專利名稱：一種肥料用緩釋型可生物降解防結(jié)塊的包膜材料及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包膜材料及其應(yīng)用，具體涉及一種肥料用緩釋型可生物降解防結(jié)塊的包膜材料及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，化學(xué)肥料在農(nóng)作物種植中得到廣泛應(yīng)用，但是由于氮素利用率低導(dǎo)致肥料的流失，已經(jīng)造成了資源的嚴(yán)重浪費(fèi)和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并且長(zhǎng)期以來(lái)由于肥料的利用不當(dāng)，對(duì)于人體、動(dòng)物、大氣、土壤、水質(zhì)、糧食造成了嚴(yán)重的污染，甚至嚴(yán)重阻礙了糧食的產(chǎn)率，對(duì)土壤的養(yǎng)分也有很大的危害。因此，如何提高肥料的利用率，對(duì)于將肥料的有效利用與糧食的增產(chǎn)、土壤的有機(jī)化、環(huán)境的保護(hù)以及可持續(xù)的發(fā)展有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，日漸成為肥料專家研究的焦點(diǎn)。伴隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，復(fù)合肥的需求量非常大，各種化肥的用量在5000xl04t/a左右，應(yīng)運(yùn)而生的機(jī)械化施肥越來(lái)越多，對(duì)復(fù)合肥能否保持良好的流動(dòng)性的要求也越來(lái)越高?；式Y(jié)塊不僅在使用時(shí)極為不便而且對(duì)運(yùn)輸，儲(chǔ)存帶來(lái)很大的麻煩。所以開發(fā)一種對(duì)土壤無(wú)傷害的緩釋型可降解防結(jié)塊的復(fù)合肥可以為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。目前國(guó)內(nèi)外主要的緩釋型包膜主要有無(wú)機(jī)包膜材料和有機(jī)聚合物包膜兩大類 無(wú)機(jī)物包膜肥料國(guó)內(nèi)主要以磷礦粉、硫磺、滑石粉、石膏粉、粉煤灰、有機(jī)與無(wú)機(jī)粘結(jié)材料作為包膜的材料。有機(jī)聚合物包膜肥料國(guó)內(nèi)外主要以熱固性和熱塑性樹脂作為包膜緩釋材料?，F(xiàn)有技術(shù)中US3295950公開了一種為代表的硫包衣尿素，價(jià)格雖然不高，但是沒有起到肥料防結(jié)塊作用，更主要的是這種包衣材料含有硫涂層易氧化、破碎、也不利于運(yùn)輸而且大量硫殼在土壤中被微生物分解長(zhǎng)期施用導(dǎo)致土壤酸化。CN100457694C.CN101037368公開了一類生物可降解型自控緩釋肥料及其制備方法，介紹了以高分子聚合物如纖維素，環(huán)氧樹脂，聚乙烯醇等聚合物為主體的溶液型緩釋材料，這種材料可以生物降解，減少環(huán)境污染但是這類主體材料的降價(jià)都比較昂貴，增加成本負(fù)擔(dān)，而且不能有效解決化肥結(jié)塊的問題。CN100575317C公開了一種緩釋防結(jié)塊復(fù)混肥料及其生產(chǎn)方法，但由于其所使用的防結(jié)塊劑由烷基銨鹽、烷基苯磺酸鹽混合制成并與復(fù)混肥料質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為225230:600的用量混合制得，防結(jié)塊劑的用量較大明顯增加了肥料的生產(chǎn)成本，給農(nóng)民帶來(lái)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。為解決上述價(jià)格高和不能防結(jié)塊的問題，本發(fā)明提供一種肥料用具有緩釋性和可生物降解的防結(jié)塊包膜材料，工藝簡(jiǎn)單成本低廉、緩釋效果好、防結(jié)塊性能好、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，能夠長(zhǎng)期的應(yīng)用于糧食作物的施肥，十分有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明闡述了一種可生物降解的防結(jié)塊效果的緩釋包膜材 料及其在肥料中的應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用以下的工藝作為包膜材料的制備工藝一種肥料用緩釋型可生物降解防結(jié)塊的包膜材料，包含主體成分和添加物，所述的主體成分和添加物的質(zhì)量比為I : 0-50%，其中，所述主體成分包括a)聚草酸酯，或其共聚酯，或其共混聚酯；b)表面活性劑；c)碳酸鈣所述添加物是粉狀的，包括有機(jī)胺類、羧酸鹽類及其鹽、石膏、粘土、酸化磷礦粉、秸桿燃燒灰、尿素、淀粉或金屬氧化物；或任意兩種或兩種以上所述的添加物的混合物。