專利名稱：樹脂包膜緩釋控釋肥及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉一種控釋肥料及其制備方法，特別是一種新型低碳環(huán)?？山到饩酆衔锇た蒯尫柿霞捌渲苽浞椒?。
背景技術(shù)：
普通顆粒肥料大多是速溶肥料，在水和土壤中溶解轉(zhuǎn)化很快，尤其是尿素，由于揮發(fā)、淋溶和徑流等損失，當(dāng)季利用率很低[古慧娟，石元亮。我國緩/控釋肥料的應(yīng)用效應(yīng)研究進展。土壤學(xué)報，2011，1 :220-223.]，不僅造成了大量資源浪費，同時對環(huán)境造成巨大壓力。因此，為適應(yīng)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求，克服資源環(huán)境約束的瓶頸，在保證糧食產(chǎn)量的前提下減少化肥投入、提高肥料利用率是農(nóng)業(yè)面臨的一項迫切任務(wù)。傳統(tǒng)的提高肥料利用率的方法包括適宜的氮肥施用量、肥水調(diào)控技術(shù)、氮肥深施及分次施肥和平衡施肥技術(shù)[閆湘，金繼運。提高肥料利用率技術(shù)研究進展。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008,41 :450-459.]，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，一些新技術(shù)、新觀念、新思想不斷發(fā)展應(yīng)用， 實時實地氮肥管理、農(nóng)田養(yǎng)分精準(zhǔn)管理技術(shù)、緩控釋肥料及脲酶抑制劑和硝化抑制劑等技術(shù)已經(jīng)或正在逐步應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中來，并為減少肥料損失、提高肥料利用率發(fā)揮著重要的作用，其中緩控釋肥的作用尤為顯著。緩控釋肥料可分為三大類即包膜類、包裹類、合成類[鄒菁。綠色環(huán)保型緩釋/ 控釋肥料的研究現(xiàn)狀及展望。武漢化工學(xué)院學(xué)報，2003，25 :110-116.]，其中以包膜緩控釋肥料為主，包膜類緩控釋肥料由“肥芯+包膜層”構(gòu)成[李生秀。植物營養(yǎng)與肥料學(xué)科的現(xiàn)狀與展望。植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，1999，5 =193-205.]，因包膜層的不同可形成各種類型的包膜肥?？捎糜诎拥牟牧习ú粷B透性和半滲透性兩種，前者代表產(chǎn)品是美國TVA(美國國家肥料發(fā)展中心)在1961-1981年間開發(fā)的涂硫尿素(SCU)。后者的包膜材料以有機物為主，包括英國專利(GB2011367 A)公開的一種包膜顆粒肥料及其生產(chǎn)方法，其包膜液是有聚烯烴或乙烯類樹脂構(gòu)成；美國專利中的包膜材料用甲苯和硫酸處理松香所得的蠟狀物， 乙烯與甲基丙烯酸的共聚物，醇酸樹脂與不飽和油脂的共聚物，聚脲氨基甲酸酯和異氰酸酯等[趙天波。高分子復(fù)合型膜材料在緩/控釋肥領(lǐng)域的應(yīng)用。農(nóng)資導(dǎo)報，2008，1 :1-5.]。上述已有的包膜類緩控釋肥在推廣和應(yīng)用上尚存在問題，如SCU由于能夠向植物提供生長必需的中量元素硫(S)，在缺S地區(qū)和種植需S植物地區(qū)較為適用，加之成本較為低廉(一般比普通尿素價格高30%)[趙天波。高分子復(fù)合型膜材料在緩/控釋肥領(lǐng)域的應(yīng)用。