新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，所述新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥為固體顆粒或粉末，新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥包括至少一種有機(jī)或無機(jī)肥料，所述固體顆粒或粉末表面包覆有聚硅氧烷，所述聚硅氧烷側(cè)鏈為非極性基團(tuán)，不含任何極性基團(tuán)。表面包覆有聚硅氧烷的肥料顆?；蚍勰┚哂懈玫姆澜Y(jié)塊能力，同時(shí)還能更好地應(yīng)用于滴灌、噴灌。
【專利說明】新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥。

【背景技術(shù)】
[0002] 水溶性肥料（Water Soluble Fertilizer,簡稱WSF)是一種植物用的營養(yǎng)肥，可 以完全溶于水的多元素復(fù)合肥料，能迅速地溶解于水中，易被作物吸收，養(yǎng)分吸收利用率相 對較高，尤其是它可以應(yīng)用于噴灌、滴灌等設(shè)施農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)水肥一體化，達(dá)到節(jié)水、省肥、省 工和增產(chǎn)的效能。水溶性肥料水溶性好，雜質(zhì)少，電導(dǎo)率低，使用濃度可方便調(diào)節(jié)，具有肥效 快、作物吸收率高、施肥簡單、不易燒苗和適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是未來肥料發(fā)展的重要方向之 〇
[0003] 然而WSF由于存在多種無機(jī)或有機(jī)物，在儲(chǔ)存、裝卸、運(yùn)輸過程中或在特定的外界 條件下，結(jié)塊會(huì)變得更加容易，因此結(jié)塊成為困擾著廣大化肥廠家和農(nóng)民用戶的一個(gè)最顯 著的問題。產(chǎn)品的結(jié)塊問題不僅會(huì)給生產(chǎn)廠家、銷售部門及使用者運(yùn)輸、貯存和施用造成不 便，結(jié)塊的肥料必須進(jìn)行破碎和再篩分處理，這必然增加了額外的費(fèi)用，同時(shí)也導(dǎo)致了肥料 的損失和粉塵的產(chǎn)生必將對操作者的健康帶來危害，對于微利的化肥生產(chǎn)企業(yè)的生存和發(fā) 展造成的危害是非常巨大的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，所述新型土 壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥為固體顆粒或粉末，新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥包括至少一種有機(jī)或無機(jī) 肥料，其特征在于，所述固體顆?；蚍勰┍砻姘灿芯酃柩跬椋鼍酃柩跬閭?cè)鏈為非極性 基團(tuán)，不含任何極性基團(tuán)。
[0005] 所述的非極性基團(tuán)為甲基、乙基、鹵素烷基。
[0006] 所述聚硅氧烷的相對分子量為2000-5000。
[0007] 所述的固體顆?；蚍勰┍砻孢€包覆有含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷。
[0008] 所述含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷的相對分子量為30000-50000。
[0009] 所述含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷的氨基含量為1. 1-1. 5mmol/g。
[0010] 所述側(cè)鏈為非極性基團(tuán)，不含任何極性基團(tuán)的聚氧烷與含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷的 質(zhì)量比為1:0. 8-1.5。
[0011] 所述的含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷為端氨基聚硅氧烷。
[0012] 所述的含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷端氨基與側(cè)氨基兼有的聚硅氧烷。
[0013] 所述端氨基與側(cè)氨基兼有的聚硅氧烷中的端氨基與側(cè)氨基的個(gè)數(shù)比為小于1:5。
[0014] 表面包覆有聚硅氧烷的肥料顆?；蚍勰┚哂懈玫姆澜Y(jié)塊能力，同時(shí)還能更好地 應(yīng)用于滴灌、噴灌。
