專利名稱：一種復(fù)合膜控釋肥及其有機聚合物包衣材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過包衣實現(xiàn)養(yǎng)分控制釋放的控釋肥料及其包衣材料，確切地說是一種 復(fù)合膜控釋肥及其有機聚合物包衣材料。二、 背景技術(shù)控釋肥是一種可以精確控釋養(yǎng)分釋放的肥料，它的養(yǎng)分釋放完全可以按照作物對養(yǎng)分需 求的曲線設(shè)定，這不但減少了肥料前期施用過程的養(yǎng)分浪費，又能及時補充作物生產(chǎn)后期所 需的養(yǎng)分，因此控釋肥能大幅度的提高肥料的吸收利用率，達60~80%，而普通肥料平均利用 率只能達到33%。因此，控釋肥是化學(xué)肥料的一次革命，它不但提高了肥料的利用率，更能 減少化學(xué)肥料對環(huán)境的污染，節(jié)省施肥的人力物力。我國是世界第一大肥料使用國，據(jù)統(tǒng)計,2002年全世界化肥用量1. 42億噸,我國生產(chǎn)和 使用量為4629萬噸，超過世界總用量的1/3。肥料的養(yǎng)分平均利用率只有33%，可見肥料的 浪費是驚人的，因此，我國農(nóng)業(yè)迫切需要控釋肥的推廣與普及。控釋肥料通過無機肥料顆粒表面裹覆(包衣)聚合物而實現(xiàn)，包衣用的聚合物主要分為 兩大類， 一種是熱固性樹脂包衣肥料，包衣材料主要有醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯、氨基 樹脂、酚醛樹脂等；另一種是熱塑性樹脂包衣肥料，包衣材料主要是聚烯烴類樹脂包衣肥料。 熱固性控釋肥以荷蘭產(chǎn)的osmocote為代表，熱塑性控釋肥以日本產(chǎn)nutricote為代表，這 兩個品牌都行銷世界?？蒯尫蕪乃恼Q生之日開始， 一直穿上了貴族肥料的外衣，過高的包衣成本使它的價格 是普通肥料5 10倍，因此，只能限定它在花卉等高經(jīng)濟價值的植物上使用。我國迫切需要 低成本的控釋肥，以便它在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普及。以osmocote和nutricote為例， 一般包衣率要達到6~10%，包衣都采用溶劑工藝。生 產(chǎn)設(shè)備都需要有復(fù)雜的溶劑回收系統(tǒng)，不但造成設(shè)備投資過大，而且也容易造成生產(chǎn)過程中 的環(huán)境污染。采用溶劑工藝是不得以而為之的，這主要這兩種包衣技術(shù)都誕生于上世紀(jì)80 年代，當(dāng)時的材料技術(shù)還不能做到無溶劑的環(huán)保要求，必須加入溶劑才能達到裹覆肥料所需 的噴霧粘度。釆用溶劑工藝另一個缺點是，溶劑揮發(fā)過程中會在包衣材料表面留下很多肉眼 看不到的微孔，這就意味著必須增加包衣率才能達到更好的阻水效果，這樣就更加增大了肥 料的制造成本。三、發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供了一種低成本、工藝簡單、生產(chǎn)過程環(huán)保的無溶劑熱固性有機、無 機復(fù)合膜控釋肥料。所要解決的技術(shù)問題是將有機聚合物膜與無機肥料隔離。本發(fā)明所稱的復(fù)合膜控釋肥，包括無機復(fù)合肥或尿素及其外包覆的無機和有機聚合物包 衣膜，與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別是在有機聚合物包衣膜與無機復(fù)合肥或尿素之間有一層無機聚合物 四水八硼酸鈉(Na2B8013 4H20)隔離膜，或者說在無機復(fù)合肥或尿素外包覆四水八硼酸鈉無 機聚合物隔離膜，在該隔離膜外再包覆有機聚合物包衣膜。此無機聚合物層不但有效阻隔聚 氨酯或環(huán)氧樹脂與復(fù)合肥或尿素的銨根或氨基反應(yīng)，而且可以提高復(fù)合肥和尿素的含硼量， 并且使復(fù)合肥表面更圓滑，提高有機聚合物控釋層的釋放效果。隔離膜四水八硼酸鈉與無機 復(fù)合肥或尿素的質(zhì)量比為0. 5~2. 0 : 100。所述的有機聚合物包衣膜材料選自聚氨酯或環(huán)氧樹脂熱固性樹脂材料。當(dāng)包衣膜材料為聚氨酯時，該聚氨酯由70~85%多亞甲基二異氰酸酯(粗MDI或聚合 MDI)、 8 18。/。聚醚多元醇G530、 3~6%丙三醇、3~6%二乙醇胺于85 95。C時聚合生成的聚氨 酯。優(yōu)選粗MDI75~80%、聚醚多元醇G530 10~15%、 4~5%丙三醇和二乙醇胺4~5%于85~95 。C時聚合生成的聚氨酯。