一種廢舊紙改性包膜控釋肥料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及廢舊紙改性包膜控釋肥料及其制備方法，是先將廢舊報紙或紙板箱粉末加入液化劑A制成液化物并改性，再將該改性液化物和固化劑C按照重量比1:1混勻后作為包膜材料噴涂到肥料顆粒表面、固化成膜得到包膜控釋肥料；所述包膜材料的重量占肥料總重量的2％-8％；所述改性液化物占肥料重量的0.5％；所述的固化劑C占肥料重量的0.5％。本發(fā)明與普通控釋肥料的加工相比，具有所需包膜膜材料少、生產能耗低、環(huán)保、以及節(jié)省生產成本等特點。
【專利說明】一種廢舊紙改性包膜控釋肥料及其制備方法
(—)【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢舊紙改性包膜控釋肥料及其制備方法，屬于緩控釋肥料生產領域。
(二)【背景技術】
[0002]目前，國內外用作控釋肥料包膜材 料來源主要是來自石油化工等不可再生的原料，如:聚乙烯、聚苯乙烯、環(huán)氧樹脂、多元醇等。這些包膜材料的缺點主要是原料價格高、資源不可再生，另外這些成分很難在土壤中降解。以上的這些原因是導致樹酯包膜控釋肥料價格高、膜材不環(huán)保以及很難在大田作物上大面積推廣應用的主要限制因素。為了克服這些缺點，研究人員已經開展了大量的研究工作，開始應用有關的農業(yè)有機廢棄物進行液化作為主要包膜材料，但是這些包膜液化物或改性后的包膜液中含有大量的吸水基團或改性效果差，導致包膜控釋的效果差，肥料的養(yǎng)分釋放期很難超過3個月，在作物上的應用效果差。
[0003]因此加工和生產這種低成本環(huán)保型的包膜控釋肥料具有重大的社會效益和經濟效益，必將具有廣闊的開發(fā)和應用前景。
(三)
【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種廢舊紙改性包膜控釋肥料及其制備方法，是利用回收廢舊報紙或紙質包裝箱經液化、改性后為主要包膜控釋材料的制備以及將其噴涂在復合(混)肥料或單質肥料表面上快速成膜生產包膜控釋肥料的方法。本發(fā)明是一種比以往普通的包膜控釋材料價格低廉、膜材料用量少、包膜工藝簡單、能耗低、包膜成本低、環(huán)保易降解的新型包膜控釋肥料。
[0005]一種廢舊紙改性包膜控釋肥料，是先將廢舊報紙或紙板箱粉末加入液化劑A制成液化物并改性，再將該改性液化物和固化劑C按照重量比1:1混勻后作為包膜材料噴涂到肥料顆粒表面、固化成膜得到包膜控釋肥料；所述包膜材料的重量占肥料總重量的2% -8% ;所述改性液化物占肥料重量的0.5% ;所述的固化劑C占肥料重量的0.5%。
[0006]所述的廢舊報紙或紙板箱液化物的制備方法為:將廢舊報紙或紙板箱粉碎成粉末后與液化劑A按重量比1:2~1:3混合，快速升溫至120~150°C，然后按照報紙或紙板箱粉末重量比的1%。和2%。分別先后加入濃磷酸和濃硫酸，不斷攪拌25-30分鐘，即可將廢舊報紙或紙板箱全部液化。
[0007]所述的液化劑A為棕櫚油、苯酚和碳酸丙烯酯的混合物，所述棕櫚油、苯酚和碳酸丙烯酯的重量比為1:(1-2):(1-3),優(yōu)選的比例為1:1.5:1。
[0008]所述的廢舊報紙或紙板箱液化物改性方法為:將液化物A與改性劑B按照重量比100:0.1混合，溫度60°C -80°C下不斷攪拌20-30分鐘。
[0009]所述的改性劑B為羥基改性硅油、水溶性聚醚硅油、甲基乙烯基硅油、端羥基聚二甲基硅氧烷或有機硅低聚物中的一種或者幾種，并添加占該改性劑B重量1%。的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉組成。
[0010]所述的固化劑C為含有多個異氰酸根的多異氰酸酯與甲基尿素的混合物，所述的多異氰酸酯為多亞甲基多苯基多異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯或異氟爾酮二異氰酸酯中的一種或幾種物質組成；其中所述的含有多個異氰酸根的多異氰酸酯與甲基尿素的重量比為100:1-5，優(yōu)選比例為100:2。
