一種有機(jī)聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種有機(jī)聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法。其特點(diǎn)是，按質(zhì)量百分含量計(jì)組成為：10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟，余量為脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。本發(fā)明提供了一種有機(jī)聚合物包衣材料，其價(jià)格低廉、無(wú)白色污染、能精確控制降解速率和時(shí)間，有疏水和阻水功能。本發(fā)明還提供了一種將有機(jī)聚合物、固化劑和封閉材料均勻的噴涂到各種顆粒肥料表面上，形成具有控釋功能的一種有機(jī)聚合物做包衣的顆粒肥料的方法。用本發(fā)明方法制備的包衣肥料的養(yǎng)分釋放期在2-3個(gè)月，在土壤中能促進(jìn)膜殼的降解，不會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)及植物根系。包膜速度快，產(chǎn)量高，成本低等。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種有機(jī)聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種有機(jī)聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 包衣肥料是以單質(zhì)或復(fù)合肥的顆粒肥料為核心，表面涂覆一層低水溶性的無(wú)機(jī)物質(zhì)或有機(jī)聚合物，或者應(yīng)用化學(xué)方法將肥料均勻地融入分解在聚合物中，形成多孔網(wǎng)絡(luò)體系，并且可以根據(jù)聚合物的降解情況預(yù)先設(shè)定各種機(jī)制和措施，使肥料養(yǎng)分釋放規(guī)律與作物養(yǎng)分吸收基本同步的一種新型肥料；即在作物快速生長(zhǎng)階段其釋放模式通常為促進(jìn)釋放，而在植物生長(zhǎng)緩慢或停止的時(shí)候達(dá)到緩慢釋放的模式，這樣保證了肥料的釋放模式和作物吸肥規(guī)律基本一致，從而達(dá)到提高肥效的目的，其對(duì)生物、環(huán)境和化學(xué)作用等因素不太敏感。
[0003]我國(guó)控釋肥料的起源于20世紀(jì)70年代初，最初的研究主要集中在改善碳銨中氮素的揮發(fā)性上。1974年，中科院南京土壤研究所李慶選院士等人在碳銨中摻入5%的白云石熟粉，用對(duì)輥式造粒機(jī)造粒，在滾筒或圓盤(pán)中拋光后，用磷酸將顆粒肥料表面酸化，以溶解度較低的鈣鎂磷肥粉末包衣，熔融的石蠟-浙青進(jìn)行封面后制成緩釋碳銨包膜肥料，提供水稻生長(zhǎng)需肥，具有良好的增產(chǎn)效果，不僅有效抑制了氨的揮發(fā)，而且具有較好的肥效，但未形成規(guī)?；a(chǎn)。
[0004]進(jìn)入80年代，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的投入量不斷加大，較低的肥料利用率低帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題加劇，緩控釋肥料研究和利用勢(shì)在必行。自1983年起，鄭州工業(yè)大學(xué)許秀成等先后研制出三類(lèi)以肥包肥的復(fù)合肥料:部分酸化磷礦包裹尿素、鈣鎂磷肥包裹尿素和磷酸銨鉀包裹尿素，并己在全國(guó)推廣，且遠(yuǎn)銷(xiāo)歐美等國(guó)家。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)廖宗文等利用礦石黏土和工業(yè)廢棄物開(kāi)發(fā)了緩控釋肥料，拓展了緩控釋肥料的種類(lèi)。主要包括利用食品加工廢棄物制造有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合肥；通過(guò)對(duì)造紙廢液木質(zhì)素進(jìn)行化學(xué)改性，將微量元素Zn、Mg等接到大分子骨架上制成有機(jī)微肥和木質(zhì)素氮肥；將高嶺土、蒙脫土等無(wú)機(jī)黏土作為新型緩控釋材料生產(chǎn)包膜肥料。
[0005]到了 20世紀(jì)90年代，緩控釋肥料的研究不斷完善，研究者們開(kāi)始對(duì)有機(jī)高分子作為包膜材料和吸附性緩控釋肥料進(jìn)行探索和研究。南京大學(xué)吳春華等人首次以聚乙烯醇和淀粉為原料，經(jīng)交聯(lián)后制得包膜液，通過(guò)流化床給尿素顆粒包膜，制得了可降解包膜尿素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該肥料緩釋性能良好，具有吸水性、抗結(jié)塊性，且價(jià)格適中。從1997年開(kāi)始，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)過(guò)多年的研究開(kāi)發(fā)，已完成了熱塑性樹(shù)脂、熱固性樹(shù)脂、硫包膜、硫加樹(shù)脂包膜等緩控釋肥料的中試與示范，為緩控釋肥料的推廣奠定了一定的基礎(chǔ)。