包膜緩控釋肥及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及材料與肥料技術領域，尤其涉及一種包膜緩控釋肥及其制備方法。
【背景技術】
[0002]由于傳統(tǒng)化肥當季利用率低下，造成大量的養(yǎng)分被釋放到空中或者殘留于土壤中，帶來嚴重的環(huán)境污染。農(nóng)業(yè)化肥的不合理施用已經(jīng)成為面源污染的元兇，同時，帶來了土壤結(jié)構變劣、地表水富營養(yǎng)化、地下水和蔬菜中硝態(tài)氮含量超標、氧化亞氮排放量增加等等問題。
[0003]緩控釋肥通過提高肥料利用率，增產(chǎn)增效、降低養(yǎng)分揮發(fā)和流失，可對面源污染的治理起到極為重要的作用。緩控釋肥料是一種根據(jù)作物不同生長階段對營養(yǎng)需求而釋放養(yǎng)分的新型肥料，作為一種高新技術產(chǎn)品，利用控制養(yǎng)分的釋放時間與速度達到提高肥料利用率的難題。其重大意義在于提高化肥利用率，減少化肥用量，節(jié)約大量資源;減少農(nóng)業(yè)的面源污染，利于生態(tài)文明社會建設;減少施肥次數(shù)，節(jié)省勞動力，增加農(nóng)民收入;可減輕農(nóng)作物病害，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，促進食品安全，從而達到高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的目的。因此緩控釋肥料被稱為“21世紀新型環(huán)保肥料”，成為人類化肥工業(yè)發(fā)展的方向。20世紀70年代，研究方向主要為尿素-甲醛縮合物、聚烯類等作為包裹肥料膜，肥料中攙雜(添加)其他難溶物、添加劑、抑制劑生產(chǎn)緩釋肥料，異丁叉二脲和正丁叉二脲縮合物緩釋肥料的研究方面;20世紀80年代，緩控釋氮肥開始走多元化道路，主要是對硫磺、聚乙烯、磷酸鎂銨等作為包裹肥料膜材料方面的研究；到了 20世紀90年代緩釋肥趨于成熟，對有機高分子聚合物包裹膜分解過程的研究；目前，緩控釋肥料的研究主要集中在包膜新材料的研發(fā)、新型化學合成緩釋肥料合成工藝方法的研究及新型緩控釋肥料長期應用對環(huán)境影響方面的研究等。
[0004]無機(礦)物作為包膜材料的優(yōu)點是材料來源廣泛、價格低，肥料養(yǎng)分釋放完了以后，殘留在土壤中空殼能夠自行破碎，不僅對土壤環(huán)境無污染而且還有改善土壤結(jié)構、提供某些微量元素的作用；其缺點是緩釋效果差，養(yǎng)分含量低，未能真正達到緩釋養(yǎng)分的目的。有機高分子聚合物作為包膜材料大多以苯類和有機氯作為溶劑，不僅污染環(huán)境，價格昂貴，生產(chǎn)工藝復雜，而且更為嚴重的是，此類包膜肥料養(yǎng)分釋放殆盡(到一定程度)以后，殘留在土壤中的有機高分子聚合物降解緩慢甚至不降解，長期下去，會破壞土壤結(jié)構對農(nóng)作物生長造成不利的影響。另一方面，采用無溶劑的聚氨酯作為包膜材料，同樣存在聚氨酯的降解性問題，如果長期使用難以降解的包膜材料，必然會給土壤帶來嚴重的環(huán)境問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]綜上所述，本發(fā)明的目的在于提供一種具有可降解包膜材料，友好環(huán)境的包膜緩控釋肥及其制備方法。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)，一種包膜緩控釋肥，其特征在于:包括作為核體的肥料和包覆于所述肥料表面的包覆膜層，所述包覆膜層由包括聚醚多元醇、生物降解劑、光敏劑和固化劑進行固化反應形成;其中，所述生物降解劑占所述聚醚多元醇質(zhì)量比例范圍為大于0%，小于或等于20% ;所述光敏劑占所述聚醚多元醇質(zhì)量比例范圍為大于0%，小于或等于1%，所述聚醚多元醇與所述固化劑的質(zhì)量比為3:7?7:3。
[0007]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的包膜緩控釋肥，通過添加生物降解劑、光敏劑促進無溶劑包膜材料的降解，降低包膜材料對環(huán)境的污染；同時降低了包膜材料的制造成本，進而降低了緩控釋肥的成本;其中生物降低劑還能夠被土壤中被緩慢分解，提供土壤微生物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，加速土壤修復和促進植物快速生長。
[0008]本發(fā)明還提供包膜緩控釋肥的制備方法，制備方法具體步驟如下:
[0009]將肥料預熱至70°C?90°C后恒溫；
[0010]將所述聚醚多元醇、所述生物降解劑、所述光敏劑進行混料處理后噴涂至預熱處理后的所述肥料表面，在所述肥料表面形成預包覆膜層；
