一種溫敏型包膜材料和溫敏型緩控釋肥料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于緩控釋肥料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溫敏型包膜材料和溫敏型緩控釋肥料及其制備方法。該溫敏型包膜材料，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的各原料組成：聚苯醚6?10％，聚環(huán)氧丙烷40?55％，交聯(lián)劑0.2?5％，余量為甘油三月桂酸酯。該溫敏型緩控釋肥料由肥料核芯和包覆所述肥料核芯的溫敏型包膜組成，所述肥料核芯為水溶性顆粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料制成。本發(fā)明還提供了上述溫敏型緩控釋肥料的制備方法。本發(fā)明提供的溫敏型緩控釋肥料能夠根據(jù)外界溫度自動(dòng)響應(yīng)肥料的釋放溫度，冬季肥料正常緩釋?zhuān)渌鄬?duì)高溫季節(jié)極少或者減少肥料的釋放，從而起到了一個(gè)保肥的效果，避免了肥料浪費(fèi)和人工重復(fù)施肥，是一種很有發(fā)展前景的溫敏型包膜緩控釋肥料。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種溫敏型包膜材料和溫敏型緩控釋肥料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于緩控釋肥料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種溫敏型包膜材料和溫敏型緩控釋 肥料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)在，化肥在全世界的農(nóng)業(yè)種植中已經(jīng)相當(dāng)普及了，但是化肥在±壤中容易流失 與揮發(fā)，導(dǎo)致植物不能完全吸收利用并引起了能源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。因此，提高化肥的 利用率，并減少多次施肥的人工成本和所帶來(lái)的環(huán)境污染，成為了研究者們的研究方向。
[0003] 80年代W來(lái)，新型緩控釋肥料取代施肥技術(shù)而被大力研究，通過(guò)改變肥料自身的 性質(zhì)來(lái)大幅提高肥料的利用率。緩控釋肥料均衡了肥料養(yǎng)分釋放、±壤養(yǎng)分供應(yīng)和植物養(yǎng) 分吸收Ξ個(gè)過(guò)程，提高了肥料的利用率，并減輕了不合理施肥對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)可W-次 性施肥，減少了勞力成本，更便于在我國(guó)農(nóng)業(yè)分散經(jīng)營(yíng)的條件下推廣。目前包膜包衣類(lèi)緩控 釋肥料得到大力發(fā)展，即包膜包衣材料得到集中的研究。包膜材料通常不與化學(xué)肥料發(fā)生 反應(yīng)，通過(guò)選擇不同的包膜材料，可W得到不同的釋放性能，適用于更廣的農(nóng)業(yè)環(huán)境中。但 是由于包膜材料的降解與肥料的緩釋?zhuān)患咀魑锍墒旌蠓柿峡赡芤廊粵](méi)釋放完，就會(huì)導(dǎo)致 肥料的浪費(fèi)。所W溫敏型包膜材料的研制就有必要了，根據(jù)四季溫度不同，肥料在冬季正常 釋放，而其它相對(duì)高溫季節(jié)極少或者減少釋放，等到第二年的冬季繼續(xù)緩釋?zhuān)_(dá)到保肥的效 果，運(yùn)樣就減少了肥料的流失與浪費(fèi)，也減少了多次追肥的人工成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種溫敏型包膜材料和溫敏型緩控釋肥料及 其制備方法，該溫敏型緩控釋肥料在冬季溫度低至5°CW下時(shí)，可通過(guò)其外部包覆的溫敏型 包膜緩慢釋放肥料，當(dāng)溫度超過(guò)5°C時(shí)，所述溫敏型包膜起保護(hù)隔離作用，減少或阻止內(nèi)部 肥料的釋放。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種溫敏型包膜材料，由W下質(zhì)量百 分?jǐn)?shù)的各原料組成：聚苯酸6-10 %，聚環(huán)氧丙烷40-55 %，交聯(lián)劑0.2-5 %，余量為甘油Ξ月 桂酸醋。