出。而且大田生產(chǎn)試驗(yàn)顯示，在等氮量的條件下，使用本發(fā)明的水稻在株高、穗長(zhǎng)、有效穗、實(shí)粒數(shù)、千粒重和畝產(chǎn)方面均比使用普通尿素均有不同程度的增加，增產(chǎn)率可達(dá)9％，具體數(shù)字見(jiàn)表1和表2所列，而且本發(fā)明只需作為基肥一次性施入，對(duì)比的普通尿素則分基肥和穗肥兩次施入，節(jié)約了施肥的用工量。
表1施用普通尿素和緩釋包膜尿素對(duì)水稻生育性性狀的影響

表2施用普通尿素和緩釋包膜尿素對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

權(quán)利要求
1.一種緩釋包膜尿素，由核心層的尿素和包覆在尿素表面的包膜層組成，其特征在于該包膜層由固體無(wú)機(jī)礦物粉末和多亞甲基多苯基多異氰酸酯構(gòu)成，該包膜層的重量為總重的15％～30％，其厚度在100～120微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩釋包膜尿素，其特征在于該無(wú)機(jī)礦物為碳酸鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩釋包膜尿素，其特征在于該固體無(wú)機(jī)礦物為由沸石、磷礦粉、麥飯石的二種或二種以上組成的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的緩釋包膜尿素，其特征在于該固體無(wú)機(jī)礦物的粒度應(yīng)≤100目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的緩釋包膜尿素，其特征在于該尿素的顆粒真直徑為2～4mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的緩釋包膜尿素，其特征在于該尿素的顆粒直徑為2～4mm。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩釋包膜尿素的制造方法，其特征在于(1)將定量的顆粒狀尿素與少量液狀的多亞甲基多苯基多異氰酸酯倒入糖衣機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤內(nèi)進(jìn)行攪拌混合；使多亞甲基多苯基多異氰酸酯均勻粘附于尿素顆粒表面；(2)在繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌下加入所需的粉狀固體無(wú)機(jī)礦物重量的20～30％；(3)待95％或95％以上加入的固體無(wú)機(jī)礦物粉末黏結(jié)在尿素顆粒上后，再加入少量液體的液狀多亞甲基多苯基多異氰酸酯；(4)再將20～30％的固體無(wú)機(jī)礦物粉末加入繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)中的糖衣機(jī)內(nèi)；(5)重復(fù)步驟3～4操作直止固體無(wú)機(jī)礦物粉末全部包覆在包膜化肥表面為止。
全文摘要
一種緩釋包膜尿素，由核心層的尿素和包覆在尿素表面的包膜層組成，其特征在于該包膜層由固體無(wú)機(jī)礦物粉末和多亞甲基多苯基多異氰酸酯構(gòu)成，該包膜層的重量為總重的15％～30％，其厚度在100～120微米。本發(fā)明解決使用新的包膜材料在常溫常壓的條件下以固一液反應(yīng)在尿素表面生成包膜的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)C05C9/00GK1699293SQ20051002617
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者田吉林, 諸海燾 申請(qǐng)人:上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境科學(xué)研究所