[0015]

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面，結(jié)合具體的實(shí)施方法，來說明本發(fā)明： 新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，所述新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥為固體顆?；蚍勰?，新型土 壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥包括至少一種有機(jī)或無機(jī)肥料，其特征在于，所述固體顆?；蚍勰┍砻?包覆有聚硅氧烷，所述聚硅氧烷側(cè)鏈為非極性基團(tuán)，不含任何極性基團(tuán)。
[0017] 所述的肥料是指氮、磷、鉀肥等，也指生物肥料、有機(jī)肥料等。
[0018] 肥料組成是影響肥料結(jié)塊的內(nèi)在因素。原料不同，其溶解性、吸濕性不同，溶解度 大、吸濕性強(qiáng)的鹽類促成結(jié)塊的機(jī)會(huì)就大；反之，則小。含尿素、硝銨成分多的復(fù)合肥其結(jié) 塊就嚴(yán)重。
[0019] 防結(jié)塊劑的添加方法有內(nèi)添加和外噴涂。
[0020] 內(nèi)添加是在造粒前的恰當(dāng)位置把添加劑加入到熔融復(fù)合肥溶液中，防結(jié)塊劑經(jīng)泵 輸送到加熱槽，再由計(jì)量泵輸送到熔融肥料管道內(nèi)進(jìn)行充分混合，由于內(nèi)添加是一個(gè)全混 合過程，要達(dá)到與外加相同防結(jié)塊效果，防結(jié)塊劑的添加比例相對外加要高，同時(shí)還有防結(jié) 塊劑的分解和損耗，成本較高。另外，內(nèi)添加防結(jié)塊劑對流量壓力溫度等復(fù)合肥生產(chǎn)操作參 數(shù)也有一定的影響。
[0021] 外噴涂是在造粒塔內(nèi)或者在包裝前皮帶輸送過程中的恰當(dāng)位置噴涂防結(jié)塊劑，兩 種常見的外噴涂工藝，一種是在復(fù)合肥輸送過程中，利用壓縮空氣將添加劑通過噴射器噴 灑到包膜機(jī)內(nèi)與肥料顆?；旌稀Ａ硪环N是通過噴頭將防結(jié)塊劑噴涂到造粒塔內(nèi)與下落的尿 素顆?；旌稀Ｍ鈬娡康膬?yōu)點(diǎn)是幾乎不影響尿素生產(chǎn)工藝參數(shù)，添加劑用量相對內(nèi)添加少。但 是外噴涂的均勻程度不但與防結(jié)塊劑自身性能有關(guān)，而且與噴嘴的噴淋方式、噴涂后的混 合情況、皮帶輸送速度和尿素降落情況等緊密相關(guān)。
[0022] 本發(fā)明采用了更為簡單的方法來使得聚硅氧烷包覆固體顆?；蚍勰捎诖蟛糠?肥料出廠或多或少都會(huì)含有防結(jié)塊劑，這使得聚硅氧烷的包覆更不容易，采用更高的制備 溫度，使得肥料顆粒在高溫下與聚硅氧烷混合，具體地，提高制備溫度能夠使得包覆效率更 商。
[0023] 為了提高固體顆粒和粉末的疏水性，使得顆粒或粉末更加均勻地包覆有聚硅氧 烷，所述的非極性基團(tuán)為甲基、乙基、鹵素烷基。如含氟的聚硅氧烷，在本發(fā)明的制備溫度 下，具有更好的包覆效果，包覆更加均勻。
[0024] 通常，為了提高疏水性，聚硅氧烷的分子量應(yīng)該在10000以上，本發(fā)明采用所述聚 硅氧烷的相對分子量為2000-5000,具有更低的粘度，與固體顆粒和粉末更易混合均勻，得 到的疏水效果不低于大分子的聚硅氧烷，同時(shí)具有更好噴灌效果(長期使用不會(huì)堵塞噴頭） 和降解性，本發(fā)明的發(fā)明人在試驗(yàn)中，出人意料的發(fā)現(xiàn)了該結(jié)果。聚硅氧烷的使用量優(yōu)選 0. 1-3%的質(zhì)量含量，優(yōu)選1-2%質(zhì)量含量，低于0. 1%質(zhì)量比,則因?yàn)榫弁扪鯚?，無法形成 包覆；而高于3%質(zhì)量比，則因?yàn)榫酃柩跬樘啵杷蕴珡?qiáng)，溶解性降低，不溶解的聚硅氧 烷易堵塞噴頭。此外，在尿素質(zhì)量含量30-50%，硫酸鋅含量在3-5%的新型土壤生態(tài)平衡營 養(yǎng)肥體系中，低分子的聚硅氧烷具有更好的疏水效果，可能是因?yàn)槟蛩嘏c硫酸鋅的特殊結(jié) 晶形式，使得低分子的聚硅氧烷在其表面有更好的吸附能力，也能更加均勻在分布在固體 顆粒和粉末之上，在該體系中，可以降低約30-80%的結(jié)塊率。