聚環(huán)氧丙烷和聚苯酸的分子鏈上因具有多個(gè)酸鍵而具有一定的親水性，在溫度低 的時(shí)候其分子鏈由于氨鍵的作用會(huì)吸附一部分的水分子，表現(xiàn)出親水狀態(tài)，使肥料分子或 離子更易滲出包膜材料;聚環(huán)氧丙烷和聚苯酸的分子鏈上還具有疏水的烷基或芳香基，當(dāng) 溫度升高的時(shí)候，破壞了在低溫時(shí)形成的氨鍵，整個(gè)包膜材料呈現(xiàn)出疏水狀態(tài)，沒(méi)有水分的 溶解，肥料分子就減少甚至停止釋放，因此此包膜材料具有良好的溫敏性能。
[0006] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可W做如下進(jìn)一步的具體化或優(yōu)化。
[0007] 優(yōu)選的，所述聚苯酸的重均分子量為2000-3000,所述聚環(huán)氧丙烷的重均分子量為 2000-20000。
[000引優(yōu)選的，所述交聯(lián)劑為N，N'-亞甲基雙丙締酷胺和丙Ξ醇中的一種或者兩種任意 比例的混合。
[0009] 本發(fā)明還提供一種溫敏型緩控釋肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型 包膜組成，所述肥料核忍為水溶性顆粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料制 成。
[0010] 為了使上述溫敏型緩控釋肥料的性能更突出，本發(fā)明還可W做如下進(jìn)一步的具體 化或優(yōu)化。
[001。 優(yōu)選的，所述溫敏型包膜的厚度為0.1-0.25mm。
[0012]具體的，所述水溶性顆粒肥料為單一肥料、復(fù)合肥料或復(fù)混肥料。所述單一肥料為 氮肥、憐肥或鐘肥，如尿素、過(guò)憐酸巧及硫酸鐘等，所述復(fù)合肥料為硝酸鐘、憐酸鐘或憐酸錠 等。
[0013] 優(yōu)選的，所述水溶性顆粒肥料的粒徑為2-5mm。
[0014] 本發(fā)明還提供一種制備上述溫敏型緩控釋肥料的方法，包括如下步驟:將所述溫 敏型包膜材料溶于適量氯仿中得包膜材料溶液;采用噴射霧化裝置，W壓縮空氣為動(dòng)力將 所述包膜材料溶液噴射成霧狀并進(jìn)入化肥包膜設(shè)備中與所述水溶性顆粒肥料充分接觸，所 述水溶性顆粒肥料表面由所述包膜材料溶液形成均勻的包覆層，加熱固化，氯仿蒸發(fā)并循 環(huán)利用，所述包覆層在所述水溶性顆粒肥料表面固化成膜，冷卻，即得所述溫敏型緩控釋肥 料。
[0015] 在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可W做如下進(jìn)一步的具體化或優(yōu)化。
[0016] 優(yōu)選的，所述包膜材料與所述氯仿的用量比例為10-20g: 50血，所述包膜材料溶液 與所述水溶性顆粒肥料的重量比例為3-6:40。
[0017] 優(yōu)選的，所述加熱固化的具體條件為:在70-75Γ下，持續(xù)烘干1-化。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明W聚苯酸、聚環(huán)氧丙烷W及甘油Ξ月桂酸醋等高分子材 料為原料，將Ξ種原料W及交聯(lián)劑配成一種溶液，采用噴射霧化裝置W壓縮空氣為動(dòng)力，將 此溶液噴射為霧態(tài)進(jìn)入包膜設(shè)備中，與化肥顆粒逆向接觸，均勻得涂覆在化肥顆粒表面，在 表面形成一層致密的溫敏型高分子包覆層，加熱固化成溫敏型包膜，即得到溫敏型緩控釋 包膜肥料。此溫敏型包膜在環(huán)境溫度高于5°CW上時(shí)具有致密的保護(hù)隔離作用，起到一個(gè)防 水的作用，控制了肥料的溶解流出；當(dāng)環(huán)境溫度在5°C W下，運(yùn)層致密保護(hù)膜具有緩釋作用， 供給冬季作物肥料吸收。運(yùn)種溫敏型緩控釋肥料能夠根據(jù)外界溫度自動(dòng)響應(yīng)肥料的釋放溫 度，冬季肥料正常緩釋?zhuān)渌鄬?duì)高溫季節(jié)極少或者減少肥料的釋放，從而起到了一個(gè)保肥 的效果，避免了肥料浪費(fèi)和人工重復(fù)施肥，尤其適用于冬季生作物、蔬菜等，是一種很有發(fā) 展前景的溫敏型包膜緩控釋肥料。
【具體實(shí)施方式】