農(nóng)資導(dǎo)報，2008，1 :1-5.]，在緩釋肥市場占有很高的份額，但影響SCU釋放速度的因素頗為復(fù)雜，難以對多種土壤類型上的作物提供適時有效的養(yǎng)分供應(yīng)，目前在大宗作物上應(yīng)用還不多，另外，長期使用SCU會導(dǎo)致土壤酸化，在酸性土壤上難以推廣[汪吉東，張永春。 硫包衣尿素對水稻養(yǎng)分吸收利用及土壤反應(yīng)的影響。華北農(nóng)學(xué)報，2008，23 :66-69.]；美國以半滲透性有機高分子聚合物作為包膜層得包膜肥料能很好地達到可控釋目的，肥料利用率高，增產(chǎn)效果明顯，但生產(chǎn)過程中需要加熱溶解或固化成聚合物，消耗了大量的能耗，并釋放出大量的苯類和含氯等有毒有害的溶劑，還有聚烯烴包膜肥在環(huán)境中很難降解，雖然緩釋能力強，但難以協(xié)調(diào)植物生長所需養(yǎng)分供應(yīng)，同時還會給環(huán)境造成了巨大的壓力。氯醋樹脂是氯乙烯與醋酸乙烯的共聚物[P(VC-VAc)]，由氯乙烯單體與醋酸乙烯在引發(fā)劑過硫酸鉀的作用下共聚而得[Shinzo Omi1Eisuke, Shiiyama. Modification of polyvinyl chloride-vinyl acetate latex by seed emulsion polymerization of acrylic monomers. Polymer International. 1993. 30:271-279.];氯醚樹脂是由氯乙烯-乙烯基異丁基醚樹脂的簡稱，是由75%氯乙烯和25%乙烯基異丁基醚共聚而成的聚合物[祝雪山。氯乙烯與異丁基乙烯基醚共聚樹脂的性能以及具體應(yīng)用。浙江化工，2005， 36 :20-21.]。這些材料成本低廉，每噸只有1-2萬元，生產(chǎn)過程中又摒棄了四氯化碳高污染的生產(chǎn)方法，氯醋樹脂和氯醚樹脂，可以在成膜后形成微孔，屬于半滲透性有機高分子聚合物。它們的生產(chǎn)原料來源廣泛，溶解氯醋樹脂和氯醚樹脂不需加熱溶解，成膜過程也不需加熱固化成膜，形成了能耗低、低碳的特點，溶解樹脂的酮類和酯類是環(huán)保溶劑，對大氣無污

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對肥料利用率低、SCU (硫包衣尿素)等緩控釋肥對環(huán)境壓力和應(yīng)用的問題，提供一種低碳環(huán)?？山到庑途酆衔锇た蒯尫柿霞捌渲苽浞椒?。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種樹脂包膜緩控釋肥，包括肥芯和包裹在肥芯上的包膜，包膜由樹脂和助劑復(fù)配而成，其特征在于所述的樹脂為氯醋樹脂，或氯醚樹脂，或它們的復(fù)合物，樹脂的分子量為1萬至10萬道爾頓，樹脂在包膜中的含量為85 100%，；所述的助劑為無機調(diào)理劑和增塑劑，無機調(diào)理劑在包膜中的含量為(Γ5%，增塑劑在包膜中的含量為0 10%。在本發(fā)明中所述的無機調(diào)理劑為滑石粉或沸石粉；所述的增塑劑為聚乙烯醇， 或聚乙二醇，或聚乙烯，或氯化石蠟，或液體石蠟，或硫化石蠟，或石油樹脂，或它們之間的組合物。在本發(fā)明中所述的肥芯的粒徑為1. 5^5. 5mm。在本發(fā)明中所述的氯醋樹脂為氯乙烯-醋酸乙烯聚合物以及羥基和羧基改性的氯乙烯-醋酸乙烯聚合物；所述的氯醚樹脂為氯乙烯-乙烯基異丁基醚聚合物；在它們的復(fù)合物中，氯醋樹脂與氯醚樹脂的重量比為廣100 :10(Tl。在本發(fā)明中所述的氯乙烯-醋酸乙烯聚合物為二元氯醋樹脂，所述的羥基和羧基改性的氯乙烯-醋酸乙烯聚合物為三元氯醋樹脂。