專利名稱：一種易降解的植物油包膜控釋肥及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于控釋肥料生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種易降解的植物油脂包膜控釋肥及其制備工藝。
背景技術(shù)：
我國化肥消耗量約占世界化肥消費總量的2(Γ30%，居世界第一位，發(fā)達(dá)國家化肥當(dāng)季利用率平均為50飛0%，我國化肥當(dāng)季利用率平均僅為3(Γ35%。大量營養(yǎng)元素的流失浪費不僅給社會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，隨著化肥用量的不斷增加，在農(nóng)產(chǎn)品追求產(chǎn)量與質(zhì)量并重，以及環(huán)境友好的多重目標(biāo)要求下，肥料的改性問題就顯得更為重要?？蒯尫柿系某霈F(xiàn)，提高了肥料利用率，有利于減少環(huán)境污染，保證糧食安全，也滿 足了農(nóng)民的實際需求。包膜控釋肥料是以顆粒化肥為核心，表層涂覆一層低水溶性或微溶性的無機(jī)物質(zhì)或有機(jī)聚合物，改變化肥養(yǎng)分的溶出性，延長或控制肥料養(yǎng)分釋放，使土壤養(yǎng)分的供應(yīng)與作物需肥要求協(xié)調(diào)的新型肥料劑型。包膜控釋肥料的種類，從包膜材料來分，可分為無機(jī)物包膜肥料和有機(jī)聚合物包膜肥料，前者多數(shù)是以含有一定養(yǎng)分的無機(jī)肥料或土壤調(diào)理劑之類物質(zhì)，后者包括有機(jī)聚合物、低水溶性或難溶性的有機(jī)合成物等作為包膜材料。但是目前普遍存在的問題是無機(jī)包膜養(yǎng)分控釋效果較差，有機(jī)聚合物包膜價格較高，膜材降解較慢。CN101357867A公開了一種腐植酸包膜控釋肥，它是使用粘結(jié)劑及其固化劑將固體膜材料包裹在肥料顆粒表面制得的包膜控釋肥，是通過下述工藝制備的第一步將顆粒肥料在包膜設(shè)備中預(yù)熱后加入聚氨酯樹脂及其固化劑桐油、豆油、亞麻油；第二步把腐殖酸固體膜材料撒到運動的肥料顆粒上，繼續(xù)加熱保持溫度，固化形成抗沖擊、耐磨的包膜層，完成一次包膜；第三步按順序重復(fù)第一、二步驟多次，制得所需腐植酸包膜控釋肥。本發(fā)明控釋肥產(chǎn)品養(yǎng)分含量較高，包膜層抗沖擊、耐磨性強(qiáng)。改良低產(chǎn)土壤物理化學(xué)性狀，腐植酸能活化養(yǎng)分，增加土壤中有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀的含量，改善土壤中的固、液、氣三相比。CN101357865A公開了一種工業(yè)化生產(chǎn)包膜控釋肥的工藝，其中包膜液制備是按重量比I : 18 — 20將包膜材料浙青或橡膠與有機(jī)溶劑二甲苯、二氯甲烷或甲苯在溶解釜中配置成噴涂溶液，并加入添加劑淀粉或硅藻土。包膜是在包膜設(shè)備中利用熱氣體的烘托將噴涂溶液噴涂到不斷流化運動的肥料顆粒表面上，肥料顆粒重量為包膜材料的8 — 15倍，保持溫度45 - 55°C，形成包膜層。本工藝有利于對溶劑的完全回收，克服包膜過程中的粘連現(xiàn)象。植物油是一種可生物降解的環(huán)保材料，在常溫下大多是液體，少數(shù)是半固體或固體，如桕脂、椰子油等。使用較多的有大豆油、棕櫚油、棉籽油、花生油、葵花籽油等，玉米油和葵花籽油我國也大量盛產(chǎn)。由于植物油當(dāng)中含有大量不飽和脂肪酸甘油酯，這些不飽和脂肪酸甘油酯是由油酸、亞油酸和亞麻酸等不飽和酸與甘油結(jié)合而成。它們本身是不含有羥基的，需要通過將植物油分子鏈上的不飽和雙鍵進(jìn)行環(huán)氧化處理，制備出具有一定官能度和分子量的多元醇。目前植物油在涂料工業(yè)中主要用于制備合成樹脂和增塑劑，可用作食用油和潤滑油，也可用于肥皂、醫(yī)藥等工業(yè)中。