[0019] W下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā) 明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0020] 本發(fā)明采用的方法未作說(shuō)明均為常規(guī)方法，本發(fā)明使用的試劑未作說(shuō)明均為市售 產(chǎn)品。
[0021] 實(shí)施例1
[0022] (1)-種溫敏型包膜材料，由W下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的各原料組成:聚苯酸8%，聚環(huán)氧丙 燒48%，交聯(lián)劑3%，余量為甘油Ξ月桂酸醋。其中所述聚苯酸的重均分子量為2500,所述聚 環(huán)氧丙烷的重均分子量為10000,所述交聯(lián)劑為N，N'-亞甲基雙丙締酷胺。
[0023] (2) -種溫敏型緩控釋肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型包膜組成， 所述肥料核忍為水溶性顆粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料，所述溫敏型 緩控釋肥料的制備過(guò)程如下:取上述包膜材料200g溶于500mL氯仿中得包膜材料溶液;采用 噴射霧化裝置，W壓縮空氣為動(dòng)力將全部所述包膜材料溶液噴射成霧狀并進(jìn)入化肥包膜設(shè) 備中與5000g粒徑為3-4mm的顆粒尿素，逆向充分接觸，所述顆粒尿素表面由所述包膜材料 溶液形成均勻的包覆層，在70°C下，持續(xù)烘干1.化，氯仿蒸發(fā)并循環(huán)利用，所述包覆層在所 述顆粒尿素表面固化成溫敏型包膜，所述溫敏型包膜的厚度約為0.1-0.18mm，冷卻，即得所 述溫敏型緩控釋肥料。
[0024] 實(shí)施例2
[0025] (1) -種溫敏型包膜材料，由W下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的各原料組成:聚苯酸6 %，聚環(huán)氧丙 燒40%，交聯(lián)劑0.2%，余量為甘油Ξ月桂酸醋。其中所述聚苯酸的重均分子量為2000,所述 聚環(huán)氧丙烷的重均分子量為2000，所述交聯(lián)劑為丙Ξ醇。
[0026] (2) -種溫敏型緩控釋肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型包膜組成， 所述肥料核忍為水溶性顆粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料，所述溫敏型 緩控釋肥料的制備過(guò)程如下:取上述包膜材料lOOg溶于500mL氯仿中得包膜材料溶液;采用 噴射霧化裝置，W壓縮空氣為動(dòng)力將全部所述包膜材料溶液噴射成霧狀并進(jìn)入化肥包膜設(shè) 備中與5000g粒徑為4-5mm的顆粒尿素，逆向充分接觸，所述顆粒尿素表面由所述包膜材料 溶液形成均勻的包覆層，在75Γ下，持續(xù)烘干化，氯仿蒸發(fā)并循環(huán)利用，所述包覆層在所述 顆粒尿素表面固化成溫敏型包膜，所述溫敏型包膜的厚度約為0.15-0.25mm，冷卻，即得所 述溫敏型緩控釋肥料。
[0027] 實(shí)施例3
[00%] (1) -種溫敏型包膜材料，由W下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的各原料組成:聚苯酸10 %，聚環(huán)氧 丙烷55%，交聯(lián)劑5%，余量為甘油Ξ月桂酸醋。其中所述聚苯酸的重均分子量為3000,所述 聚環(huán)氧丙烷的重均分子量為20000，所述交聯(lián)劑為N，N 亞甲基雙丙締酷胺。
[0029] (2) -種溫敏型緩控釋肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型包膜組成， 所述肥料核忍為水溶性顆粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料，所述溫敏型 緩控釋肥料的制備過(guò)程如下:取上述包膜材料150g溶于500mL氯仿中得包膜材料溶液;采用 噴射霧化裝置，W壓縮空氣為動(dòng)力將全部所述包膜材料溶液噴射成霧狀并進(jìn)入化肥包膜設(shè) 備中與5000g粒徑為2-3mm的顆粒尿素，逆向充分接觸，所述顆粒尿素表面由所述包膜材料 溶液形成均勻的包覆層，在72Γ下，持續(xù)烘干1.化，氯仿蒸發(fā)并循環(huán)利用，所述包覆層在所 述顆粒尿素表面固化成溫敏型包膜，所述溫敏型包膜的厚度約為0.1-0.2mm，冷卻，即得所 述溫敏型緩控釋肥料。