多種作物的盆載和田間試驗(yàn)結(jié)果表明，所生產(chǎn)的緩控釋肥料可以提高氮肥利用率30%-50%，在獲得作物相同產(chǎn)量的情況下，可以減少三分之一以上的肥料施用量。蘭州大學(xué)柳明珠等人結(jié)合西部地區(qū)的農(nóng)業(yè)，創(chuàng)新性地將高吸水樹(shù)脂作為包膜材料，制備了一系列具有吸水保水性、緩釋性的多功能肥料。例如，在丙烯酸單體溶液中加入尿素和磷酸氫二銨，聚合后制得了緩釋氮磷復(fù)合肥，利用吸水樹(shù)脂的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)控制營(yíng)養(yǎng)元素的釋放。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的之一是提供一種控釋肥料用的有機(jī)聚合物包衣材料，其來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、對(duì)環(huán)境友好并且具有很好的控釋性；
[0007]本發(fā)明的目的之二是提供一種用上述包衣材料包覆肥料的方法。
[0008]一種有機(jī)聚合物包衣材料，其特別之處在于，按質(zhì)量百分含量計(jì)組成為:10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟，余量為脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。
[0009]進(jìn)一步的，組成為13-18%的聚酰胺固化劑，8-15%的石蠟，余量為脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。
[0010]更進(jìn)一步的，組成為14-17%的聚酰胺固化劑，11-18%的石蠟，余量為脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。
[0011]一種有機(jī)聚合物包衣材料包覆肥料的方法，其特別之處在于，包括如下步驟:
[0012]a、首先將顆粒肥料置于懸流罐內(nèi)，噴霧化水使顆粒肥料表面濕潤(rùn)，然后將凹凸棒黏土和提供磷鉀養(yǎng)分的原料粉末加入懸流罐，使它們均勻的包裹在顆粒肥料表面，其中顆粒肥料、霧化水、凹 凸棒黏土、提供磷鉀養(yǎng)分的原料粉末重量比例為8~9:0.5~
1.0: 0.3 ~0.5:0.1 ~0.5 ；
[0013]b、將顆粒肥料預(yù)熱到40_80°C ;
[0014]C、將脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂在密閉遮光罐內(nèi)加熱到40_60°C，然后通過(guò)壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內(nèi)已預(yù)熱的顆粒肥料表面；
[0015]d、將聚酰胺固化劑液體通過(guò)壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內(nèi)已預(yù)熱的顆粒肥料表面，從而使脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺固化劑在顆粒肥料表面進(jìn)行反應(yīng)后形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；
[0016]e、將熔融狀態(tài)的液體石蠟均勻噴霧到顆粒肥料表面，冷卻后即獲得表面具有包衣材料的顆粒肥料；
[0017]在得到的表面具有包衣材料的顆粒肥料中，包衣材料所占的質(zhì)量百分比為3_10%，而該包衣材料按質(zhì)量百分含量計(jì)組成為10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟，余量為脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。
[0018]步驟a中顆粒肥料采用微量元素肥料、NPK復(fù)合肥、大顆粒尿素或硫酸鉀顆粒，并且顆粒大小為2-4厘米。
[0019]步驟a中提供磷鉀養(yǎng)分的原料粉末采用磷酸二氫鉀或硝酸磷鉀。
[0020]步驟e中液體石蠟的溫度為120°C。
[0021]本發(fā)明提供了一種有機(jī)聚合物包衣材料，其價(jià)格低廉、無(wú)白色污染、能精確控制降解速率和時(shí)間，有疏水和阻水功能。本發(fā)明還提供了一種將有機(jī)聚合物、固化劑和封閉材料均勻的噴涂到各種顆粒肥料表面上，形成具有控釋功能的一種有機(jī)聚合物做包衣的顆粒肥料的方法。用本發(fā)明方法制備的包衣肥料的養(yǎng)分釋放期在2-3個(gè)月，在土壤中能促進(jìn)膜殼的降解，不會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)及植物根系。包膜速度快，產(chǎn)量高，成本低等。