所述的聚草酸酯為20 60份,優(yōu)選25 50份；表面活性劑為O. 01 15份,優(yōu)選O. I 5份；碳酸鈣為30 60份，優(yōu)選35 60份；添加物O. I 10份，優(yōu)選O. I 5份。 所述的表面活性劑包括硬脂酸、十二烷基苯磺酸鈉、油酸、季銨化合物或甘油酯；優(yōu)選硬脂酸、油酸和十二烷基苯磺酸鈉。所述的碳酸鈣包括輕質(zhì)碳酸鈣或重質(zhì)碳酸鈣 ’所屬的輕質(zhì)碳酸鈣的顆粒為100-3000目，優(yōu)選250-2500目。其中，所述的聚草酸乙二醇酯的分子量為500-35000，優(yōu)選為5000-20000。所述聚草酸酯共混聚酯或共聚酯是其他聚酯與聚草酸酯共混物或者是共聚酯化合物，其中其他聚酯的用量是聚草酸酯的O. I 5%摩爾比。其中所述的其他聚酯為聚羥基乙酸、聚乙醇酸甲酯、聚丙交酯、聚乙丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚草酸二甘醇酯、聚草酸四甘醇酯、聚辛二酸亞二酯、聚葵二酸亞二酯、聚葵二酸亞丁酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚改成對(duì)萘二甲酸乙二醇。本發(fā)明的另一目的在于提供一種緩釋型可生物降解防結(jié)塊肥料，所述肥料含有質(zhì)量比為O. I 20% :1的上述包膜材料與尿素或普通肥料。所述的包膜材料和肥料的質(zhì)量比優(yōu)選優(yōu)選為O. I 10% I。所述的緩釋型可生物降解防結(jié)塊肥料可以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的方式制備，例如，采用包膜設(shè)備將所述的包膜材料對(duì)肥料進(jìn)行包衣。所述包膜設(shè)備，優(yōu)選為轉(zhuǎn)鼓、圓盤造?；蛄骰?。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制備本發(fā)明所述的包膜材料的方法I)取表面活性劑O. 01 15份加入一定的含量的氫氧化鈉的水溶液中攪拌，完全溶解后，加入碳酸鈣20 80份組合，攪勻得糊狀物；2)取脂肪族聚酯20 60份，溶解在氯仿或二氯乙烷中，攪拌均勻，再加入步驟I)的糊狀物中；3)同時(shí)取O. I 10份選自有機(jī)胺類、羧酸鹽類及其鹽、石膏、粘土、酸化磷礦粉、秸桿燃燒灰、尿素、淀粉、金屬氧化物中的一種或多種組合物，添加到步驟2)的糊狀物中，攪拌，在20 100°C恒溫水浴中攪拌10 80min，抽濾回收溶劑，干燥，制備而得包膜材料。所述的步驟I)中所述的表面活性劑優(yōu)選硬脂酸或油酸或十二烷基苯磺酸鈉，所占份數(shù)為O. 01 15份，優(yōu)選O. I 5份；碳酸鈣優(yōu)選為輕質(zhì)碳酸鈣，份數(shù)20 80份，優(yōu)選為35 60份。步驟3)中添加物優(yōu)選O. I 5份；恒溫水浴的時(shí)間優(yōu)選為35 70min ;恒溫水浴的溫度優(yōu)選為40 80°C。
本發(fā)明提供的這種緩釋型可生物降解防結(jié)塊的包膜材料其優(yōu)點(diǎn)在于，可以添加到各種化肥中，能有效的吸附在化肥的表面，形成一層保護(hù)層，這種保護(hù)層既可以起到化肥顆粒的隔離劑，又可以作為載體有機(jī)包膜材料的吸附劑，更有利于對(duì)化肥顆粒之間的隔離，吸附的包膜材料具有生物可降解性能，起到真正緩釋的效果，提高肥料的利用率并且這種防結(jié)塊包膜材料可以生物降解為水和二氧化碳，對(duì)土壤無(wú)傷害作用。與現(xiàn)有的同類緩釋包膜材料相比，具有原材料便宜、成本低、制備工藝簡(jiǎn)單、化肥中添加量少、緩釋效果好、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，更重要的是能解決現(xiàn)有肥料易結(jié)塊的問題。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的技術(shù)效果更加清晰，易于理解，下面將列舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的闡釋，但并非用以限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例一