[0025] 為了獲得更好的噴灌或滴灌效果，所述的固體顆?；蚍勰┍砻孢€包覆有含氨基基 團(tuán)的聚硅氧烷。氨基能夠使得聚硅氧烷能夠更有效地在固體表面包覆，同時(shí)，氨基基團(tuán)使 得聚硅氧烷獲得了更好的水溶性，同時(shí)也具有很好的疏水性，選擇氨基，是因?yàn)槠淠軌蛭?在大部分肥料的表面，同時(shí)親水性不太強(qiáng)。所述含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷的相對分子量為 30000-50000。低于30000,則親水性太強(qiáng)，不利于防結(jié)塊。分子量高于50000,則粘度過高， 不利于噴灌滴灌和包覆。該分子量基于氨基聚硅氧烷，經(jīng)過本發(fā)明發(fā)明人的大量實(shí)驗(yàn)得到。 選擇所述含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷的氨基含量為1. l-20mmol/g，氨基基團(tuán)的含量與分子量的 選擇原理基本一致，優(yōu)選1. 3 mmol/g。
[0026] 所述側(cè)鏈為非極性基團(tuán)，不含任何極性基團(tuán)的聚硅氧烷與含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷 的質(zhì)量比為1:0. 8-1. 5。含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷能夠在固體顆?；蚍勰┍砻嫔闲纬蓴?shù)個(gè)強(qiáng) 吸附點(diǎn)，但是易于水中的羥基形成氫鍵。而側(cè)鏈為非極性基團(tuán)，不含任何極性基團(tuán)的聚硅氧 烷則在固體顆粒或粉末表面上雖然形成較弱的吸附，但是疏水性強(qiáng)，通過強(qiáng)的疏水性，隔絕 水，二者在包覆時(shí)長鏈短鏈互相殘繞，相互配合，具有一定的互補(bǔ)效應(yīng)，其配比對抗結(jié)塊性 能影響很大，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)側(cè)鏈為非極性基團(tuán)，不含任何極性基 團(tuán)的聚硅氧烷與含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷的質(zhì)量比為1:0. 8-1. 5具有很好的抗結(jié)塊性能，質(zhì) 量比在1:0. 8-1. 5之外，則結(jié)塊率達(dá)到6%，甚至更高，無法達(dá)到應(yīng)用的要求。為了獲得更好 的抗結(jié)塊性能，優(yōu)選地，所述不含任何極性基團(tuán)的聚氧烷與含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷的質(zhì)量 比為1:1-1. 3。在此范圍內(nèi)，結(jié)塊率能夠控制在2%以內(nèi)。
[0027] 通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，所述的含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷為端氨基聚硅氧烷，強(qiáng)吸附點(diǎn)由端 氨基產(chǎn)生時(shí)，抗結(jié)塊性更好，本發(fā)明的發(fā)明人研究了其機(jī)理，可能的機(jī)理為：側(cè)鏈為非極性 基團(tuán)，不含任何極性基團(tuán)的聚硅氧烷與含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷在包覆時(shí)互相纏繞，一個(gè)或2 個(gè)端氨基具有更好的纏繞效果。依據(jù)其機(jī)理，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述的含 氨基基團(tuán)的聚硅氧烷端氨基與側(cè)氨基兼有的聚硅氧烷時(shí)，其纏繞效果應(yīng)該會(huì)更好，實(shí)驗(yàn)發(fā) 現(xiàn)，其抗結(jié)塊性能也更好。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過對端氨基與側(cè)氨基的控制，制備出具有 端氨基與側(cè)氨基的聚硅氧烷，提高側(cè)氨基的數(shù)量，發(fā)現(xiàn)，隨著側(cè)氨基的數(shù)量的提高，抗結(jié)塊 性能先升高后降低，所以，作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述端氨基與側(cè)氨基兼有的聚硅氧烷 中的端氨基與側(cè)氨基的個(gè)數(shù)比為小于1:5時(shí)，抗結(jié)塊性能更加優(yōu)異。在此范圍內(nèi)，可以控制 結(jié)塊率在1%以內(nèi)。超過此范圍，則因?yàn)榫酃柩跬橛H水性太強(qiáng)而使得結(jié)塊率迅速升高。