一種上述樹脂包膜緩控釋肥的制備方法，其特征在于首先將所述的樹脂和助劑按重量配比混合，放入攪拌機，每IOOg樹脂和助劑的混合物中加入有機溶液100-2000ml， 充分溶解后形成包膜液；將肥芯的顆粒原料置于流化床吹成流化狀態(tài)，流化床運行參數(shù)為進風(fēng)溫度30-60°C，出風(fēng)溫度20-50°C;將包膜液通過蠕動泵引入流化床由噴頭霧化，并與流化狀態(tài)的顆粒原料充分混合，噴頭霧化的壓力為0. 05-0. 35Pa,壓縮空氣壓強0. 4-0. 8Pa, 流量控制在400ml-1500ml/h ；每IOOg肥芯的的包膜液用量為50_200ml ；冷卻后形成樹脂包膜緩控釋肥。在本發(fā)明的制備方法中所述的有機溶劑為工業(yè)丙酮，或丁酮，或環(huán)已酮，或異佛爾酮，或乙酸甲酯，或乙酸乙酯，或它們之間的相互復(fù)配劑。
本發(fā)明的優(yōu)點在于由于氯醋樹脂，或氯醚樹脂在自然環(huán)境中可降解，對環(huán)境無污染；生產(chǎn)包膜的材料來源廣泛，產(chǎn)品生產(chǎn)工藝中無需加熱，生產(chǎn)過程中的有機溶液的回收率可達到95%，實現(xiàn)循環(huán)利用；操作工藝流程簡單，易于實現(xiàn)，在控釋肥料工業(yè)化生產(chǎn)過程中采用轉(zhuǎn)鼓包膜即可實現(xiàn)大規(guī)模包膜，無需對其他流程進行改進，易于進行工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實施例方式實施例1
原料含氮為46. 3%的大顆粒尿素(1. 5-5. 5mm不等)IOOOg, 二元氯醋樹脂60g，工業(yè)丙酮 1000 ml。二元氯醋樹脂的分子量為1. 2萬道爾頓。制備方法
將二元氯醋樹脂和工業(yè)丙酮放入攪拌機，使物料充分溶解，形成二元氯醋樹脂包膜液 1000ml。將lkg46. 3%的大顆粒尿素裝入流化床，讓其處于流化狀態(tài)，將流化床的運行參數(shù)設(shè)為進風(fēng)溫度40°C，出風(fēng)溫度30°C，噴頭霧化壓力為0. 05Pa,壓縮空氣壓強0. 4Pa,蠕動泵流量控制在1500ml/h，然后吸入二元氯醋樹脂包膜液1000ml，保持1分鐘，最后關(guān)閉所有儀器，冷卻，制得含氮量為似％的包膜尿素?？稍诹骰驳呐棚L(fēng)裝置末端加裝回收有機溶液裝置以回收工業(yè)丙酮。此包膜肥初期溶出率為0. 9%，控釋期為60天，高分子膜材3個月降解為3. 7%。實施例2
原料含氮為46. 3%的大顆粒尿素(1. 5-5. 5mm不等)IOOOg, 二元氯醋樹脂40g，氯醚樹脂20g，沸石粉lg，氯化石蠟5g，工業(yè)丙酮500 ml，乙酸乙酯500ml。二元氯醋樹脂的分子量為1. 2萬道爾頓，氯醚樹脂的分子量為1. 6萬道爾頓。制備方法
將二元氯醋樹脂、氯醚樹脂、沸石粉和氯化石蠟混合置于攪拌機中攪拌，同時將工業(yè)丙酮和乙酸乙酯注入攪拌機，使物料充分溶解，形成二元氯醋樹脂氯醚樹脂復(fù)配包膜液 1000ml。將含氮為46. 3%的大顆粒尿素裝入流化床，讓其處于流化狀態(tài)，將流化床的運行參數(shù)設(shè)為進風(fēng)溫度30°C，出風(fēng)溫度30°C，噴頭霧化壓力為0. 05Pa，壓縮空氣壓強0. 4Pa, 蠕動泵流量控制在1400ml/h，然后吸入包膜液1000ml，保持1分鐘，最后關(guān)閉所有儀器，冷卻，制得含氮量為42%的包膜尿素。可在流化床的排風(fēng)裝置末端加裝回收有機溶液裝置以回收工業(yè)丙酮和乙酸乙酯。此包膜肥初期溶出率為0. 92%，控釋期為63天，高分子膜材3個月降解為3. 1。實施例3