取硬脂酸5g，加入IOOml的O. 7%的氫氧化鈉水溶液中攪拌，再加入200目粉末48g碳酸鈣攪拌均勻得糊狀物，取聚草酸乙二醇酯50g (重均相對(duì)分子量為500)溶解在IOOml氯仿溶液中，攪拌lOmin，轉(zhuǎn)入上述糊狀物中，攪拌，再加入酸化磷礦粉5g，邊攪拌邊80°C恒溫水浴60min，脫溶液回收溶劑，干燥、研磨成粉狀，即為成品。取2g包膜材料加入到IOOg尿素(40 60目)中包膜，加速試驗(yàn)中，在I. 5倍的大氣壓、濕度為50%的環(huán)境下，5天后無(wú)結(jié)塊現(xiàn)象，尿素的釋放期為7天。實(shí)施例二取十二烷基苯磺酸鈉5g，加入IOOm的O. 7%的氫氧化鈉水溶液中攪拌，再加入200目粉末30g碳酸鈣攪拌均勻得糊狀物，取聚草酸乙二醇酯40g (重均相對(duì)分子量為2500)溶解在IOOml 二氯乙燒溶液中,攪拌8min,轉(zhuǎn)入上述糊狀物中,攪拌,再加入稻桿燃燒灰5g和尿素5g，邊攪拌邊85°C恒溫水浴70min，脫溶液回收溶劑，干燥、研磨成粉狀，即為成品。取5g包膜材料加入到IOOg尿素(40 60目)中包膜，加速試驗(yàn)中，在2倍的大氣壓、濕度為50%的環(huán)境下，7天后無(wú)結(jié)塊現(xiàn)象，尿素的釋放期為10天。實(shí)施例三取油酸5g，加入IOOml的O. 7%的氫氧化鈉水溶液中攪拌，再加入200目粉末35g碳酸鈣攪拌均勻得糊狀物，取聚草酸乙二醇酯60g (重均相對(duì)分子量為5000)溶解在IOOml 二氯乙烷溶液中，攪拌lOmin，轉(zhuǎn)入上述糊狀物中，攪拌，再加入石膏、粘土、酸化磷礦粉各2g，邊攪拌邊90°C恒溫水浴50min，脫溶液回收溶劑，干燥、研磨成粉狀，即為成品。取8g包膜材料加入到IOOg尿素(40 60目)中包膜，加速試驗(yàn)中，在2倍的大氣壓、濕度為50%的環(huán)境下，10天后無(wú)結(jié)塊現(xiàn)象，尿素的釋放期為20天。實(shí)施例四取十二烷基苯磺酸鈉5g，加入IOOml的O. 7%的氫氧化鈉水溶液中攪拌，再加入2500目粉末45g氧化硅攪拌均勻得糊狀物，取聚草酸乙二醇酯60g (重均相對(duì)分子量為15000)溶解在IOOml氯仿溶液中，攪拌5min，轉(zhuǎn)入上述糊狀物中，攪拌，再加入粘土、淀粉各5g，邊攪拌邊60°C恒溫水浴80min，脫溶液回收溶劑，干燥、研磨成粉狀，即為成品。取2g包膜材料加入到IOOg尿素(40 60目沖包膜，自然條件下堆放180天，無(wú)結(jié)塊發(fā)生，尿素的釋放期為80天。
實(shí)施例五取油酸15g，加入IOOml的O. 7%的氫氧化鈉水溶液中攪拌，再加入2500目粉末45g氧化硅攪拌均勻得糊狀物，取聚草酸乙二醇酯35g(重均相對(duì)分子量為13000)溶解在IOOml氯仿溶液中，攪拌lOmin，轉(zhuǎn)入上述糊狀物中，攪拌，再加入粘土、淀粉各5g，邊攪拌邊65°C恒溫水浴70min，脫溶液回收溶劑，干燥、研磨成粉狀，即為成品。取5g包膜材料加入到IOOg尿素(40 60目沖包膜，自然條件下堆放360天,無(wú)結(jié)塊發(fā)生，尿素的釋放期為78天。
實(shí)施例六取硬脂酸和十二烷基苯磺酸鈉各5g，加入IOOml的O. 7%的氫氧化鈉水溶液中攪拌，再加入2500目粉末32g氧化硅攪拌均勻得糊狀物，取聚草酸乙二醇酯60g (重均相對(duì)分子量為13000)溶解在IOOml 二氯乙烷溶液中，攪拌5min，轉(zhuǎn)入上述糊狀物中，攪拌，再加入石膏、尿素、淀粉各5g，邊攪拌邊80°C恒溫水浴80min，脫溶液回收溶劑，干燥、研磨成粉狀，即為成品。取12g包膜材料加入到IOOg尿素(40 60目)中包膜，自然條件下堆放180天，無(wú)結(jié)塊發(fā)生，尿素的釋放期為100天。實(shí)施例七取油酸和十二烷基苯磺酸鈉各5g，加入IOOml的O. 7%的氫氧化鈉水溶液中攪拌，再加入2500目粉末32g氧化硅攪拌均勻得糊狀物，取聚草酸乙二醇酯60g (重均相對(duì)分子量為13000)溶解在IOOml 二氯乙烷溶液中，攪拌7min，轉(zhuǎn)入上述糊狀物中，攪拌，再加入石膏、尿素、淀粉各5g，邊攪拌邊80°C恒溫水浴75min，脫溶液回收溶劑，干燥、研磨成粉狀，即為成品。取IOg包膜材料加入到IOOg尿素(40 60目沖包膜，自然條件下堆放90天，無(wú)結(jié)塊發(fā)生，尿素的釋放期為110天。
權(quán)利要求