[0011 ]將所述固化劑噴涂至所述預包覆膜層表面，進行無溶劑的原位聚合反應，形成所述包覆膜層。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的包膜緩控釋肥的制備方法，制備過程簡單，容易操控，環(huán)保安全。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的實現(xiàn)進行詳細的描述。
[0015]—方面，本發(fā)明實施例提供一種包膜緩控釋肥。在一實施例中，包膜緩控釋肥，包括作為核體的肥料和包覆于所述肥料表面的包覆膜層，包覆膜層由包括聚醚多元醇、生物降解劑、光敏劑和固化劑進行固化反應形成;其中，生物降解劑占聚醚多元醇質(zhì)量比例范圍為大于0%，小于或等于20% ;光敏劑占聚醚多元醇質(zhì)量比例范圍為大于0%，小于或等于1%，聚醚多元醇與固化劑的質(zhì)量比為3:7?7:3。
[0016]優(yōu)選地，包覆膜層還包括拋光劑，拋光劑占包覆膜層質(zhì)量比例范圍為大于0%，小于或等于0.5%;拋光劑為微晶石蠟、聚乙烯蠟、石油樹脂以及EVA蠟中的一種或多種，拋光劑的粒徑為20?100目。拋光劑對包膜肥料表面進行圓潤，保證肥料在使用期的緩釋效果。
[0017]優(yōu)選地，生物降解劑為淀粉、纖維素、甲殼素、木質(zhì)素、膠原蛋白、聚乳酸類、聚羥基烷酸酯類、聚己內(nèi)酯類、聚碳酸亞丙酯類、聚丁二酸丁二醇酯類及聚對苯二甲酸丁二醇酯類中的一種或多種;和/或所述光敏劑為偶氮二異丁腈、硫醇、鹵化銀、核黃素、氧化鋅中的一種或多種。生物降解劑的作用是能夠在土壤微生物作用下的緩慢降解，提供土壤微生物生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)、同時通過緩慢降解而釋放有機、無機營養(yǎng)物質(zhì)，實現(xiàn)對土壤營養(yǎng)物質(zhì)的長期有效，促進植物持續(xù)快速生長;光敏劑的作用是在加快包覆膜層的后期的降解，降低殘余的包覆膜層對環(huán)境的危害。
[0018]優(yōu)選地，作為核體的所述肥料的粒徑為1?5mm。有利于包覆膜層附著于肥料顆粒的表面。
[0019]優(yōu)選地，所述聚醚多元醇羥值范圍在80?300mgK0H/g，黏度范圍在700?1500mpa.s/25°C ;和/或所述固化劑為多亞甲基多苯基多異氰酸酯，所述固化劑的異氰酸酯基-NCO重量含量范圍在35%?50%，平均官能度范圍在2?3。聚醚多元醇比例過高，反應速率慢，肥料顆粒表面成膜受影響，固化劑比例過高，會顯著加快反應速率，導致成膜不均勻，造成粘粒;包覆膜層占肥料的質(zhì)量的3%?7%，包覆膜層包覆均勻。
[0020]另一方面，本發(fā)明還提供包膜緩控釋肥的一種制備方法，制備方法具體步驟如下:
[0021]步驟SOI，將顆粒肥料置于轉(zhuǎn)鼓或流化床設備內(nèi)預熱，使顆粒肥料溫度達到70?90°〇后恒溫；
[0022]步驟S02，將聚醚多元醇、生物降解劑、光敏劑進行混料處理后噴涂至預熱處理后的肥料表面形成預包覆膜層；
[0023]步驟S03，將固化劑通過噴頭噴射到預包覆膜層的表面進行無溶劑的原位聚合反應；
[0024]步驟S04，反應固化后，重復上述步驟S02、S03操作2?5次，得到的包膜緩控釋肥；
[0025]步驟S05，將拋光粉加入包膜緩控釋肥中后進行拋光處理。
[0026]上述步驟S03中，霧化噴頭為壓力噴頭，壓力范圍在0.0OlMPa?0.7MPa，霧化速度為0.005?0.5kg/min；
[0027]實施例1
[0028]根據(jù)上述的各物質(zhì)重量組分配比，并按照上述制備方法制的包膜緩控釋肥，具體如下:稱取顆粒粒徑在1?5_的尿素顆粒lKg，置于包膜機中，并進行預熱，直至肥料顆粒溫度達到并保持在70?75°C;
[0029]稱取羥值為50mgK0H/g，黏度為500mpa.s/25°C的聚醚多元醇組分26.6g，添加2g的生物降解劑液體淀粉，添加0.2g的光敏劑納米氧化鋅，并與多元醇組分混合均勻，形成預包覆膜層；
[0030]固化劑為異氰酸酯基-NC0含量為60%，平均官能度范圍在2?3的改性芳香族異氰酸酯組分11.4g;
[0031]將預包覆膜層與固化劑各自加入到蠕動栗中，經(jīng)霧化噴頭(壓力范圍在0.0OlMPa?0.005MPa，霧化速度為0.005?0.01kg/min)依次涂布到步驟1預熱完畢的肥料顆粒表面，繼續(xù)加熱保溫進行原位聚合反應，待反應完畢1?2min后，再涂布相同的第二層，然后依次涂布至4%的包膜率，待包膜液固化后，轉(zhuǎn)動顆粒肥料10?12min，以利于反應完全，然后停止加熱，取出成品并倒入拋光機中，添加0.2g的80目微晶石蠟粉末，對肥料進行拋光處理，待肥料顆粒冷卻后裝袋，制得所述可降解包膜控釋肥；
[0032]根據(jù)HG/T4215-2011標準測定