[0030] 實(shí)施例4
[0031] (1)-種溫敏型包膜材料，由W下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的各原料組成:聚苯酸8%，聚環(huán)氧丙 燒48%，交聯(lián)劑3%，余量為甘油Ξ月桂酸醋。其中所述聚苯酸的重均分子量為2500,所述聚 環(huán)氧丙烷的重均分子量為10000,所述交聯(lián)劑為N，N'-亞甲基雙丙締酷胺。
[0032] (2) -種溫敏型緩控釋肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型包膜組成， 所述肥料核忍為水溶性顆粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料，所述溫敏型 緩控釋肥料的制備過(guò)程如下:取上述包膜材料200g溶于500mL氯仿中得包膜材料溶液;采用 噴射霧化裝置，W壓縮空氣為動(dòng)力將全部所述包膜材料溶液噴射成霧狀并進(jìn)入化肥包膜設(shè) 備中與5000g粒徑為2-4mm的過(guò)憐酸巧，逆向充分接觸，所述過(guò)憐酸巧表面由所述包膜材料 溶液形成均勻的包覆層，在70°C下，持續(xù)烘干1.化，氯仿蒸發(fā)并循環(huán)利用，所述包覆層在所 述過(guò)憐酸巧表面固化成溫敏型包膜，所述溫敏型包膜的厚度約為0.1-0.2mm，冷卻，即得所 述溫敏型緩控釋肥料。
[0033] 實(shí)施例5
[0034] (1)-種溫敏型包膜材料，由W下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的各原料組成:聚苯酸8%，聚環(huán)氧丙 燒48%，交聯(lián)劑3%，余量為甘油Ξ月桂酸醋。其中所述聚苯酸的重均分子量為2500,所述聚 環(huán)氧丙烷的重均分子量為10000,所述交聯(lián)劑為N，N'-亞甲基雙丙締酷胺與丙Ξ醇任意比例 混合(此處選擇重量比1:3)。
[0035] (2) -種溫敏型緩控釋肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型包膜組成， 所述肥料核忍為水溶性顆粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料，所述溫敏型 緩控釋肥料的制備過(guò)程如下:取上述包膜材料200g溶于500mL氯仿中得包膜材料溶液;采用 噴射霧化裝置，W壓縮空氣為動(dòng)力將全部所述包膜材料溶液噴射成霧狀并進(jìn)入化肥包膜設(shè) 備中與5000g粒徑為3-4mm的硫酸鐘，逆向充分接觸，所述硫酸鐘表面由所述包膜材料溶液 形成均勻的包覆層，在70°C下，持續(xù)烘干1.化，氯仿蒸發(fā)并循環(huán)利用，所述包覆層在所述硫 酸鐘表面固化成溫敏型包膜，所述溫敏型包膜的厚度約為0.18-0.25mm，冷卻，即得所述溫 敏型緩控釋肥料。
[0036] 溫敏型包膜緩控釋肥料的緩控釋性能測(cè)試
[0037] 分別在1°(：、3°(：、5°(：、25°(：和30°(：的條件下，采用水浸泡法測(cè)試浸泡3個(gè)月后所述 溫敏型包膜緩控釋肥料的養(yǎng)分釋放量。將一定量實(shí)施例1至5制備的包膜緩控釋肥料放入水 中，包膜緩控釋肥料中養(yǎng)分通過(guò)包膜材料溶入到水中，3個(gè)月后，分別測(cè)試固體肥料中氮、 憐、鐘的總含量，并通過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)化為所述溫敏型緩控釋肥料的養(yǎng)分釋放量，按GB/T8572- 2001標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試氮的總含量，按GB/T8573-1999標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試憐的總含量，按GB/T8574-1988標(biāo)準(zhǔn) 測(cè)試鐘的總含量，相應(yīng)測(cè)試結(jié)果如下表所示：
[00；3 引