1.一種肥料用緩釋型可生物降解防結(jié)塊的包膜材料，包含主體成分和添加物，所述的主體成分和添加物的質(zhì)量比為I :0-50%，其中， 所述主體成分包括a)聚草酸酯，或其共聚酯，或其共混聚酯；b)表面活性劑；c)碳酸鈣； 所述添加物是粉狀的，包括有機(jī)胺類、羧酸鹽類及其鹽、石膏、粘土、酸化磷礦粉、秸桿燃燒灰、尿素、淀粉或金屬氧化物；或任意兩種或兩種以上所述的添加物的混合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述包膜材料，其特征在于所述的表面活性劑包括硬脂酸、十二烷基苯磺酸鈉、油酸、季銨化合物或甘油酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的包膜材料，其特征在于所述的表面活性劑為油酸和/或硬脂酸和/或十二烷基苯磺酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的包膜材料，其特征在于所述的聚酯為聚草酸乙二醇酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的包膜材料，其特征在于所述的聚草酸乙二醇酯分子量為500-35000。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的包膜材料，其特征在于所述的聚草酸乙二醇酯分子量為5000-20000。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的包膜材料，其特征在于所述的碳酸鈣為輕質(zhì)碳酸鈣或重質(zhì)碳酸鈣。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的包膜材料，其特征在于所述的聚草酸酯共混聚酯或共聚酯是其他聚酯與聚草酸酯共混物或者是共聚酯化合物，其中其他聚酯的用量是聚草酸酯的O.I 5%摩爾比；其中所述的其他聚酯為聚羥基乙酸、聚乙醇酸甲酯、聚丙交酯、聚乙丙交酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸乙二醇酯、聚草酸二甘醇酯、聚草酸四甘醇酯、聚辛二酸亞二酯、聚葵二酸亞二酯、聚葵二酸亞丁酯、聚己二酸乙二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、聚對(duì)萘二甲酸乙二醇，可以選擇其中的一種或是任意兩種或兩種以上聚酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的包膜材料，其特征在于所述的聚草酸酯為20 60份；表面活性劑為O. 01 15份；碳酸鈣為20 80份；添加物為O. I 10份。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的包膜材料，其特征在于所述的脂肪族聚酯為25 50份；表面活性劑優(yōu)選O. I 5份；碳酸鈣優(yōu)選35 60份；其他添加物優(yōu)選O. I 5份。
11.一種緩釋型可生物降解防結(jié)塊的肥料，其特征在于所述肥料含有質(zhì)量比為O. I 20% I的權(quán)利要求1-10任意一項(xiàng)所述的包膜材料和尿素或普通肥料。
12.—種制備肥料用緩釋型可生物降解防結(jié)塊的的包膜材料的方法，包括 1)取表面活性劑O.01 15份加入一定的含量的氫氧化鈉的水溶液中攪拌，完全溶解后，加入碳酸鈣20 80份組合，攪勻得糊狀物； 2)取脂肪族聚酯20 60份，溶解在氯仿或二氯乙烷中，攪拌均勻，再加入步驟I)的糊狀物中； 3)同時(shí)取O.I 10份選自有機(jī)胺類、羧酸鹽類及其鹽、石膏、粘土、酸化磷礦粉、秸桿燃燒灰、尿素、淀粉、金屬氧化物中的一種或多種組合物，添加到步驟2)的糊狀物中，攪拌，在20 100°C恒溫水浴中攪拌10 80min,抽濾回收溶劑,干燥,制備而得包膜材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述的水浴溫度為40-80°C，攪拌時(shí)間為30-75min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種緩釋型可生物降解防結(jié)塊的包膜材料及其在肥料中的應(yīng)用，這種包膜材料的主要由主體成分和添加物按質(zhì)量比為1:0～50%制備而成，其中主體成分為脂肪族聚酯以及共聚酯、表面活性劑、輕質(zhì)碳酸鈣按一定質(zhì)量比制備而成。本發(fā)明提供的包膜材料在不僅在化肥中使用添加量少、緩釋效果好、對(duì)環(huán)境無(wú)污染，能解決肥料易結(jié)塊的問題，并且制備工藝簡(jiǎn)單、成本低，特別適合工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C05G3/08GK102718598SQ20121022880
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者何明陽(yáng), 周維友, 孫富安, 崔愛軍, 田俊凱, 陳群 申請(qǐng)人:常州大學(xué)