一種s型包膜控釋肥及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種S型包膜控釋肥及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]肥料是作物的糧食，肥料(尤其是化肥)對(duì)滿足全球日益增加的人口所需的糧食和纖維作出了重大貢獻(xiàn)，據(jù)估計(jì)，肥料對(duì)糧食作物增產(chǎn)中的貢獻(xiàn)約為40% -50%。近年來(lái)，因生產(chǎn)中不合理的施肥方式(施肥量和施肥方法)導(dǎo)致的肥料利用率偏低、資源浪費(fèi)和環(huán)境污染正逐漸引起廣大學(xué)者、政府和社會(huì)各界對(duì)上述問(wèn)題的關(guān)注和憂慮。
[0003]科學(xué)施肥是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保障措施之一，為了提高肥料利用率，除了繼續(xù)大力推廣平衡施肥及按需施肥等措施外，開(kāi)發(fā)新型化肥品種和高效施肥技術(shù)是當(dāng)前科學(xué)施肥研宄的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，其中緩控釋肥料研制與開(kāi)發(fā)為解決化肥利用率低的問(wèn)題提出了新的思路和途徑。在各種緩控釋肥料中，聚合物包膜控釋肥又以養(yǎng)分精確控制釋放而更宜滿足作物生長(zhǎng)期的養(yǎng)分需求，因此，近年來(lái)聚合物包膜控釋肥的發(fā)展速度非?？臁?br>[0004]包膜控釋肥按其養(yǎng)分釋放模式分為直線釋放(L型)和延遲釋放(S型)兩類，相對(duì)于常規(guī)L型控釋肥養(yǎng)分勻速釋放的特點(diǎn)，S型控釋肥的養(yǎng)分釋放模式由養(yǎng)分溶出量極低的抑制期和養(yǎng)分快速釋放的釋放期組成。由于多數(shù)作物對(duì)養(yǎng)分的需求符合S型特征，因此S型控釋肥較L型控釋肥更能吻合作物的吸收規(guī)律，真正做到養(yǎng)分釋放與作物吸收同步，從而實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分利用效率的最大化和環(huán)境友好。另外，由于S型控釋肥的初期養(yǎng)分溶出量極少，因此在某些作物上大量施用這種肥料時(shí)，可以直接將其與種子或根系接觸施用，從而進(jìn)一步促進(jìn)作物根系對(duì)溶出養(yǎng)分的高效吸收，其應(yīng)用也同時(shí)帶來(lái)了施肥技術(shù)的革命如同穴施肥。
[0005]針對(duì)生產(chǎn)中對(duì)這種高效控釋肥的強(qiáng)烈需求，上世紀(jì)九十年代以來(lái)，以日本窒素公司(ChiSS0C0.，Ltd)為代表的一些日本公司相繼開(kāi)發(fā)出了具有延遲釋放特征(S型)的聚烯烴包衣肥料并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，而且陸續(xù)有一批S型控釋肥制造的專利公開(kāi)，如JP2002-234790, CN 1749220A，JP 2004-217434，JP 2000-185991。
[0006]從S型控釋肥包膜材料配比可以看出，包膜層物質(zhì)由兩部分組成，一部分是控制物質(zhì)樹(shù)脂成分，另一部分是輔助材料礦物粉和谷物淀粉。各種包膜產(chǎn)品所用輔料變化不大，主要區(qū)別在于樹(shù)脂的選擇上。如JP 2002-234790專利中使用了四種聚合物樹(shù)脂，分別是①低分子聚乙烯:重均分子量為910，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為2.3g/10min ;②一種熱塑性彈性體樹(shù)脂:重均分子量130，000，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為0.5g/10min 低密度聚乙烯:重均分子量74，000 ;④乙烯-醋酸乙烯共聚物，重均分子量205，000。所用材料中以前三種樹(shù)脂為主要材料。
