專利名稱：物理、化學雙控型聚合物包膜控釋肥料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于肥料控釋技術領域，特別涉及一種“物理、化學雙控型”聚合物包膜控釋肥料及其制備方法。
背景技術：
化肥有著易溶、速效的優(yōu)點，同時也存在很大的缺陷，化肥的過量使用，帶來了大量的養(yǎng)分流失，并導致一系列的資源、環(huán)境問題，所以發(fā)展控釋肥成為肥料發(fā)展的一個必然趨勢。目前控釋肥料的研究方向包括環(huán)境友好型的包膜材料、降低控釋肥料成本和肥料的多功能化研究等。控釋肥料在保持其控制養(yǎng)分緩慢釋放的基礎上，正在不斷的向多功能化發(fā)展，提 高肥料的總和效應。目前多功能控釋肥的主要有以下幾種形式(I)多種肥料混合制作肥芯或以復合肥為核芯，進行包膜(200410021079. 2，200710080227. 1,200810015602. 9)。該種肥料的目的在于一次性施肥，滿足作物多種元素需求，同時滿足作物整個生長期的需求，減少了大量的施肥勞動和對作物的傷害。另一個實例為中國農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料研究所以風化煤腐植酸等為包膜劑包裹復合肥制作雙控復合型控釋肥料，核芯的多種養(yǎng)分具有緩釋性能，而且包裹層也具有養(yǎng)分緩釋性能(200510051250. 9)。(2)通過添加化學抑制劑獲得多種功能，該種肥料通過抑制劑的作用達到土壤生物調節(jié)或者肥料釋放調節(jié)的功能。2001年中國科學院沈陽應用生態(tài)研究所申請專利(01133415. 0)，在肥芯中添加脲酶抑制劑和/或硝化抑制劑，既可以滿足對土壤生物抑制，又能起到氮肥控釋的功效。(3)以保水劑等材料為包裹劑包裹肥芯，可以制備出具有保水控釋雙重功能的保水控釋肥料，而且保水劑還具有改良土壤的作用(200410050219. 9，200710052235. 5，200910081289. 3,201110275712. O,201110275715. 4)。石家莊天源淀粉衍生物有限公司以丙烯酸、丙烯酰胺、玉米粉、膨潤土等制備了一種緩釋劑，添加制備緩釋肥或者緩釋藥，不影響肥、藥質量和性能，可以起到吸肥保肥、吸藥保藥與吸水保水作用，是一種多功能的緩釋劑(200610012360. 9)。(4)將殺蟲劑、生物活性物等與緩釋肥結合，制備具有養(yǎng)分控釋及其他作用的多功能控釋肥。這些功能性物質也可以通過造?；蛘邏浩确绞脚c肥料一起制備具有多功能的控釋肥料(200310109321.7,200910037633. 9)。在上述的肥料多功能化的研究中，集中在肥料核心造粒成分的多元化以及采用了多次包膜的方法，來實現(xiàn)肥料功能的最終多元化。但是，以上制備的肥料在水中溶解較快，其養(yǎng)分釋放期普遍較短，很難達到緩/控釋的效果，難以為作物后期生長提供養(yǎng)分。而作為作物生長調節(jié)劑的萘乙酸、脫落酸、水楊酸等與控釋肥料的結合還鮮有報道。并且這類物質與控釋肥料的結合方式目前只停留在混合、載體截留等手段，沒有化學鍵合方式控釋這類物質的相關報道。載體結合或者混合等手段對目標物的控釋效果較差，釋放速率的控制很難實現(xiàn)，不能達到長時間的緩慢釋放，沒有長時有效?；瘜W鍵合的作物生長調節(jié)劑釋放速率可控，作用時間長。因此研發(fā)兼有良好釋放性能和多功能的肥料是控釋肥料發(fā)展的重要方向。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種“物理、化學雙控型”聚合物包膜控釋肥料及其制備方法。本發(fā)明提供的聚合物包膜控釋肥料，由顆粒肥料和包裹在顆粒肥料表面的聚合物膜組成；其中，所述聚合物膜占所述聚合物包膜控釋肥料總重的39Γ15% ；所述聚合物膜占所述聚合物包膜控釋肥料總重的3 15% ； 構成所述聚合物膜的物質為重復結構單元為