原料含氮為46. 3%的大顆粒尿素(1. 5-5. 5mm不等)IOOOg,三元氯醋樹脂60g，工業(yè)丁酮 500ml ο三元氯醋樹脂的分子量為1. 9萬道爾頓。制備方法將三元氯醋樹脂和工業(yè)丁酮同時放入攪拌機，使物料充分溶解，形成三元氯醋樹脂包膜液500ml。將含氮為46. 3%的大顆粒尿素裝入流化床，讓其處于流化狀態(tài)，將流化床的運行參數(shù)設(shè)為進風(fēng)溫度40°C，出風(fēng)溫度30°C，噴頭霧化壓力為0. 35Pa，壓縮空氣壓強0. 5 Pa, 蠕動泵流量控制在1000ml/h，然后吸入包膜液500ml，保持1分鐘，最后關(guān)閉所有儀器，冷卻，制得含氮量為42%的包膜尿素?？稍诹骰驳呐棚L(fēng)裝置末端加裝回收有機溶液裝置以回收工業(yè)丁酮。此包膜肥初期溶出率為1. 5%，控釋期為50天，高分子膜材3個月降解為5. 1。實施例4
原料含N-P2O5-K2O :15-15-15的大顆粒復(fù)合肥(1. 5-5. 5mm不等)lOOOg，二元氯醋樹脂40g、氯醚樹脂20g，工業(yè)丙酮1000ml。二元氯醋樹脂的分子量為1. 2萬道爾頓，氯醚樹脂的分子量為1. 6萬道爾頓。制備方法
將二元氯醋樹脂、氯醚樹脂混合置于攪拌機中攪拌，同時將工業(yè)丙酮注入攪拌機，使物料充分溶解，形成二元氯醋樹脂和氯醚樹脂的復(fù)配包膜液1000ml。將含N-P2O5-K2O :15-15-15的大顆粒復(fù)合肥裝入流化床，讓其處于流化狀態(tài)，將流化床的運行參數(shù)設(shè)為進風(fēng)溫度30°C，出風(fēng)溫度30°C，噴頭霧化壓力為0. 06 ，壓縮空氣壓強0. 4Pa，蠕動泵流量控制在1000ml/h，然后吸入包膜液1000ml，保持1分鐘，最后關(guān)閉所有儀器，冷卻，制得包膜率為6%的復(fù)合肥?？稍诹骰驳呐棚L(fēng)裝置末端加裝回收有機溶液裝置以回收工業(yè)丙酮。此包膜肥初期溶出率為0. 63%，控釋期為120天，高分子膜材3個月降解為3. 4%。實施例5
原料含N-P2O5-K2O :15-15-15的大顆粒復(fù)合肥(1. 5-5. 5mm不等)1000g，三元氯醋樹脂 30g、氯醚樹脂30g、石油樹脂6g、乙酸乙酯1000ml。三元氯醋樹脂的分子量為2. 9萬道爾頓，氯醚樹脂的分子量為1. 6萬道爾頓。制備方法
將三元氯醋樹脂、氯醚樹脂、石油樹脂混合置于攪拌機中攪拌，同時將乙酸乙酯注入攪拌機，使物料充分溶解，形成三元氯醋樹脂和氯醚樹脂的復(fù)配包膜液1000ml。將含N-P2O5-K2O :15-15-15的大顆粒復(fù)合肥裝入流化床，讓其處于流化狀態(tài)，將流化床的運行參數(shù)設(shè)為進風(fēng)溫度40°C，出風(fēng)溫度30°C，噴頭霧化壓力為0. 05 ，壓縮空氣壓強0.4 Pa，蠕動泵流量控制在1000ml/h，然后吸入包膜液1000ml，保持1分鐘，最后關(guān)閉所有儀器，冷卻，制得包膜率為6%的復(fù)合肥?？稍诹骰驳呐棚L(fēng)裝置末端加裝回收有機溶裝置以回收乙酸乙酯。此包膜肥初期溶出率為0. 56%，控釋期為116天，高分子膜材3個月降解為4. 7%。