一種有機聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法
【專利摘要】本發明涉及一種有機聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法。其特點是，按質量百分含量計組成為：10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟，余量為脂環族環氧樹脂。本發明提供了一種有機聚合物包衣材料，其價格低廉、無白色污染、能精確控制降解速率和時間，有疏水和阻水功能。本發明還提供了一種將有機聚合物、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聚合物做包衣的顆粒肥料的方法。用本發明方法制備的包衣肥料的養分釋放期在2-3個月，在土壤中能促進膜殼的降解，不會破壞土壤結構及植物根系。包膜速度快，產量高，成本低等。
【專利說明】一種有機聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種有機聚合物包衣材料及用其包覆肥料的方法。
【背景技術】
[0002] 包衣肥料是以單質或復合肥的顆粒肥料為核心，表面涂覆一層低水溶性的無機物質或有機聚合物，或者應用化學方法將肥料均勻地融入分解在聚合物中，形成多孔網絡體系，并且可以根據聚合物的降解情況預先設定各種機制和措施，使肥料養分釋放規律與作物養分吸收基本同步的一種新型肥料；即在作物快速生長階段其釋放模式通常為促進釋放，而在植物生長緩慢或停止的時候達到緩慢釋放的模式，這樣保證了肥料的釋放模式和作物吸肥規律基本一致，從而達到提高肥效的目的，其對生物、環境和化學作用等因素不太敏感。
[0003]我國控釋肥料的起源于20世紀70年代初，最初的研究主要集中在改善碳銨中氮素的揮發性上。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，用對輥式造粒機造粒，在滾筒或圓盤中拋光后，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-浙青進行封面后制成緩釋碳銨包膜肥料，提供水稻生長需肥，具有良好的增產效果，不僅有效抑制了氨的揮發，而且具有較好的肥效，但未形成規模化生產。
[0004]進入80年代，隨著我國農業生產中化肥的投入量不斷加大，較低的肥料利用率低帶來的環境問題加劇，緩控釋肥料研究和利用勢在必行。自1983年起，鄭州工業大學許秀成等先后研制出三類以肥包肥的復合肥料: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，并己在全國推廣，且遠銷歐美等國家。華南農業大學廖宗文等利用礦石黏土和工業廢棄物開發了緩控釋肥料，拓展了緩控釋肥料的種類。主要包括利用食品加工廢棄物制造有機/無機復合肥；通過對造紙廢液木質素進行化學改性，將微量元素Zn、Mg等接到大分子骨架上制成有機微肥和木質素氮肥；將高嶺土、蒙脫土等無機黏土作為新型緩控釋材料生產包膜肥料。
[0005]到了 20世紀90年代，緩控釋肥料的研究不斷完善，研究者們開始對有機高分子作為包膜材料和吸附性緩控釋肥料進行探索和研究。南京大學吳春華等人首次以聚乙烯醇和淀粉為原料，經交聯后制得包膜液，通過流化床給尿素顆粒包膜，制得了可降解包膜尿素。實驗結果表明，該肥料緩釋性能良好，具有吸水性、抗結塊性，且價格適中。從1997年開始，山東農業大學經過多年的研究開發，已完成了熱塑性樹脂、熱固性樹脂、硫包膜、硫加樹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。多種作物的盆載和田間試驗結果表明，所生產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。蘭州大學柳明珠等人結合西部地區的農業，創新性地將高吸水樹脂作為包膜材料，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合肥，利用吸水樹脂的三維網絡結構來控制營養元素的釋放。
【發明內容】
[0006]本發明的目的之一是提供一種控釋肥料用的有機聚合物包衣材料，其來源廣泛、價格低廉、對環境友好并且具有很好的控釋性；
[0007]本發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]一種有機聚合物包衣材料，其特別之處在于，按質量百分含量計組成為:10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟，余量為脂環族環氧樹脂。
[0009]進一步的，組成為13-18%的聚酰胺固化劑，8-15%的石蠟，余量為脂環族環氧樹脂。
[0010]更進一步的，組成為14-17%的聚酰胺固化劑，11-18%的石蠟，余量為脂環族環氧樹脂。
[0011]一種有機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，噴霧化水使顆粒肥料表面濕潤，然后將凹凸棒黏土和提供磷鉀養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、將顆粒肥料預熱到40_80°C ;
[0014]C、將脂環族環氧樹脂在密閉遮光罐內加熱到40_60°C，然后通過壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內已預熱的顆粒肥料表面；
[0015]d、將聚酰胺固化劑液體通過壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內已預熱的顆粒肥料表面，從而使脂環族環氧樹脂與聚酰胺固化劑在顆粒肥料表面進行反應后形成網狀結構；
[0016]e、將熔融狀態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，包衣材料所占的質量百分比為3_10%，而該包衣材料按質量百分含量計組成為10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟，余量為脂環族環氧樹脂。
[0018]步驟a中顆粒肥料采用微量元素肥料、NPK復合肥、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]本發明提供了一種有機聚合物包衣材料，其價格低廉、無白色污染、能精確控制降解速率和時間，有疏水和阻水功能。本發明還提供了一種將有機聚合物、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聚合物做包衣的顆粒肥料的方法。用本發明方法制備的包衣肥料的養分釋放期在2-3個月，在土壤中能促進膜殼的降解，不會破壞土壤結構及植物根系。包膜速度快，產量高，成本低等。本發明的一大特點是包覆膜組合物本體中添加了脂環族環氧樹脂和聚酰胺固化劑，它們構建的膜殼在土壤中容易降解，不會破壞土壤和植物根系；另一特點是可以通過改變包衣材料中烷基環氧樹脂枝節聚醚、聚酰胺固化劑和石蠟的比例和質量，來控制包衣肥料養分釋放速度，滿足客戶的不同要求。本發明的包衣肥料與普通的包衣肥料相比，包衣材料原料來源廣泛、價格低廉、膜殼易降解對環境友好，還具有能改良土壤結構、提高肥料利用率、包覆速度快、產量高的優點。【具體實施方式】