權利要求
1.一種聚合物包膜控釋肥料，由顆粒肥料和包裹在顆粒肥料表面的聚合物膜組成；其特征在于所述聚合物膜占所述聚合物包膜控釋肥料總重的3 15% ； 構成所述聚合物膜的物質為重復結構單元為
2.根據(jù)權利要求I所述的肥料，其特征在于所述C1-C8的烷基為甲基或乙基或正丙基或異丙基或正丁基；所述聚合物的數(shù)均分子量為10，107，優(yōu)選IO5IO7 ;所述聚合物膜的玻璃化轉變溫度為-25 80°C，優(yōu)選4(T60°C ； 所述顆粒肥料的粒徑為2 4mm。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的肥料，其特征在于所述聚合物按照包括如下步驟的方法制備而得將丙烯酸類單體和/或丙烯酸酯類單體與溶劑和引發(fā)劑混勻進行聚合反應，反應完畢得到聚丙烯酸酯后，再加入植物生長調節(jié)劑、脫水劑和催化劑進行催化脫水縮合反應，反應完畢得到權利要求I或2所述聚合物。
4.根據(jù)權利要求3所述的肥料，其特征在于所述丙烯酸類單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸和羥乙基丙烯酸中的至少一種；所述丙烯酸酯類單體選自丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯中的至少一種； 所述溶劑由重量比為0-80 0-80 0-80的乙酸乙酯、乙酸丁酯和環(huán)己烷組成，所述乙酸乙酯、乙酸丁酯和環(huán)己烷的重量均不為O ; 所述弓I發(fā)劑選自過氧化苯甲酰和偶氮二異丁腈中的至少一種； 所述脫水劑為二環(huán)己基碳二亞胺； 所述催化劑為4- 二甲氨基吡啶； 所述植物生長調節(jié)劑選自α-萘乙酸、生長素、赤霉素、脫落酸、水楊酸和茉莉酸中的至少一種； 所述丙烯酸類單體或丙烯酸酯類單體、溶劑和引發(fā)劑的重量份數(shù)比為2(Γ70 20^80 O.005 O. 2，優(yōu)選 40 60:40 60:0. 005 O. I ； 所述聚合反應步驟中，溫度為7(T90°C，優(yōu)選8(T90°C，時間為2 小時，優(yōu)選4 7小時；所述聚合反應在惰性氣氛中進行；所述惰性氣氛為氮氣氣氛； 所述聚丙烯酸酯、植物生長調節(jié)劑、脫水劑和催化劑的重量份數(shù)比為4(Γ80 :(Γ20 (ΓΙΟ :0 2，優(yōu)選5(Γ70 :5 10 :2 7 0. 5 I ;所述催化脫水縮合反應步驟中，溫度為常溫，時間為5 10小時。
5.一種制備權利要求1-4任一所述聚合物包膜控釋肥料的方法，包括如下步驟 I)將丙烯酸類單體和/或丙烯酸酯類單體與溶劑和引發(fā)劑混勻進行聚合反應，反應完畢得到聚丙烯酸酯后，再加入植物生長調節(jié)劑、脫水劑和催化劑進行催化脫水縮合反應，反應完畢得到權利要求I或2所述聚合物； 2)將所述步驟I)所得聚合物與所述步驟I)所用溶劑、填料和助劑混勻得到聚合物包膜液后，于包膜塔中鼓入熱風使顆粒肥料處于流動狀態(tài)，將所述聚合物包膜液均勻噴涂到所述顆粒肥料表面，干燥得到所述聚合物包膜控釋肥料。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟I)中，所述丙烯酸類單體選自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸和羥乙基丙烯酸中的至少一種；所述丙烯酸酯類單體選自丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯中的至少一種； 所述溶劑由重量比為0-80 0-80 0-80的乙酸乙酯、乙酸丁酯和環(huán)己烷組成，所述乙酸乙酯、乙酸丁酯和環(huán)己烷的重量均不為O ; 所述弓I發(fā)劑選自過氧化苯甲酰和偶氮二異丁腈中的至少一種； 所述脫水劑為二環(huán)己基碳二亞胺； 所述催化劑為4- 二甲氨基吡啶； 所述植物生長調節(jié)劑選自α-萘乙酸、生長素、赤霉素、脫落酸、水楊酸和茉莉酸中的至少一種。