以上各實施例不是對本發(fā)明的限制，只要基于本發(fā)明權(quán)利要求的內(nèi)容，結(jié)合本領(lǐng)域的基本常識，利用本發(fā)明公開的原料，遵循本發(fā)明公開的方法制備樹脂包膜緩釋控釋肥料，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種樹脂包膜緩控釋肥，包括肥芯和包裹在肥芯上的包膜，包膜由樹脂和助劑復(fù)配而成，其特征在于所述的樹脂為氯醋樹脂，或氯醚樹脂，或它們的復(fù)合物，樹脂的分子量為 1萬至10萬道爾頓，樹脂在包膜中的含量為85 100% ；所述的助劑為無機調(diào)理劑和增塑劑， 無機調(diào)理劑在包膜中的含量為0飛％，增塑劑在包膜中的含量為(Γ10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂包膜緩釋控釋肥，其特征在于所述的無機調(diào)理劑為滑石粉或沸石粉；所述的增塑劑為聚乙烯醇，或聚乙二醇，或聚乙烯，或氯化石蠟，或液體石蠟，或硫化石蠟，或石油樹脂，或它們之間的組合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂包膜緩控釋肥，其特征在于所述的肥芯的粒徑為 1. 5 5· 5mm0
4.根據(jù)權(quán)利要求廣3之一所述的樹脂包膜緩釋控釋肥，其特征在于所述的氯醋樹脂為氯乙烯-醋酸乙烯聚合物以及羥基和羧基改性的氯乙烯-醋酸乙烯聚合物；所述的氯醚樹脂為氯乙烯-乙烯基異丁基醚聚合物；在它們的復(fù)合物中，氯醋樹脂與氯醚樹脂的重量比為 Γ100 :100 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的樹脂包膜緩控釋肥，其特征在于所述的氯乙烯-醋酸乙烯聚合物為二元氯醋樹脂，所述的羥基和羧基改性的氯乙烯-醋酸乙烯聚合物為三元氯醋樹脂。
6.一種如權(quán)利要求1所述樹脂包膜緩控釋肥的制備方法，其特征在于首先將所述的樹脂和助劑按重量配比混合，放入攪拌機，每IOOg樹脂和助劑的混合物中加入有機溶液 100-2000ml，充分溶解后形成包膜液；將肥芯的顆粒原料置于流化床吹成流化狀態(tài)，流化床運行參數(shù)為進風(fēng)溫度30-60°C，出風(fēng)溫度20-50°C ；將包膜液通過蠕動泵引入流化床由噴頭霧化，并與流化狀態(tài)的顆粒原料充分混合，噴頭霧化的壓力為0. 05-0. 35Pa,壓縮空氣壓強 0. 4-0. 8Pa，流量控制在400ml-1500ml/h ；每100克肥芯的包膜液用量為50_200ml，冷卻后形成樹脂包膜緩控釋肥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述樹脂包膜緩控釋肥的制備方法，其特征在于所述的有機溶劑為工業(yè)丙酮，或丁酮，或環(huán)已酮，或異佛爾酮，或乙酸甲酯，或乙酸乙酯，或它們之間的相互復(fù)配劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種樹脂包膜緩控釋肥及其制備方法，包膜中的樹脂為氯醋樹脂，或氯醚樹脂，或它們的復(fù)合物，樹脂的分子量為1萬至10萬道爾頓，樹脂在包膜中的含量為85~100%；所述的助劑為無機調(diào)理劑和增塑劑，無機調(diào)理劑在包膜中的含量為0~5%，增塑劑在包膜中的含量為0~10%。制備方法是首先將樹脂和助劑通過有機溶液制成包膜液；將肥芯顆粒狀原料置于流化床吹成流化狀態(tài)，將包膜液通過蠕動泵引入流化床由噴頭霧化，并與顆粒狀原料混合成膜，冷卻后形成樹脂包膜緩控釋肥。
文檔編號C05G3/00GK102311291SQ20111025303
公開日2012年1月11日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者寧運旺, 張永春, 張輝, 汪吉東, 許仙菊, 馬洪波 申請人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院