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中有機(jī)聚合物包膜控釋肥價格高和膜殼降解慢的問題，本發(fā)明提供一種易降解的植物油包膜控釋肥及其制備工藝。術(shù)語解釋總包膜率，是指包膜層重量占核芯肥重量的百分比。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種植物油包膜控釋肥，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的植物油包膜層，總包膜 率為2 12wt%，所述的植物油包膜控釋肥是將植物油包膜劑包覆在核芯肥料顆粒上制得。植物油包膜劑由以下A組分與B組分組成。A組分按重量份，18-22份植物油、2-5份多元醇、7_10份二甲苯、I份植物纖維在55-65°C條件下攪拌反應(yīng)O. 8-2h ；所述多元醇為甘油、季戊四醇、三羥甲基丙烷、木糖醇或山梨醇。所述植物纖維選自稻殼、作物秸桿、木屑之一或組合。B組分按重量份,8-12份植物油加入2-4份多元酸或酸酐，110-180°C活化反應(yīng)l-2h ；所述多元酸或酸酐選自鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐或苯酐。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述植物油選自大豆油、亞麻油、桐油或棉籽油。但不限于此。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述植物油包膜控釋肥為顆粒狀肥料，其粒徑范圍是
1.O 5. 5mm。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述植物油包膜控釋肥為顆粒狀肥料，總包膜率優(yōu)選為
4 8wt%0根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述植物油包膜劑由以下A組分與B組分按重量份組成A組分20份植物油、2份多元醇、9份二甲苯、I份植物纖維在反應(yīng)釜中55_65°C條件下攪拌反應(yīng)O. 8-2h ；所述多元醇為甘油或季戊四醇；所述植物纖維選自稻殼、作物秸桿、木屑之一或組合，細(xì)度12(Γ200目；B組分10份植物油加入2份多元酸或酸酐，110-180 °C下反應(yīng)爸中活化反應(yīng)l_2h ;均為重量份；所述多元酸或酸酐為鄰苯二甲酸或苯酐。根據(jù)本發(fā)明，一種植物油包膜控釋肥的制備工藝，包括步驟如下(I)篩分、稱量顆粒肥料作為核芯肥，輸送至造粒機(jī)，預(yù)熱至50-60°C。(2)配置A組份按配比將植物油、多元醇、二甲苯、植物纖維在反應(yīng)釜中55_65°C條件下攪拌反應(yīng)O. 8-2h，制得A組份；配置B組份按配比將植物油加入多元酸或酸酐，IlO0C _180°C下反應(yīng)釜中活化反應(yīng)l_2h，制得B組份。將A組份和B組份混合均勻，即得植物油包膜劑。(3)將步驟(2)的植物油包膜劑加到步驟(I)造粒機(jī)內(nèi)的顆粒肥料上，植物油包膜劑用量為核芯肥重量的l-3wt%，保持顆粒肥料溫度5(T60°C，利用肥料顆粒的相互摩擦，植物油脂在運動的肥料顆粒表面均勻鋪展，然后固化形成光滑致密的膜層，完成一次植物油脂包膜；(4)重復(fù)上述步驟(3)，直至達(dá)到要求的總包膜率，即得所需的植物油包膜控釋肥。本發(fā)明所述的植物油脂包膜控釋肥，外觀顏色可以是無色、綠色、黃色、橙色等各種顏色，這可以通過向包膜劑中添加各種染料來實現(xiàn)。本發(fā)明的植物油脂包膜控釋肥的應(yīng)用，植物油脂包膜控釋肥作為基肥施用；或者將植物油脂包膜控釋肥與普通肥料摻混成BB (摻混)肥的方法，通過這種施肥方法，控釋BB肥的速效養(yǎng)分能夠供應(yīng)作物生長初期的營養(yǎng)，控釋養(yǎng)分則保證了作物生長后期對營養(yǎng)的需求，后期不脫肥，達(dá)到了控釋BB肥良好養(yǎng)分控釋性能與產(chǎn)品價格的完美統(tǒng)一的目的。更有利于進(jìn)一步降低施肥成本，更好地在大田作物上推廣應(yīng)用。 