本發(fā)明的一大特點(diǎn)是包覆膜組合物本體中添加了脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂和聚酰胺固化劑，它們構(gòu)建的膜殼在土壤中容易降解，不會(huì)破壞土壤和植物根系；另一特點(diǎn)是可以通過(guò)改變包衣材料中烷基環(huán)氧樹(shù)脂枝節(jié)聚醚、聚酰胺固化劑和石蠟的比例和質(zhì)量，來(lái)控制包衣肥料養(yǎng)分釋放速度，滿足客戶的不同要求。本發(fā)明的包衣肥料與普通的包衣肥料相比，包衣材料原料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、膜殼易降解對(duì)環(huán)境友好，還具有能改良土壤結(jié)構(gòu)、提高肥料利用率、包覆速度快、產(chǎn)量高的優(yōu)點(diǎn)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0022]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣解決的:
[0023]顆粒肥料以凹凸棒黏土為基質(zhì)，凹凸棒黏土是聞效粘結(jié)劑，可以將粉末狀的其他元素肥料包裹在顆粒肥料表面，構(gòu)成控釋肥料核心，而且其含有豐富的元素，包括磷、鉀、鈣、鎂、硅、鐵、錳等；一種有機(jī)聚合物包衣材料是由脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰胺固化劑和石蠟組成，本發(fā)明的特殊之處在于包衣材料按質(zhì)量比基本由48-82%的脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂，10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟組成。
[0024]一種有機(jī)聚合物包衣材料的制備和包覆各種顆粒肥料的方法，依次按下述步驟進(jìn)行:
[0025]a、首先將顆粒肥料在懸流罐內(nèi)，噴適量霧化水把顆粒肥料表面濕潤(rùn)，將凹凸棒黏土和磷酸二氫鉀或提供磷、鉀等其它養(yǎng)分的的原料粉末加入懸流罐，將它們均勻的包裹在顆粒肥料表面；
[0026]b、將顆粒肥料預(yù)熱到40— 80°C ；
[0027]C、將烷基環(huán)氧樹(shù)脂枝節(jié)聚醚在密閉遮光罐內(nèi)加熱到40— 60°C，然后通過(guò)壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內(nèi)已預(yù)熱的肥料表面；
[0028]d、將聚酰胺固化劑液體通過(guò)壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內(nèi)已預(yù)熱的肥料表面，脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺固化劑在肥料表面進(jìn)行反應(yīng)后形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；
[0029]e、將已熔融的液體石蠟均勻噴霧到肥料表面，冷卻后即獲得表面具有包衣材料的肥料。
[0030]下列實(shí)施例中采用的脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂URV6105，購(gòu)自湖北新景材料有限公司?’聚酰胺固化劑ATREX115，購(gòu)自江西艾圖瑞克事業(yè)有限公司。
[0031]實(shí)施例1:
[0032]將200千克的2-4厘米的微量元素肥料顆粒(銅鋅顆粒，10%銅，5%Zn，購(gòu)自河南力浮科技有限公司)加入懸流罐中，按照顆粒肥料、霧化水、凹凸棒黏土、提供磷鉀養(yǎng)分的原料粉末重量比例為9:0.5:0.3:0.2，噴霧化水把顆粒肥料表面濕潤(rùn)，將凹凸棒黏土和磷酸二氫鉀粉末加入懸流罐，將它們均勻的包裹在顆粒肥料表面，加熱至40 V，再將4千克脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂在密閉遮光罐內(nèi)加熱到40°C，然后通過(guò)壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內(nèi)已預(yù)熱的肥料表面，再將1.5千克聚酰胺固化劑液體通過(guò)壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內(nèi)已預(yù)熱的肥料表面，經(jīng)過(guò)35~50分鐘后再將1.5千克已熔融(120°C )的液體石蠟均勻噴霧到肥料表面，冷卻后即獲得表面具有包衣材料的肥料。
[0033]所得有機(jī)聚合物包衣肥料的膜殼重量占肥料總重的3%，在25 V的土壤中或者水中，其養(yǎng)分可控制釋放2個(gè)月。
[0034]實(shí)施例2:
[0035]將200千克的2-4厘米的肥料(大顆粒尿素)顆粒加入懸流罐中，按照顆粒肥料、霧化水、凹凸棒黏土、提供磷鉀養(yǎng)分的原料粉末重量比例為9:0.5:0.3:0.2，噴霧化水把顆粒肥料表面濕潤(rùn)，將凹凸棒黏土和硝酸磷鉀粉末加入懸流罐，將它們均勻的包裹在顆粒肥料表面，加熱至60°C，再將9千克脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂在密閉遮光罐內(nèi)加熱到50°C，然后通過(guò)壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內(nèi)已預(yù)熱的肥料表面，再將2.7千克聚酰胺固化劑液體通過(guò)壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內(nèi)已預(yù)熱的肥料表面，經(jīng)過(guò)35~50分鐘再將2.7千克120°C熔融的液體石蠟均勻噴霧到肥料表面，冷卻后即獲得表面具有包衣材料的肥料。