[0039]從上表中的數(shù)據(jù)可W看出，隨著環(huán)境溫度的上升，本發(fā)明提供的溫敏型包膜材料 從正常的緩釋包膜材料轉(zhuǎn)變成了隔離材料，減少了肥料的釋放，達(dá)到了一個(gè)保肥的效果， 1-3°C時(shí)養(yǎng)分釋放量較大，當(dāng)溫度升至5°C時(shí)，養(yǎng)分釋放量顯著減小，當(dāng)溫度達(dá)到25-30°C 時(shí)，養(yǎng)分釋放量降至10% W下，因此，本發(fā)明提供的溫敏型包膜材料在低溫環(huán)境下具有肥料 緩釋效果，可選擇溫度適宜的春夏秋季人工施用該肥料或播種時(shí)施下該肥，增加施肥時(shí)間 的可選擇性并減少重復(fù)施肥，該肥料的養(yǎng)分在冬季較冷環(huán)境下釋放，其特別適用于冬季作 物的生長(zhǎng)。
[0040] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種溫敏型包膜材料，其特征在于，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的各原料組成：聚苯醚6-10%，聚環(huán)氧丙烷40-55%，交聯(lián)劑0.2-5%，余量為甘油三月桂酸酯。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫敏型包膜材料，其特征在于，所述聚苯醚的重均分子量 為2000-3000,所述聚環(huán)氧丙烷的重均分子量為2000-20000。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種溫敏型包膜材料，其特征在于，所述交聯(lián)劑為N，N'_亞甲 基雙丙烯酰胺和丙三醇中的一種或者兩種任意比例的混合。4. 一種溫敏型緩控釋肥料，其特征在于，由肥料核芯和包覆所述肥料核芯的溫敏型包 膜組成，所述肥料核芯為水溶性顆粒肥料，所述溫敏型包膜由權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的 溫敏型包膜材料制成。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種溫敏型緩控釋肥料，其特征在于，所述溫敏型包膜的厚度 為0·1-0·25mm〇6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種溫敏型緩控釋肥料，其特征在于，所述水溶性顆粒肥料為 單一肥料、復(fù)合肥料或復(fù)混肥料。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種溫敏型緩控釋肥料，其特征在于，所述水溶性顆粒肥料的 粒徑為2_5mm。8. -種如權(quán)利要求5至7任一項(xiàng)所述的溫敏型緩控釋肥料的制備方法，其特征在于，包 括如下步驟:將所述溫敏型包膜材料溶于適量氯仿中得包膜材料溶液;將所述包膜材料溶 液噴射成霧狀與所述水溶性顆粒肥料充分接觸，所述水溶性顆粒肥料表面由所述包膜材料 溶液形成均勻的包覆層，加熱固化，氯仿蒸發(fā)并循環(huán)利用，所述包覆層在所述水溶性顆粒肥 料表面固化成膜，冷卻，即得所述溫敏型緩控釋肥料。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種溫敏型緩控釋肥料的制備方法，其特征在于，所述包膜材 料與所述氯仿的用量比例為10-20g:50mL，所述包膜材料溶液與所述水溶性顆粒肥料的重 量比例為3-6:40。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種溫敏型緩控釋肥料的制備方法，其特征在于，所述加熱 固化的具體條件為:在70-75 °C下，持續(xù)烘干1 _2h。
【文檔編號(hào)】C05G3/00GK106083336SQ201610420250
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日 公開(kāi)號(hào)201610420250.X, CN 106083336 A, CN 106083336A, CN 201610420250, CN-A-106083336, CN106083336 A, CN106083336A, CN201610420250, CN201610420250.X
【發(fā)明人】徐祖順, 李慶, 張淑來(lái), 龐龍, 童豪, 栗靜
【申請(qǐng)人】湖北大學(xué)