本發(fā)明的優(yōu)良效果如下本發(fā)明植物油脂包膜控釋肥符合2009年9月I日起實施的緩釋肥料GB/T23348-2009國家標(biāo)準(zhǔn)和2012年7月I日實施的控釋肥料HG/T 4215-2011行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，具有良好的控釋效果，在提高肥料利用率、避免農(nóng)業(yè)面源污染和保護(hù)環(huán)境方面，取得了突出的技術(shù)效果。本發(fā)明采用植物油生產(chǎn)控釋肥，天然可降解，環(huán)境友好，是非石油化工產(chǎn)品，不依賴于石油工業(yè)，不易受到國際石油價格的影響，價格便宜；植物纖維的使用，將可被微生物分解的分子鏈引入到包膜體系中，當(dāng)控釋肥施到土壤中后，養(yǎng)分釋放殘留的膜殼在微生物酶的作用下，發(fā)生水解和氧化等反應(yīng)，這些分子鏈斷裂成低分子質(zhì)量的碎片，微生物吸收或消耗這些相對低分子質(zhì)量的碎片后，經(jīng)過代謝形成二氧化碳、水及生物能，最終達(dá)到快速降解的目的。本發(fā)明反應(yīng)介質(zhì)為無毒且成本低廉的植物油，植物油既可作為分散介質(zhì)使用，又可反應(yīng)固化成膜，成為涂層的構(gòu)成部分。因此，包膜層其固含量幾乎為100%，保證了本包膜工藝的順利實現(xiàn)和產(chǎn)品的質(zhì)量。本發(fā)明還具有的顯著效果是工藝簡單，不需要特殊設(shè)備，基建設(shè)備投資低；產(chǎn)品的養(yǎng)分控釋期可以根據(jù)包膜厚度及膜材料配方來調(diào)節(jié)，可控制在I個月到9個月不等，另外還可將具有不同釋放時期、不同釋放特性的產(chǎn)品與普通復(fù)合肥按一定的比例摻混，模擬各種作物對養(yǎng)分的需求，做成各種作物專用控釋肥，使控釋肥的養(yǎng)分釋放曲線與作物對養(yǎng)分的吸收曲線相吻合，達(dá)到養(yǎng)分精確控釋的目的。本發(fā)明將采用植物油脂包膜制備控釋肥，不但控釋效果好，而且能夠解決有機(jī)聚合物價格高和膜殼降解慢的問題，降低控釋肥生產(chǎn)成本，不僅滿足高等園藝景觀植物的需求，而且可通過科學(xué)施肥技術(shù)在大田作物上推廣應(yīng)用，以改善作物品質(zhì)，提高肥料利用率，減少農(nóng)業(yè)面源污染。


圖I是本發(fā)明植物油包膜控釋肥的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖。其中，I是控釋肥的包膜層，2是控釋肥的肥料核芯。圖2-5分別是實施例1-4產(chǎn)品的養(yǎng)分釋放曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但不限于此。實施例I、植物油包膜尿素(I)篩分、稱量IOOOkg顆粒尿素，輸送至造粒機(jī)，預(yù)熱至50_60°C。(2) A組份10kg植物油、Ikg甘油、4. 5kg 二甲苯、O. 5kg植物纖維在反應(yīng)釜中55-65°C條件下攪拌反應(yīng)50min ；B組份10kg植物油加入2kg鄰苯二甲酸酐，180°C下反應(yīng)釜中反應(yīng)I. 2h。
取A組份與B組份混合均勻，即為植物油包膜劑；備用；(3)將步驟(2)的植物油包膜劑加到步驟(I)造粒機(jī)內(nèi)的顆粒尿素上，植物油包膜劑用量為核芯肥重量的1.4wt%，保持肥料溫度5(T60°C，利用肥料顆粒的相互摩擦，植物油脂在運動的肥料顆粒表面均勻鋪展，最終固化形成光滑致密的膜層，完成一次植物油脂包膜工藝。(4)再重復(fù)步驟(3)—次，制得總包膜率為2. Swt%的植物油脂包膜控釋尿素。養(yǎng)分釋放曲線圖如圖2。實施例2、植物油包膜尿素(I)篩分、稱量IOOOkg顆粒尿素，輸送至造粒機(jī)，預(yù)熱至50_60°C。(2) A組份6. 2kg植物油、O. 70kg季戊四醇、2. 