各組分的百分比是根據(jù)聚氨酯體系總質(zhì)量計算的質(zhì)量百分比。所述 的粗MDI是指含2， 4' -二苯基甲垸二異氰酸酯(MDI)和4， 4'- 二苯基甲垸二異氰酸酯(MDI) 的混合二苯基甲烷二異氰酸酯。當(dāng)包衣膜材料為環(huán)氧樹脂時，該環(huán)氧樹脂由60 75。/。環(huán)氧樹脂E54或E51、 10~20%稀釋 劑H48 (三羥甲基丙烷三縮水甘油醚)和10~25%固化劑TZ-500于85~95°C時聚合生成的環(huán)氧 樹脂。優(yōu)選E54或E51 65~70%、稀釋劑H48 10~15%和固化劑TZ-500 15~20%于85~95°C 時聚合生成的環(huán)氧樹脂。各組分的百分比是根據(jù)環(huán)氧樹脂體系總質(zhì)量計算的質(zhì)量百分比。本復(fù)合膜控釋肥是這樣制備的1、 先將無機聚合物四水八硼酸二鈉(Na2B8013 4H20)和水計量，投入到帶加熱的容器 中，配成質(zhì)量濃度為30~50%，并升溫至70 9(TC。將該溶液送至空氣霧化噴霧系統(tǒng)，以霧 化的形式將該溶液均勻地噴涂到預(yù)熱至40 7(TC的無機復(fù)合肥或尿素顆粒上，同時，復(fù)合肥 或尿素在高效包衣機作連續(xù)低剪切運動，高效包衣機的熱空氣循環(huán)系統(tǒng)迅速蒸發(fā)掉溶液中的 水分，形成一層致密光滑的無機聚合物隔離膜。并且在此過程中，高效包衣機能有效地將肥 料的表面進行拋光，為下一部的裹覆有機聚合物包衣膜打下堅實的基礎(chǔ)。2、 有機聚合物包衣材料的配制 每次配制量按照肥料總質(zhì)量的1~2%;配制比例為(l)環(huán)氧樹脂E54或E51、稀釋劑H48、固化劑TZ-500的60~75%、 10~20%、 15~25% ; (2)粗MDI、聚醚多元醇G530、丙三醇、二乙醇胺分別占聚氨酯體系總質(zhì)量的 70~85%、 8~18%、 3~6%、 3~6%。同時攪拌混合均勻。3、將肥料繼續(xù)在高效包衣機里繼續(xù)加熱到70~9(TC，將配制好的有機聚合物包衣液每 次按肥料總質(zhì)量的1~2%分批泵入不斷運動的肥料表面，有機聚合物包衣體系迅速均勻分配 到每顆肥料的表面，約4 6分鐘，有機聚合物體系即在肥料表面固化為致密堅韌的膜，即 包衣膜。反復(fù)裹覆3~5次至包衣率達4~7%，包衣率即是環(huán)氧樹脂或聚氨酯體系與無機肥 料質(zhì)量的質(zhì)量百分比為4~7%，優(yōu)選5~6%，最后，加入肥料總質(zhì)量的0.5%的二甲基硅油以 防止肥料顆粒之間發(fā)生粘連，冷卻后，檢測合格即可包裝。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下(1) 無機聚合物層有效避免無機肥料與有機聚合物的反應(yīng)，降低了有機聚合物與肥料 反應(yīng)不必要的反應(yīng)損耗，同時，能夠補充植物所需的微量元素硼。有機聚合物包衣率僅為 4~7%，但肥料養(yǎng)分在25。C條件下釋放期分別為三個月(環(huán)氧樹脂)和六個月(聚氨酯)。(2) 包衣工藝采用無溶劑反應(yīng)層包衣技術(shù)，設(shè)備簡單，這不但大大降低了設(shè)備的投入 (僅為溶劑工藝的1/4—1/3),同時避免了溶劑在回收過程的浪費，安全環(huán)保。(3) 能耗低，同時可采用煤或柴油加熱，降低了包衣能源成^:。四

圖1.復(fù)合聚合物膜控釋肥料生產(chǎn)工藝流程1中A是將四水八硼酸二鈉溶解在容器中，溫度為70~90°C，濃度為30~50%; B是 將尿素或復(fù)合肥加入到包衣機中，預(yù)熱到40 7(TC; C是將四水八硼酸二鈉溶液送至空氣霧 化噴霧系統(tǒng)，以霧化的形式將該溶液均勻地噴涂到復(fù)合肥或尿素顆粒上，同時打開高效包衣 機的熱空氣循環(huán)系統(tǒng)，迅速蒸發(fā)掉溶液中的水分，待完全干燥后將肥料加熱至70~90°C。 D 是將聚氨酯或環(huán)氧樹脂按比例倒入容器中，混合均勻，逐步加入到包衣機中流動的肥料顆粒 上，約4一6分鐘，有機聚合物體系即在肥料表面固化為致密堅韌的膜。重復(fù)3 5次。E將 二甲基硅油加入包衣機中，以防止包衣后的肥料發(fā)生粘連；F是等肥料冷卻后檢測、包裝和 儲存。五具體實施方式