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的方法，其特征在于所述步驟I)中，所述丙烯酸類單體或丙烯酸酯類單體、溶劑和引發(fā)劑的重量份數(shù)比為2(Γ70 20^80 0. 005 0. 2，優(yōu)選40^60:40^60:0. 005 O. I ； 所述聚合反應步驟中，溫度為7(Γ90 V，優(yōu)選8(Γ90 V，時間為2 小時，優(yōu)選4 7小時；所述聚合反應在惰性氣氛中進行；所述惰性氣氛為氮氣氣氛； 所述聚丙烯酸酯、植物生長調節(jié)劑、脫水劑和催化劑的重量份數(shù)比為4(Γ80 :(Γ20 (ΓΙΟ :0 2，優(yōu)選5(Γ70 :5 10 :2 7 0. 5 I ;所述催化脫水縮合反應步驟中，溫度為常溫，時間為5 10小時。
8.根據(jù)權利要求5-7任一所述的方法，其特征在于所述步驟2)中，所述填料選自石蠟、滑石粉、沸石粉和膨潤土中的至少一種，其中石蠟占聚合物膜材的重量比為(Γ0. 03，滑石粉占聚合物膜材的重量比為(Γ0. 02，沸石粉占聚合物膜材的重量比為(Γ0. 01，膨潤土占聚合物膜材的重量比為(Γ0. 02； 所述助劑選自甲基異丁基酮、三甲基環(huán)己酮和二乙二醇單丁醚中的至少一種，其中甲基異丁基酮占聚合物膜材的重量比為(Γ0. 03，三甲基環(huán)己酮占聚合物膜材的重量比為(Γ0. 02，二乙二醇單丁醚占聚合物膜材的重量比為(Γ0. 02 ； 所述填料和助劑的用量均不為O ; 所述顆粒肥料選自尿素、碳酸銨、硝酸銨、硫酸銨、氯化鉀、硝酸鉀、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨或復合肥中的至少一種。
9.根據(jù)權利要求5-8任一所述的方法，其特征在于所述步驟2)中，所述聚合物膜的用量為所述聚合物包膜控釋肥料總重的3 15% ;所述填料的用量為所述聚合物膜重量的(Γ8% ;所述助劑的用量為所述聚合物膜重量的0-8% ;所述填料和助劑的用量均不為O ; 所述噴涂步驟中，霧化壓力為T5kPa，溫度為5(T70°C ;所述干燥步驟中，溫度為7(T90°C，優(yōu)選7(T80°C，時間為5 30分鐘，優(yōu)選10 20分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種物理、化學雙控型聚合物包膜控釋肥料及其制備方法。該肥料由顆粒肥料和包裹在顆粒肥料表面的聚合物膜組成；其中，聚合物膜占所述聚合物包膜控釋肥料總重的3~15%；構成聚合物膜的物質為重復結構單元為式I所示、端基為甲基的聚合物，其中，R選自H、C1-C8的烷基和萘乙基中的至少一種，R’選自氫和C1-C8的烷基中的至少一種。該包膜材料具有良好的成膜性能，對肥料核心顆粒中的氮素、磷素、鉀素等具有良好的物理控釋性能，同時可以在土壤環(huán)境中實現(xiàn)化學活性物質例如α-萘乙酸、生長素、赤霉素、脫落酸、水楊酸、茉莉酸等的釋放功能。此種控釋肥料包膜工藝成熟，采用流化床包膜方法，投資成本低，可行性強。式I。
文檔編號C08F220/06GK102942415SQ20121046052
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權日2012年11月15日
發(fā)明者胡樹文, 邱小云, 陶樹明, 朱大才 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學