79g 二甲苯、O. 31kg植物纖維在反應(yīng)釜中55-65°C條件下攪拌反應(yīng)I. 2h ；B組份5kg植物油加入Ikg苯酐，110°C下反應(yīng)釜中反應(yīng)1.5h;將A組份與B組份混合均勻，即為植物油包膜劑，備用；(3)將步驟(2)的植物油包膜劑加到步驟(I)造粒機(jī)內(nèi)的顆粒尿素上，植物油包膜劑用量為核芯肥重量的1.6wt%，保持肥料溫度5(T60°C，利用肥料顆粒的相互摩擦，植物油脂在運動的肥料顆粒表面均勻鋪展，最終固化形成光滑致密的膜層，完成一次植物油脂包膜工藝。(4)再重復(fù)步驟(3)—次，制得總包膜率為3. 2wt%的植物油脂包膜控釋尿素。養(yǎng)分釋放曲線圖如圖3。實施例3、植物油包膜控釋復(fù)合肥(I)篩分、稱量獅馬45% (15-15-15)顆粒肥料500kg，輸送至造粒機(jī)，預(yù)熱至50-60。。。(2) A組份取6kg植物油、I. 5kg三羥甲基丙烷、I. 5g 二甲苯、O. 3kg植物纖維在反應(yīng)釜中55-65°C條件下攪拌反應(yīng)2h ；B組份2. 7kg植物油加入O. 5kg間苯二甲酸，130°C下反應(yīng)釜中反應(yīng)I. 6h。將A組份與B組份混合均勻，即為植物油包膜劑，備用；(3)將步驟(2)的植物油包膜劑加到步驟(I)造粒機(jī)內(nèi)的顆粒尿素上，植物油包膜劑用量為核芯肥重量的2. 5wt%，保持肥料溫度5(T60°C，利用肥料顆粒的相互摩擦，植物油脂在運動的肥料顆粒表面均勻鋪展，最終固化形成光滑致密的膜層，完成一次植物油脂包膜工藝。(4)再重復(fù)步驟(3)兩次，制得總包膜率為7. 5wt%的植物油脂包膜控釋復(fù)合肥。養(yǎng)分釋放曲線圖如圖4。實施例4、植物油包膜控釋復(fù)合肥(I)篩分、稱量獅馬40% (21-8-11)顆粒肥料1000kg,輸送至造粒機(jī)，預(yù)熱至50-60。。。
(2)配置A組份6. 5kg植物油、O. 65kg季戍四醇、2. 93g 二甲苯、O. 33kg植物纖維在反應(yīng)釜中55-65°C條件下攪拌反應(yīng)I. 5h ；配置B組份7. 4kg植物油加入2. 2kg苯酐，160°C下反應(yīng)釜中反應(yīng)2h。將A組份與B組份混合均勻，即為植物油包膜劑，備用；(3)將步驟(2)的植物油包膜劑加到步驟(I)造粒機(jī)內(nèi)的顆粒尿素上，植物油包膜劑用量為核芯肥重量的2wt%，保持肥料溫度5(T60°C，利用肥料顆粒的相互摩擦，植物油脂在運動的肥料顆粒表面均勻鋪展，最終固化形成光滑致密的膜層，完成一次植物油脂包膜工藝。(4)再重復(fù)步驟(3)五次，制得總包膜率為12wt%的植物油脂包膜控釋復(fù)合肥。養(yǎng)分釋放曲線圖如圖5。本發(fā)明控釋肥產(chǎn)品的養(yǎng)分釋放實驗樣品實施例1-4制備的植物油包膜控釋肥料產(chǎn)品。本發(fā)明植物油包膜控釋肥符合2009年9月I日起實施的緩釋肥料GB/T23348-2009國家標(biāo)準(zhǔn)和2012年7月I日實施的控釋肥料HG/T 4215-2011行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，控釋肥養(yǎng)分釋放率水中測定方法稱取IOg肥料樣品，準(zhǔn)確至O. Olg，放入用100目尼龍紗網(wǎng)做成的小袋中封口，將小袋放入250ml分液漏斗中，然后加蒸餾水250ml，密封后置于25V的恒溫培養(yǎng)箱中，做3次平行，同時做空白試驗。選取不同的天數(shù)取樣測定，直到養(yǎng)分累積釋放率達(dá)到80%或超過80%。實施例I的肥料樣品在第ld、3d、7d、14d、28d、42d、56d取樣測定；實施例2的肥料樣品在第ld、3d、7d、14d、28d、56d、84d取樣測定；實施例3 的肥料樣品在第 ld、3d、7d、14d、28d、56d、84d、113d、140d、168d 取樣測定;實施例4 的肥料樣品在第 ld、3d、7d、14d、28d、56d、84d、113d、140d、168d、196d、224d、252d取樣測定。結(jié)果見圖2-5的控釋肥產(chǎn)品的養(yǎng)分釋放曲線，實施例1-4的植物油脂包膜控釋肥控釋期分別約為2個月、3個月、5個月、9個月。