[0011]本發(fā)明還涉及上述廢舊紙改性包膜控釋肥料的制備方法，包括如下步驟:
[0012]I)廢舊報紙或紙板箱的液化物的制備:
[0013]將回收的廢舊報紙或紙板箱破碎成粉末并與液化劑A按重量比1:2-1:3混合放入反應釜，快速升溫至120— 150°C，然后按照報紙或紙板箱粉末重量的1%。和2%。分別先后加入濃磷酸和濃硫酸，不斷攪拌25-30分鐘，得到液化物；所述的液化劑A為棕櫚油、苯酚和碳酸丙烯酯的混合物，所述棕櫚油、苯酚和碳酸丙烯酯的重量比為1:(1-2):(1-3),優(yōu)選的比例為1:1.5:1。
[0014]2)廢舊報紙或紙板箱液化物的改性:
[0015]將步驟I)得到的液化物與改性劑B按照重量比100:0.1的重量比混合，溫度600C _80°C下不斷攪拌20-30分鐘得到改性液化物；所述的改性劑B為羥基改性硅油、水溶性聚醚硅油、甲基乙烯基硅油、端羥基聚二甲基硅氧烷或有機硅低聚物的一種或者幾種，并添加改性劑B重量比1%。的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉組成； [0016]3)改性液化物在肥料顆粒表面的快速原位固化成膜反應:
[0017]將肥料顆粒加入轉鼓中，分別按照肥料重量的0.5%和0.5%先后噴涂步驟2)得到的改性液化物和固化劑C作為包膜材料；根據所生產控釋肥養(yǎng)分釋放期的長短不同，需要重復固化2-8次；所述包膜材料的重量占肥料重量的2% -8%;所述的改性液化物與所述的固化劑C的優(yōu)選重量比為1:1 ;所述的固化劑C為多異氰酸酯與甲基尿素的混合物，所述的多異氰酸酯為多亞甲基多苯基多異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯或異氟爾酮二異氰酸酯中的一種或幾種物質組成；所述的多異氰酸酯與甲基尿素的重量比為100:1— 5，優(yōu)選比例為100:2。
[0018]本發(fā)明的顯著效果是:
[0019]1、所采用的液化劑成分具備價格低廉、環(huán)保且對廢舊報紙或紙板箱粉末液化速度快(約25-30分鐘)，液化物不需要過濾和提純，可直接利用的優(yōu)點，且棕櫚油的加入不僅有利于液化，而且有利于保護已經液化的小分子化合物防止其過度氧化和被破壞的作用；
[0020]2、液化物改性的目的就是讓液化物中的親水基團具備一定的疏水性并能快速參與下一步地固化成膜反應。液化物經改性后，具備較強的疏水性質，有利于減少包膜材料的用量；原因在于改性后的液化物與樹脂互溶性良好，可與其他含活性基團或過氧化合物的催化下形成彈性體，良好的彈性，提高了膜料的抗磨性，抗沖擊性，增塑性，抗彎折性，防水，防裂等性能。另外，有機硅的分子鏈是螺旋狀排列在液化物的表面，甲基朝外，這樣改性后的液化物就表現出了較強的疏水性質；
[0021]3、該改性后的液化物和固化劑組分會在肥料顆粒的表面發(fā)生快速固化反應并伴隨熱量的放出，整個過程無需加熱，節(jié)省動力和能源。改性液化劑中的封端羥烴基硅烷或有機硅低聚物等中的羥烴基活性較強，克服了液化物與異氰酸根化合物直接聚合成膜具有親水性強的缺點，表現出了優(yōu)良的養(yǎng)分控釋性能?？朔艘夯锱c異氰酸根化合物直接聚合成膜具有親水性強，不利于肥料養(yǎng)分控釋的缺點。
[0022]4、產品的養(yǎng)分釋放率和釋放期可依據改性液化劑與固化劑組分兩者的數量和比例來調節(jié)，可精確的控制在I個月到12個月不等。本發(fā)明的主要膜材料是利回收廢舊報紙或紙板箱液化改性后合成的，具有環(huán)保，價格低和可降解的特點?？朔四げ灰捉到?，長期殘留在土壤中缺點，極為適合目前國際和國內肥料發(fā)展和環(huán)境保護的趨勢。
[0023]5、用此工藝生產的包膜控釋肥產品，已在國內多作物上進行大量的試驗，結果表明，此產品具有顯著的增產或增效作用，在等價值和等養(yǎng)分的情況下，效果明顯優(yōu)于普通肥料或同類小顆粒包膜控釋肥料，其必將具有極為廣闊的推廣應用前景。