[0022]為了克服現有技術的不足，本發明的技術方案是這樣解決的:
[0023]顆粒肥料以凹凸棒黏土為基質，凹凸棒黏土是聞效粘結劑，可以將粉末狀的其他元素肥料包裹在顆粒肥料表面，構成控釋肥料核心，而且其含有豐富的元素，包括磷、鉀、鈣、鎂、硅、鐵、錳等；一種有機聚合物包衣材料是由脂環族環氧樹脂、聚酰胺固化劑和石蠟組成，本發明的特殊之處在于包衣材料按質量比基本由48-82%的脂環族環氧樹脂，10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟組成。
[0024]一種有機聚合物包衣材料的制備和包覆各種顆粒肥料的方法，依次按下述步驟進行:
[0025]a、首先將顆粒肥料在懸流罐內，噴適量霧化水把顆粒肥料表面濕潤，將凹凸棒黏土和磷酸二氫鉀或提供磷、鉀等其它養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、將顆粒肥料預熱到40— 80°C ；
[0027]C、將烷基環氧樹脂枝節聚醚在密閉遮光罐內加熱到40— 60°C，然后通過壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內已預熱的肥料表面；
[0028]d、將聚酰胺固化劑液體通過壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內已預熱的肥料表面，脂環族環氧樹脂與聚酰胺固化劑在肥料表面進行反應后形成網狀結構；
[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]下列實施例中采用的脂環族環氧樹脂URV6105，購自湖北新景材料有限公司?’聚酰胺固化劑ATREX115，購自江西艾圖瑞克事業有限公司。
[0031]實施例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，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4千克脂環族環氧樹脂在密閉遮光罐內加熱到40°C，然后通過壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內已預熱的肥料表面，再將1.5千克聚酰胺固化劑液體通過壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內已預熱的肥料表面，經過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，其養分可控制釋放2個月。
[0034]實施例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，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9千克脂環族環氧樹脂在密閉遮光罐內加熱到50°C，然后通過壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內已預熱的肥料表面，再將2.7千克聚酰胺固化劑液體通過壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內已預熱的肥料表面，經過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，其養分可控制釋放3個月。
[0037]本發明通過改變包有機聚合物包衣材料中脂環族環氧樹脂、聚酰胺固化劑和石蠟的比例和質量，來控制有機聚合物包衣肥料養分釋放速度，按照本發明所提供的制備方法，即可獲得具有控釋功能的有機聚合物包衣肥料。凹凸棒黏土是一種一維方向為納米結構的鏈層狀硅酸鹽黏土礦物，具有較大的比表面積和陽離子交換容量，有較強的吸附功能和豐富的元素含量，有利于降低肥料成本、改良土壤結構、提供微量元素和提高肥料利用效率、使作物健康快速生長，還具有環保、節能等社會綜合效益。
【權利要求】
1.一種有機聚合物包衣材料，其特征在于，按質量百分含量計組成為:10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟，余量為脂環族環氧樹脂。
2.如權利要求1所述的一種有機聚合物包衣材料，其特征在于:組成為13-18%的聚酰胺固化劑，8-15%的石蠟，余量為脂環族環氧樹脂。
3.如權利要求1所述的一種有機聚合物包衣材料，其特征在于:組成為14-17%的聚酰胺固化劑，11-18%的石蠟，余量為脂環族環氧樹脂。
4.一種有機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，噴霧化水使顆粒肥料表面濕潤，然后將凹凸棒黏土和提供磷鉀養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、將顆粒肥料預熱到40-80°C； C、將脂環族環氧樹脂在密閉遮光罐內加熱到40-60°C，然后通過壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內已預熱的顆粒肥料表面； d、將聚酰胺固化劑液體通過壓力噴嘴，以霧化的形式均勻地噴涂到懸流罐內已預熱的顆粒肥料表面，從而使脂環族環氧樹脂與聚酰胺固化劑在顆粒肥料表面進行反應后形成網狀結構； e、將熔融狀態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，包衣材料所占的質量百分比為3-10%，而該包衣材料按質量百分含量計組成為10-32%的聚酰胺固化劑，8-20%的石蠟，余量為脂環族環氧樹脂。
5.如權利要求4所述的一種有機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.如權利要求4所述的一種有機聚合物包衣材料包覆肥料的方法，其特征在于:步驟a中提供磷鉀養分的原料粉末采用磷酸二氫鉀或硝酸磷鉀。
7.如權利要求4所述的一種有機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】C05G3/00GK103524238SQ201310495092
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月21日 優先權日:2013年10月21日
【發明者】李剛 申請人:寧夏榮和綠色科技有限公司