[0007]日本窒素公司在中國(guó)公開(kāi)的S型包膜專利CN1749220A，所用樹(shù)脂材料如下:①低密度乙烯均聚物:重均分子量在100，000-300，000之間，且重均分子量與數(shù)均分子量之比為3-6 ;其中分子量小于10，000的成份為3%以下；熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為0.l-2g/10min乙烯-醋酸乙烯共聚物:重均分子量50，OOOo其中主要材料為低密度聚乙烯均聚物。
[0008]日本專利JP 2004-217434公開(kāi)了一種S型釋放的包膜顆粒鉀肥的制造方法。所用材料有①低密度聚乙烯:重均分子量74，000，水蒸汽透過(guò)率為0.016g/cm2.d.，熔點(diǎn)140°C ；②乙烯-醋酸乙烯共聚物:水蒸汽透過(guò)率為0.083g/cm2.d，重均分子量205，000。
[0009]日本專利JP 2000-185991公開(kāi)了一種顆粒肥料S型釋放的樹(shù)脂材料配方。所用樹(shù)脂材料只有一種為低密度聚乙烯:密度0.922g/cm2，熔體質(zhì)量流動(dòng)速率為7.0g/10min。
[0010]專利CN200810113258.7公開(kāi)了一種顆粒肥料S型釋放的樹(shù)脂材料配方。所用樹(shù)脂材料有廢舊聚苯乙烯泡沫、低密度聚乙烯和線性低密度聚乙烯組成。
[0011]以上各個(gè)專利所用輔料成分差異不大，以滑石粉和淀粉為主。
[0012]上述專利中所用材料以聚乙烯或聚乙烯類材料與廢舊塑料配伍為主，在嚴(yán)格選擇包衣肥料核芯外形的基礎(chǔ)上，應(yīng)用不同的工藝控制與設(shè)備均能生產(chǎn)出具有S型釋放曲線的包衣產(chǎn)品。其主要區(qū)別在于包膜材料的配方。上述各S型控釋肥料的存在的主要缺點(diǎn)是對(duì)每種樹(shù)脂材料有嚴(yán)格的性質(zhì)要求或材料配方比較復(fù)雜，有些甚至是化工企業(yè)的中間產(chǎn)品，一般情況下不容易得到，此外，肥料施用后殘膜在土壤中降解所需時(shí)間也非常長(zhǎng)，不利于環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的是提供一種S型包膜控釋肥及其制造方法。
[0014]本發(fā)明提供了一種控釋肥料，包括肥料顆粒和包裹在所述肥料顆粒表面的包膜層；其特征在于:所述包膜層由內(nèi)包膜層和外包膜層組成；
[0015]其中，所述內(nèi)包膜層是以聚丙烯、石灰松香和無(wú)機(jī)礦物粉末為原料制得；
[0016]構(gòu)成所述外包膜層的材料為聚丙烯；
[0017]所述聚丙烯的總質(zhì)量份為30-60份，所述石灰松香的質(zhì)量份為10-30份，所述無(wú)機(jī)礦物粉末的質(zhì)量份為15-50份；
[0018]所述內(nèi)包膜層中聚丙烯的用量占聚丙烯總用量的75% -90%。
[0019]上述控釋肥料中，所述肥料顆粒的質(zhì)量份為80-94份，具體為90-94份；
[0020]所述包膜層的質(zhì)量份為6-20份，具體為6-10份。
[0021]所述內(nèi)包膜層的質(zhì)量份具體可為75-90份；
[0022]所述外包膜層的質(zhì)量份具體可為10-25份。
[0023]更具體的，上述內(nèi)包膜層可由如下質(zhì)量份的各原料制得:
[0024]聚丙烯720份、石灰松香400份、滑石粉800份；
[0025]或由如下質(zhì)量份的各原料制得:
[0026]聚丙烯600份、石灰松香300份、沸石粉750份；
[0027]或由如下質(zhì)量份的各原料制得:
[0028]聚丙烯750份、石灰松香480份、滑石粉1020份；
[0029]或由如下質(zhì)量份的各原料制得:
[0030]聚丙烯1200份、石灰松香300份、滑石粉900份；
[0031]所述聚丙烯具體可為回收聚丙烯顆粒；
[0032]所述石灰松香是由松香的松香酸與不足量消石灰起反應(yīng)而生成含有部分未皂化松香的鈣皂；
[0033]所述石灰松香的酸值為80-100，具體可為100 ；
[0034]所述無(wú)機(jī)礦物粉末選自滑石粉、硅藻土、碳酸鈣、硅灰石、膨潤(rùn)土和沸石粉中的至少一種；
[0035]所述無(wú)機(jī)礦物粉末的粒徑為1500目-3000目；
[0036]所述肥料顆粒具體可選自尿素、氯化鉀、硫酸鉀、二元復(fù)合肥和三元復(fù)合肥顆粒中的至少一種；其中，所述三元復(fù)合肥具體可為由氮磷鉀的質(zhì)量比為15:15:15的復(fù)合肥；所述氮元素的質(zhì)量以氮計(jì)，磷元素的質(zhì)量以五氧化二磷，鉀元素的質(zhì)量以氧化鉀計(jì)。