[0024]本發(fā)明利用大量的來源廣泛的廢舊報紙或紙質包裝箱經液化、改性后為主要包膜控釋材料，用改性后的包膜液噴涂到肥料顆粒的表面上所得到的控釋肥料產品，具備如下優(yōu)點:①首先解決了廢舊報紙或紙質包裝箱垃圾處理的壓力和因為焚燒而帶來的污染等問題其次，由于包膜所用的主要材料來自于廢舊的報紙或包裝箱等，具備材料來源廣泛，價格低廉以及資源再生等特點再者，由于采用了有效的改性方法，使得包膜材料具備疏水的特點，所用的包膜材料的用量相對較少，養(yǎng)分控釋期相對較長且質量穩(wěn)定。④包膜過程無需對肥料加熱，常溫下就可進行，這是該發(fā)明技術所得控釋肥料成本低的另外一個主要原因；⑤包膜材料具備環(huán)保、易降解的特點，降解完全的時間一般為3-5年，而且降解后的最終產物為二氧化碳和水。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】 [0025]圖1:本發(fā)明制備方法工藝流程圖
[0026]圖中I首先將回收的廢舊紙破碎成粉末；2在反應釜中加入液化劑、加熱，不斷攪拌將廢舊紙粉末液化；3對液化物改性；4按比例配制固化劑；5將3中的液化改性物與4中的固化劑按比例計量輸送到高壓噴涂系統上；6將5中的包膜材料噴涂到轉鼓包膜機的肥料顆粒表面；7將包膜肥料從包膜轉鼓中轉移到冷卻轉鼓進行冷卻；8是將冷卻后的包膜肥料稱量、包裝、入庫。
(四)【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明所使用的濃硫酸為濃度等于或大于95%的硫酸溶液；濃磷酸為濃度等于或大于80%的磷酸溶液。
[0028]實施例1:
[0029]將IOOkg廢舊報紙粉碎成小于2mm的粉末，裝入帶有加熱裝置的反應釜中，加入200kg-300kg的液化劑(液化劑為棕櫚油:苯酚:碳酸丙烯酯(重量比)=1:1:1的混合物)。在不斷攪拌的條件下，快速升溫至120— 150°C，然后按照報紙或紙板箱粉末重量的1%。和2%。分別先后加入濃磷酸和濃硫酸，在繼續(xù)攪拌的條件下，約25-30分鐘，即可將回收的廢舊報紙或紙板箱粉末轉化為液化物。將液化物與改性劑(端羥基聚二甲基硅氧烷中含有其重量比1%。的十二烷基苯磺酸鈉的混合物)按照重量比100:0.1的重量比混合，維持溫度60°C _80°C，在不斷攪拌的條件下約20-30分鐘即可改性完畢。將1000kg肥料顆粒加入轉鼓中，無需對肥料加熱，分別將改性液化物5kg和固化劑5kg (六亞甲基二異氰酸酯與甲基尿素按照重量比為100:1混合作為固化劑)在霧化壓力噴嘴的作用下逐漸噴涂到肥料顆粒表面上。該改性后的液化物和固化劑組分會在肥料顆粒的表面發(fā)生快速固化反應并伴隨熱量的放出，整個固化反應需要持續(xù)5分鐘即可完成。當該次固化包膜過程完成后(先后噴涂改性液化物和固化劑各一次為一次固化包膜過程)，還需繼續(xù)重復上述固化包膜過程，根據肥料養(yǎng)分釋放期的不同需要，可重復固化2，3，4，5，6，7，8次不等，所得的肥料產品的養(yǎng)分釋放期分別為對應為I個月，2個月，4個月，6個月，8個月，10個月和12個月不等。
[0030]實施例2:
[0031]將IOOkg廢舊報紙粉碎成小于2mm的粉末，裝入帶有加熱裝置的反應附中，加入200kg-300kg的液化劑(棕櫚油、苯酚和碳酸丙烯酯按照重量比例為1:1.5:1混合作為液化劑)。在不斷攪拌的條件下，快速升溫至120— 150°C，然后按照報紙或紙板箱粉末重量的1%。和2%。分別先后加入濃磷酸和濃硫酸，在繼續(xù)攪拌的條件下，約25-30分鐘，即可將回收的廢舊報紙或紙板箱粉末轉化為液化物。將液化物與改性劑(羥基改性硅油、水溶性聚醚硅油、甲基乙烯基硅油和端羥基聚二甲基硅氧烷按照重量比1:1:1:1混合后再添加該混合物重量比1%。的十二烷基苯磺酸鈉)按照重量比100:0.1的重量比混合，維持溫度600C _80°C，在不斷攪拌的條件下約20-30分鐘即可改性完畢。