[0028] 下面，通過進(jìn)一步的實(shí)施例，來說明本發(fā)明。
[0029] 側(cè)氨基聚硅氧烷的制備方法： 在裝有攪拌器、回流冷凝管、溫度計(jì)和氮?dú)鈱?dǎo)管的250ml四口燒瓶中，加入八甲基環(huán)四 硅氧烷和氫氧化鉀，在130攝氏度，減壓和氮?dú)獗Ｗo(hù)下反應(yīng)2-3小時(shí)，得到堿膠。
[0030] 在裝有攪拌器、回流冷凝管、溫度計(jì)和氮?dú)鈱?dǎo)管的250ml四口燒瓶中，加入八甲基 環(huán)四硅氧烷、六甲基而硅氧烷、堿膠、二甲基亞砜混合均勻，升溫至80-85攝氏度，攪拌并保 持2-3小時(shí)，加入N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，升溫至100攝氏度，攪拌并保 持一定時(shí)間。反應(yīng)完成后，快速升溫至140攝氏度，加壓脫除低沸點(diǎn)化合物，得到側(cè)氨基聚 硅氧烷。通過控制N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的含量，控制氨基含量，通過 控制反應(yīng)的時(shí)間來控制側(cè)氨基聚硅氧烷的分子量。
[0031] 端氨基聚硅氧烷的制備方法： 在容器中加入適量的水、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷或側(cè)氨基 聚硅氧烷的混合液，室溫反應(yīng)2小時(shí)，升溫至80攝氏度，減壓攪拌反應(yīng)4小時(shí)，得到無色透 明水解產(chǎn)物； 在容器中依次加入水解產(chǎn)物、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷以及催化劑氫氧化鉀，85攝 氏度反應(yīng)一定時(shí)間，減壓蒸餾得到端氨基聚硅氧烷。
[0032] 通過控制加入的二甲基二甲氧基硅烷或側(cè)氨基聚硅氧烷的分子量來控制端氨基 聚硅氧烷的分子量，控制3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的含量，以控制氨基含量。
[0033] 原料來源： 八甲基環(huán)四硅氧烷浙江新安化工集團(tuán)股份有限公司 六甲基而硅氧烷 浙江新安化工集團(tuán)股份有限公司 3_氨丙基甲基二乙氧基硅烷南京裕德恒精細(xì)化工有限公司 N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷南京裕德恒精細(xì)化工有限公司 二甲基二甲氧基硅烷寧彩化工 二甲基亞砜濟(jì)南大合 尿素湖北宜化 磷酸二氫鉀什邡市海星化工 硫酸鋅衡陽市力泓化工 硅油A1大約分子量2000江西海越有機(jī)硅 硅油A2大約分子量3000江西海越有機(jī)硅 硅油A3大約分子量5000江西海越有機(jī)硅 硅油A4大約分子量20000江西海越有機(jī)硅 氨基聚硅氧烷A5分子量55000,氨基含量0. 4mmol/g上海四里工貿(mào)有限公司 側(cè)氨基聚硅氧烷A6 采用前述制備方法制備，分子量大約30000,氨基含量1. 2_〇1/ g ; 側(cè)氨基聚硅氧烷A7采用前述制備方法制備，分子量大約40000,氨基含量8mmol/g ; 側(cè)氨基聚硅氧烷A8采用前述制備方法制備，分子量大約50000,氨基含量3mmol/g ; 側(cè)氨基聚硅氧烷A9采用前述制備方法制備，分子量大約70000,氨基含量10mm〇l/g ; 端氨基聚硅氧烷A10采用前述制備方法制備，分子量大約30000 ; 氨基聚硅氧烷All含有端氨基，采用前述制備方法制備，分子量大約5000,氨基含量 12mmol/g ; 氨基聚硅氧烷A12 含有端氨基，采用前述制備方法制備，分子量大約15000,氨基含 量 10mmol/g ； 氨基聚硅氧烷A13 含有端氨基，采用前述制備方法制備，分子量大約35000,氨基含 量 12mmol/g ; 氨基聚硅氧烷A14信越化學(xué)KF-8002含有側(cè)鏈氨基，分子量大約15000,氨基含量約 10mmol/g ； 氨基聚硅氧烷A15 信越化學(xué)KF-864含有側(cè)鏈氨基，分子量大約20000,氨基含量約 15mmol/g ； 氨基聚硅氧烷A16信越化學(xué)KF-8010,含有雙端氨基，分子量大約15000,氨基含量約 10mmol/g ； 氨基聚硅氧烷A17 信越化學(xué)KF-8001，含有雙端氨基和側(cè)鏈氨基基團(tuán)，分子量大約 15000,氨基含量約10mmol/g ; 全氟硅油A18大約分子量2000江西海越有機(jī)硅 水溶肥B1尿素50%磷酸二氫鉀50% ; 水溶肥B2 尿素50%磷酸二氫鉀45%硫酸鋅5% ; 水溶肥B3尿素40%磷酸二氫氨35%氯化鉀25%硫酸鋅3%微量元素2%。