[0037]所述肥料顆粒的粒徑為2mm-4mm，具體為3mm-4mm。
[0038]所述控釋肥料的養(yǎng)分釋放曲線為S形曲線。
[0039]所述控釋肥料的包膜率為5%-9%，具體可為5.6%、7.1 %、8.2%、8.7% ；
[0040]所述控釋肥料的控釋期為40天至180天，具體可為50天、60天、80天或120天。
[0041]本發(fā)明還提供了一種制備所述控釋肥料的方法，包括如下步驟:
[0042]I)將前述本發(fā)明提供的任一所述構(gòu)成內(nèi)包膜層的原料按照配比于有機(jī)溶劑中加熱至105°C _115°C混勻，得到內(nèi)包膜液；
[0043]2)將前述本發(fā)明提供的任一所述構(gòu)成外包膜層的原料于有機(jī)溶劑中加熱至1050C _115°C混勻，得到外包膜液；
[0044]3)將步驟I)所得內(nèi)包膜液噴涂到所述肥料顆粒表面成形成內(nèi)包膜層后，再噴涂步驟2)所得外包膜液形成外包膜層后，干燥除去所述有機(jī)溶劑，得到所述控釋肥料。
[0045]上述方法中，所述有機(jī)溶劑均為四氯乙烯；
[0046]所述噴涂的方法包括如下步驟:將所述肥料顆粒置于包衣塔中，并從所述包衣塔底部鼓入溫度為85-110°C的熱風(fēng)使所述肥料顆粒處于流動(dòng)狀態(tài)，然后將溫度為105-115°C的內(nèi)包膜液或外包膜液噴到處于流動(dòng)狀態(tài)的所述肥料顆粒表面。
[0047]具體的，從所述包衣塔底部鼓入的熱風(fēng)的風(fēng)壓為1800_3000Pa，風(fēng)速為10_12m/s，風(fēng)量為30-50m3/min，具體可為40-50m3/min。風(fēng)速和風(fēng)壓是指包衣塔底部入口處的數(shù)值。
[0048]本發(fā)明提供的控釋肥料，是由廢舊聚丙烯顆粒和石灰松香形成的配方包膜而成，并且采用雙層包膜方法，控釋肥的養(yǎng)分釋放不僅在初期具有優(yōu)異的養(yǎng)分阻控功能，而且其養(yǎng)分釋放曲線為典型的S形曲線，智能化控制養(yǎng)分釋放時(shí)間和數(shù)量，滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不同需求，如育苗接觸施肥和一次性施肥。此外，廢舊聚丙烯和石灰松香相對(duì)降解速度較快，殘膜在土壤中存留時(shí)間較短。
[0049]本發(fā)明提供的制備S型控釋肥的方法，應(yīng)用市場(chǎng)上能夠廣泛獲得的包衣材料，使用的材料成本低、易降解，操作簡(jiǎn)便，利用包衣塔對(duì)肥料顆粒進(jìn)行包膜，并設(shè)置了鼓風(fēng)溫度、風(fēng)速、噴液流量等參速，使包膜更加均勻，表明光滑一致。
[0050]本發(fā)明提供的控釋肥料，由于能夠充分發(fā)揮養(yǎng)分供應(yīng)與作物養(yǎng)分吸收的同步性，可以大幅度地提高氮肥的利用效率從而減少氮素養(yǎng)分流失到環(huán)境中，對(duì)于防治農(nóng)田面源污染具有重要意義。
【附圖說(shuō)明】
[0051]圖1為本發(fā)明包膜控釋肥生產(chǎn)裝置示意圖。
[0052]圖2為溶解罐示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。所述方法如無(wú)特別說(shuō)明均為常規(guī)方法。所述原材料如無(wú)特別說(shuō)明均能從公開(kāi)商業(yè)途徑獲得。
[0054]為解決基于普通控釋肥存在前期釋放超過(guò)作物需求而后期又存在供肥不足的問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)包膜材料做了大量的篩選和配伍工作，發(fā)現(xiàn)了由廢舊聚丙烯顆粒和石灰松香形成的配方并采用雙層包膜方法，用于包膜不僅能促使膜層與顆粒表面結(jié)合緊密，而且具有優(yōu)異的養(yǎng)分阻控功能和S型養(yǎng)分釋放曲線。以下述實(shí)施例為例，說(shuō)明本發(fā)明選擇了包膜的材料和以合理比例混和溶解分散均勻后，涂敷廢料顆粒得到的包膜肥料的效果O
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