將1000kg肥料顆粒加入轉鼓中，無需對肥料加熱，分別將改性液化物5kg和固化劑5kg(多亞甲基多苯基多異氰酸酯和二苯基甲烷二異氰酸酯與甲基尿素的混合物組成固化劑，其中多亞甲基多苯基多異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯與甲基尿素的重量比為50:50:2)在霧化壓力噴嘴的作用下逐漸將噴涂到肥料顆粒表面上的。該改性后的液化物和固化劑組分會在肥料顆粒的表面發(fā)生快速固化反應并伴隨 熱量的放出，整個固化反應需要持續(xù)5分鐘即可完成。當該次固化完成后，還需繼續(xù)重復上述固化包膜過程，根據肥料養(yǎng)分釋放期的不同需要，可重復固化2，3,4,5,6, 7,8次不等，所得的肥料產品的養(yǎng)分釋放期分別為對應為I個月，2個月，4個月，6個月，8個月，10個月和12個月不等。
[0032]實施例3:
[0033]將IOOkg回收紙板箱粉碎成小于2mm的粉末，裝入帶有加熱裝置的反應附中，加入200kg-300kg的液化劑(棕櫚油、苯酚和碳酸丙烯酯按照重量比1: 1.5:1混合成液化劑)。在不斷攪拌的條件下，快速升溫至120— 150°C，然后按照報紙或紙板箱粉末重量的1%。和2%。分別先后加入濃磷酸和濃硫酸，在繼續(xù)不斷攪拌的條件下，約25-30分鐘，即可將回收的廢舊報紙或紙板箱粉末轉化為液化物。將液化物與改性劑(羥基改性硅油、水溶性聚醚硅油、甲基乙烯基硅油和端羥基聚二甲基硅氧烷按照重量比1:1:1:1混合后再添加該混合物重量1%。的十二烷基苯磺酸鈉)按照重量比100:0.1的重量比混合，維持溫度600C -800C，在不斷攪拌的條件下約20-30分鐘即可改性完畢。將1000kg肥料顆粒加入轉鼓中，無需對肥料加熱，分別將改性液化物5kg和固化劑5kg(多甲基多苯基多異氰酸酯與甲基尿素的混合物組成固化劑，其中多甲基多苯基多異氰酸酯與甲基尿素的重量比為100:2)在霧化壓力噴嘴的作用下逐漸將噴涂到肥料顆粒表面上的。該改性后的液化物和固化劑組分會在肥料顆粒的表面發(fā)生快速固化反應并伴隨熱量的放出，整個固化反應需要持續(xù)5分鐘即可完成。當該次固化完成后，還需繼續(xù)重復上述固化包膜過程，根據肥料養(yǎng)分釋放期的不同需要，可重復固化2，3，4，5，6，7，8次不等，所得的肥料產品的養(yǎng)分釋放期分別為對應為I個月，2個月，4個月，6個月，8個月，10個月和12個月不等。
[0034]實施例4:[0035]將IOOkg回收紙板箱粉碎成小于2mm的粉末，裝入帶有加熱裝置的反應附中，加入200kg-300kg的液化劑(棕櫚油、苯酚和碳酸丙烯酯按照重量比1:1:2混合后作為液化劑)。在不斷攪拌的條件下，快速升溫至120— 150°C，然后按照報紙或紙板箱粉末重量的1%。和2%。分別先后加入濃磷酸和濃硫酸，在繼續(xù)斷攪拌的條件下，約25-30分鐘，即可將回收的廢舊報紙或紙板箱粉末轉化為液化物。將液化物與改性劑(按重量計算，含有1%。的十二烷基苯磺酸鈉的封端的羥烴基硅烷作為改性劑)按照重量比100:0.1的重量比混合，維持溫度60°C _80°C，在不斷攪拌的條件下約20-30分鐘即可改性完畢。將1000kg肥料顆粒加入轉鼓中，無需對肥料加熱，分別將改性液化物5kg和固化劑5kg(由多甲苯二異氰酸酯與甲基尿素的混合物組成，其中多甲苯二異氰酸酯與甲基尿素的重量比為100:1)在霧化壓力噴嘴的作用下逐漸將噴涂到肥料顆粒表面上的。該改性后的液化物和固化劑組分會在肥料顆粒的表面發(fā)生快速固化反應并伴隨熱量的放出，整個固化反應需要持續(xù)5分鐘即可完成。當該次固化完成后，還需繼續(xù)重復上述固化包膜過程，根據肥料養(yǎng)分釋放期的不同需要，可重復固化2，3，4，5，6，7，8次不等， 所得的肥料產品的養(yǎng)分釋放期分別為對應為I個月，2個月，4個月，6個月，8個月，10個月和12個月不等。
【權利要求】