權(quán)利要求
1.一種植物油包膜控釋肥，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的植物油包膜層，總包膜率為2 12wt%，所述的植物油包膜控釋肥是將植物油包膜劑包覆在核芯肥料顆粒上制得；其中，所用的植物油包膜劑由以下A組分與B組分組成 A組分按重量份，18-22份植物油、2-5份多元醇、7-10份二甲苯、I份植物纖維在.55-65°C條件下攪拌反應(yīng)O. 8-2h ； 所述多元醇為甘油、季戊四醇、三羥甲基丙烷、木糖醇或山梨醇； 所述植物纖維選自稻殼、作物秸桿、木屑之一或組合； B組分按重量份，8-12份植物油加入2-4份多元酸或酸酐，110-180°C活化反應(yīng)l_2h ； 所述多元酸或酸酐選自鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、鄰苯二甲酸酐或苯酐。
2.如權(quán)利要求I所述的植物油包膜控釋肥，其特征在于所述植物油選自大豆油、亞麻油、桐油或棉籽油。
3.如權(quán)利要求I所述的植物油包膜控釋肥，其特征在于所述植物油包膜控釋肥為顆粒狀肥料，其粒徑范圍是I. (Γ5. 5_。
4.如權(quán)利要求I所述的植物油包膜控釋肥，其特征在于所述植物油包膜控釋肥總包膜率為4 8wt%。
5.如權(quán)利要求I所述的植物油包膜控釋肥，其特征在于所述植物油包膜劑由以下A組分與B組分按重量份組成 A組分20份植物油、2份多元醇、9份二甲苯、I份植物纖維在反應(yīng)釜中55-65°C條件下攪拌反應(yīng)O. 8-2h ； 所述多元醇為甘油或季戊四醇； 所述植物纖維選自稻殼、作物秸桿、木屑之一或組合，細(xì)度12(Γ200目； B組分10份植物油加入2份多元酸或酸酐，110-180°C下反應(yīng)釜中活化反應(yīng)l_2h ;均為重量份；所述多元酸或酸酐為鄰苯二甲酸或苯酐。
6.權(quán)利要求1-5任一項所述的植物油包膜控釋肥的制備工藝，包括步驟如下 (1)篩分、稱量顆粒肥料作為核芯肥，輸送至造粒機(jī)，預(yù)熱至50-60°C； (2)配置A組份按配比將植物油、多元醇、二甲苯、植物纖維在反應(yīng)釜中55-65°C條件下攪拌反應(yīng)O. 8-2h，制得A組份； 配置B組份按配比將植物油加入多元酸或酸酐，IlO0C _180°C下反應(yīng)釜中活化反應(yīng)l_2h,制得B組份； 將A組份和B組份混合均勻，即得植物油包膜劑； (3 )將步驟(2 )的植物油包膜劑加到步驟(I)造粒機(jī)內(nèi)的顆粒肥料上，植物油包膜劑用量為核芯肥重量的l-3wt%，保持顆粒肥料溫度5(T60°C，利用肥料顆粒的相互摩擦，植物油脂在運動的肥料顆粒表面均勻鋪展，然后固化形成光滑致密的膜層，完成一次植物油脂包膜； (4)重復(fù)上述步驟(3)，直至達(dá)到要求的總包膜率，即得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種易降解的植物油包膜控釋肥及其制備工藝。該植物油包膜控釋肥包括核芯肥和包覆在核芯肥上的植物油包膜層，總包膜率為2~12wt%，植物油包膜劑由以下A組分與B組分組成按重量份18-22份植物油、2-5份多元醇、7-10份二甲苯、1份植物纖維在反應(yīng)釜中55-65℃條件下攪拌反應(yīng)0.8-2h得A組分；按重量份8-12份植物油加入2-4份多元酸或酸酐、110-180℃下活化反應(yīng)1-2h得B組分。本發(fā)明工藝簡單，產(chǎn)品的養(yǎng)分控釋期可調(diào)控制在1~9個月，養(yǎng)分精確控釋，提高肥料利用率，減少污染。
文檔編號C05G3/00GK102816008SQ20121033835
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者陳劍秋, 鄭磊, 張強(qiáng), 王敏 申請人:山東金正大生態(tài)工程股份有限公司