實施例1(1)將1公斤四水八硼酸二鈉投入到1公斤的水中并加熱，當(dāng)溫度升至9CTC并完全溶 解時，然后用空氣霧化噴嘴均勻地噴到已預(yù)熱到50'C的作連續(xù)運動的94公斤的尿素(2 4mrn)顆粒上，高效包衣機的轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分。同時打開高效包衣機的熱風(fēng)系統(tǒng)，迅速 蒸發(fā)包衣液中的水分，5分鐘后即可完全干燥。(2)然后將逐步將尿素加熱到75°C。將環(huán)氧樹脂E54或E51約1公斤、H48約0. 25公 斤、固化劑TZ-500 0.47混合均勻后，逐步加入到作連續(xù)運動的尿素顆粒表面上，約5分鐘 后，環(huán)氧樹脂體系即可在尿素表面固化成膜，此過程重復(fù)三次。使包衣率達5~6%。最后， 等膜完全干燥后，加入0.5公斤的二甲基硅油并分散均勻。肥料冷卻后，經(jīng)檢測合格即可包 裝。該樹脂包衣尿素的在25。C條件下釋放時間為三個月。實施例2(1) 將1公斤四水八硼酸二鈉投入到1公斤的水中并加熱，當(dāng)溫度升至90。C并完全溶 解時，然后用空氣霧化噴嘴均勻地噴到己預(yù)熱到5(TC的作連續(xù)運動的92公斤的15—15—15 復(fù)合肥(2 4mm)顆粒上，高效包衣機的轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分。同時打開高效包衣機的熱風(fēng)系統(tǒng)， 迅速蒸發(fā)包衣液中的水分，5分鐘后即可干燥完全。(2) 然后將逐步將復(fù)合肥加熱到80'C。將粗MDI約0.98公斤、聚醚多元醇G530約0. 2 公斤、丙三醇0.065公斤、二乙醇胺約0.065公斤混合均勻后，通過空氣霧化系統(tǒng)噴涂到連 續(xù)運動的肥料顆粒表面上，約3分鐘后，聚氨酯體系即可在肥料表面固化成膜，此過程重復(fù) 五次。使包衣率達5~6%。最后，等膜完全干燥后，加入0.5公斤的二甲基硅油并分散均勻。 肥料冷卻后，經(jīng)檢測合格即可包裝。該樹脂包衣復(fù)合肥的在25'C條件下釋放時間為六個月。
權(quán)利要求
1、一種復(fù)合膜控釋肥，包括無機復(fù)合肥或尿素及其外包覆的有機聚合物包衣膜，其特征在于在包衣膜與無機復(fù)合肥或尿素之間有一層無機聚合物四水八硼酸鈉隔離膜，四水八硼酸鈉和無機復(fù)合肥或尿素的質(zhì)量比為0.5～2.0∶100。
2、 由權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜控釋肥用的有機聚合物包衣材料，選自熱固性聚氨酯樹 脂材料，其特征在于該材料是由70~85%多亞甲基二異氰酸酯、8 18y。聚醚多元醇G530、 3~6%丙三醇、3~6%二乙醇胺于85 95。C時聚合生成的聚氨酯。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的包衣材料，其特征在于該材料是由由75~80%多亞甲基二異 氰酸酯、10~15%聚醚多元醇G530、 4~5%丙三醇、4~5%二乙醇胺于85 95'C時聚合生成的 聚氨酯。
4、 由權(quán)利要求1所述的復(fù)合膜控釋肥用的有機聚合物包衣材料，選自熱固性環(huán)氧樹脂 材料，其特征在于該材料由60~75%環(huán)氧樹脂E54或E51、 10~20%稀釋劑H48和10~25% 固化劑TZ-500于85 95。C時聚合生成的環(huán)氧樹脂。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的包衣材料，其特征在于該材料由65~70%環(huán)氧樹脂E54或 E51、 10~15%稀釋劑H48和15~20%固化劑TZ-500于85 95。C時聚合生成的環(huán)氧樹脂。
全文摘要
一種復(fù)合膜控釋肥，是無機復(fù)合肥或尿素外包覆有四水八硼酸鈉無機聚合物隔離膜，其外再包覆有機聚合物包衣膜。四水八硼酸鈉與無機復(fù)合肥或尿素的質(zhì)量比為0.5～2.0∶100。所述的有機聚合物包衣膜材料由70～85％粗MDI、8～18％聚醚多元醇G530、3～6％丙三醇、3～6％二乙醇胺于85～95℃時聚合生成的聚氨酯；或者由60～75％環(huán)氧樹脂E54或E51、10～20％稀釋劑H48和10～25％固化劑TZ-500于85～95℃時聚合生成的環(huán)氧樹脂。無機聚合物膜能有效避免無機肥料與包衣材料的化學(xué)反應(yīng)，避免養(yǎng)分的損失，同時能補充植物所需的微量營養(yǎng)元素。本復(fù)合膜控釋肥的生產(chǎn)過程為無溶劑工藝，安全環(huán)保。
文檔編號C05G3/08GK101328097SQ20081012308
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者鐘成虎 申請人:鐘成虎