[0036]所得有機(jī)聚合物包衣肥料的膜殼重量占肥料總重的6%，在25 V的土壤中或者水中，其養(yǎng)分可控制釋放3個(gè)月。
[0037]本發(fā)明通過(guò)改變包有機(jī)聚合物包衣材料中脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰胺固化劑和石蠟的比例和質(zhì)量，來(lái)控制有機(jī)聚合物包衣肥料養(yǎng)分釋放速度，按照本發(fā)明所提供的制備方法，即可獲得具有控釋功能的有機(jī)聚合物包衣肥料。凹凸棒黏土是一種一維方向?yàn)榧{米結(jié)構(gòu)的鏈層狀硅酸鹽黏土礦物，具有較大的比表面積和陽(yáng)離子交換容量，有較強(qiáng)的吸附功能和豐富的元素含量，有利于降低肥料成本、改良土壤結(jié)構(gòu)、提供微量元素和提高肥料利用效率、使作物健康快速生長(zhǎng)，還具有環(huán)保、節(jié)能等社會(huì)綜合效益。
【權(quán)利要求】
1.一種有機(jī)聚合物包衣材料，其特征在于，按質(zhì)量百分含量計(jì)組成為:10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟，余量為脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。
2.如權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)聚合物包衣材料，其特征在于:組成為13-18%的聚酰胺固化劑，8-15%的石蠟，余量為脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。
3.如權(quán)利要求1所述的一種有機(jī)聚合物包衣材料，其特征在于:組成為14-17%的聚酰胺固化劑，11-18%的石蠟，余量為脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。
4.一種有機(jī)聚合物包衣材料包覆肥料的方法，其特征在于，包括如下步驟: a、首先將顆粒肥料置于懸流罐內(nèi)，噴霧化水使顆粒肥料表面濕潤(rùn)，然后將凹凸棒黏土和提供磷鉀養(yǎng)分的原料粉末加入懸流罐，使它們均勻的包裹在顆粒肥料表面，其中顆粒肥料、霧化水、凹凸棒黏土、提供磷鉀養(yǎng)分的原料粉末重量比例為8~9:0.5~1.0:0.3~0.5:0.1 ~0.5 ; b、將顆粒肥料預(yù)熱到40-80°C； C、將脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂在密閉遮光罐內(nèi)加熱到40-60°C，然后通過(guò)壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內(nèi)已預(yù)熱的顆粒肥料表面； d、將聚酰胺固化劑液體通過(guò)壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內(nèi)已預(yù)熱的顆粒肥料表面，從而使脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂與聚酰胺固化劑在顆粒肥料表面進(jìn)行反應(yīng)后形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)； e、將熔融狀態(tài)的液體石蠟均勻噴霧到顆粒肥料表面，冷卻后即獲得表面具有包衣材料的顆粒肥料； 在得到的表面具有包衣材料的顆粒肥料中，包衣材料所占的質(zhì)量百分比為3-10%，而該包衣材料按質(zhì)量百分含量計(jì)組成為10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟，余量為脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂。
5.如權(quán)利要求4所述的一種有機(jī)聚合物包衣材料包覆肥料的方法，其特征在于:步驟a中顆粒肥料采用微量元素肥料、NPK復(fù)合肥、大顆粒尿素或硫酸鉀顆粒，并且顆粒大小為2-4厘米。
6.如權(quán)利要求4所述的一種有機(jī)聚合物包衣材料包覆肥料的方法，其特征在于:步驟a中提供磷鉀養(yǎng)分的原料粉末采用磷酸二氫鉀或硝酸磷鉀。
7.如權(quán)利要求4所述的一種有機(jī)聚合物包衣材料包覆肥料的方法，其特征在于:步驟e中液體石蠟的溫度為120°C。
【文檔編號(hào)】C05G3/00GK103524238SQ201310495092
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】李剛 申請(qǐng)人:寧夏榮和綠色科技有限公司