[0034] 新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥制備方法： ?將至少一種肥料研磨至1-2微米的粒徑，并充分混合均勻，得到新型土壤生態(tài)平衡營 養(yǎng)肥粉末； ?在一容器中加入新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥粉末，保持120攝氏度，并以滴定的方式加 入新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥〇. 1-4%質(zhì)量的防結(jié)塊劑； ?按一個(gè)方向充分?jǐn)嚢柚列滦屯寥郎鷳B(tài)平衡營養(yǎng)肥完全干燥。
[0035] 結(jié)塊率評價(jià)： ?分別稱取相同重量的同一批新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥實(shí)驗(yàn)樣品，加入防結(jié)塊劑； ?將相同重量的加有防結(jié)塊劑的新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥樣品馬上裝入快速結(jié)塊裝置 并用加工好的標(biāo)準(zhǔn)重力法碼壓緊，放入己經(jīng)調(diào)節(jié)好溫度35攝氏度和濕度78%的調(diào)節(jié)箱中； ?每隔4-5小時(shí)調(diào)節(jié)一次溫度，溫差在10-60度之間變化； ?一個(gè)星期后取出樣品，采用粒子平均粒徑的3倍的篩子，稱量通過的粒子和未通過的 粒子。獲得結(jié)塊率。

【權(quán)利要求】
1. 新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，所述新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥為固體顆?；蚍勰?，新型 土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥包括至少一種有機(jī)或無機(jī)肥料，其特征在于，所述固體顆?；蚍勰┍?面包覆有聚硅氧烷，所述聚硅氧烷側(cè)鏈為非極性基團(tuán)，不含任何極性基團(tuán)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，其特征在于，所述的非極性基團(tuán) 為甲基、乙基、齒素?zé)?br> 3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，其特征在于，所述聚硅氧烷的相 對分子量為2000-5000。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，其特征在于，所述的固體顆?；?粉末表面還包覆有含氣基基團(tuán)的聚娃氧燒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，其特征在于，所述含氨基基團(tuán)的 聚硅氧烷的相對分子量為30000-50000。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，其特征在于，所述含氨基基團(tuán)的 聚硅氧烷的氨基含量為1. 1-1. 5mmol/g。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，其特征在于，所述側(cè)鏈為非極性 基團(tuán)，不含任何極性基團(tuán)的聚氧烷與含氨基基團(tuán)的聚硅氧烷的質(zhì)量比為1:0. 8-1. 5。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，其特征在于，所述的含氨基基團(tuán) 的聚硅氧烷為端氨基聚硅氧烷。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，其特征在于，所述的含氨基基團(tuán) 的聚硅氧烷端氨基與側(cè)氨基兼有的聚硅氧烷。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型土壤生態(tài)平衡營養(yǎng)肥，其特征在于，所述端氨基與側(cè)氨 基兼有的聚硅氧烷中的端氨基與側(cè)氨基的個(gè)數(shù)比為小于1:5。
【文檔編號(hào)】C05G3/00GK104151090SQ201410451025
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】黃愛書, 劉志英 申請人:邯鄲市亞星生物技術(shù)有限公司