1.一種廢舊紙改性包膜控釋肥料，其特征在于先將廢舊報紙或紙板箱粉末加入液化劑制成液化物并改性，再將該改性液化物和固化劑C按照重量比1:1混勻后作為包膜材料噴涂到肥料顆粒表面、固化成膜得到包膜控釋肥料；所述包膜材料的重量占肥料總重量的2% -8% ;所述改性液化物占肥料重量的0.5% ;所述的固化劑C占肥料重量的0.5% ; 所述的廢舊報紙或紙板箱液化物的制備方法為:將廢丨H報紙或紙板箱粉碎成粉末后與液化劑A按重量比1:2~1:3混合，快速升溫至120~150°C，然后按照報紙或紙板箱粉末重量比的1%。和2%。分別先后加入濃磷酸和濃硫酸，不斷攪拌25-30分鐘； 所述的液化劑A為棕櫚油、苯酚和碳酸丙烯酯的混合物，所述棕櫚油、苯酚和碳酸丙烯酯的重量比為1:1-2:1-3 ； 所述的廢舊報紙或紙板箱液化物改性方法為:將液化物與改性劑B按照重量比100:0.1混合，溫度60°C -80°c下不斷攪拌20-30分鐘； 所述的改性劑B為羥基改性硅油、水溶性聚醚硅油、甲基乙烯基硅油、端羥基聚二甲基硅氧烷或有機硅低聚物中的一種或者幾種，并添加占該改性劑B重量1%。的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉組成； 所述的固化劑C為多異氰酸酯與甲基尿素的混合物，所述的多異氰酸酯為多亞甲基多苯基多異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯或異氟爾酮二異氰酸酯中的一種或幾種；所述多異氰酸酯與甲基尿素的重量比為100:1-5。
2.如權利要求1所述的一種廢舊紙改性包膜控釋肥料，其特征在于所述的液化劑A中棕櫚油、苯酚和碳酸丙 烯酯重量比為1:1.5:1 ;所述固化劑C中含有多個異氰酸根的多異氰酸酯與甲基尿素的重量比為100:2。
3.一種廢舊紙改性包膜控釋肥料的制備方法，其特征在于包括如下步驟: 1)廢舊報紙或紙板箱的液化物的制備: 將回收的廢舊報紙或紙板箱破碎成粉末并與液化劑A按重量比1:2-1:3混合放入反應釜，快速升溫至120— 150°C，然后按照報紙或紙板箱粉末重量的1%。和2%。分別先后加入濃磷酸和濃硫酸，不斷攪拌25-30分鐘，得到液化物；所述的液化劑A為棕櫚油、苯酚和碳酸丙烯酯的混合物，所述棕櫚油、苯酚和碳酸丙烯酯的重量比為1:1-2:1-3 ； 2)廢舊報紙或紙板箱液化物的改性: 將步驟I)得到的液化物與改性劑B按照重量比100:0.1的重量比混合，溫度600C _80°C下不斷攪拌20-30分鐘得到改性液化物；所述的改性劑B為羥基改性硅油、水溶性聚醚硅油、甲基乙烯基硅油、端羥基聚二甲基硅氧烷或有機硅低聚物中的一種或者幾種，并添加占該改性劑B重量1%。的表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉組成； 3)改性液化物在肥料顆粒表面的快速原位固化成膜反應: 將肥料顆粒加入轉鼓中，按照肥料重量的0.5%和0.5%先后噴涂步驟2)得到的改性液化物和固化劑C作為包膜材料；所述的改性液化物與固化劑C的重量比為1:1 ;根據所生產控釋肥養(yǎng)分釋放期的長短不同的需要，重復噴涂包膜液2-8次；所述包膜材料的重量占肥料重量的2%-8%;所述的固化劑C為多異氰酸酯與甲基尿素的混合物，所述的多異氰酸酯為多亞甲基多苯基多異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯或異氟爾酮二異氰酸酯中的一種或幾種；所述多異氰酸酯與甲基尿素的重量比為100:1-5。
4.如權利要求3所述的一種廢舊紙改性包膜控釋肥料的制備方法，其特征在于所述的液化劑A中棕櫚 油、苯酚和碳酸丙烯酯重量比為1:1.5:1 ;所述固化劑C中多異氰酸酯與甲基尿素的重量比為100:2。
【文檔編號】C05G3/00GK103964970SQ201410230859
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權日:2014年5月28日
【發(fā)明者】楊越超, 張民, 耿毓清, 馬麗 申請人:山東農業(yè)大學