氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素及其制備方法與流程

本發明涉及緩釋肥料技術領域，是一種氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素及其制備方法。

背景技術：

緩/控釋尿素可分為由化學法和物理法制得的緩控釋尿素兩大類，化學法主要是指尿素與有機化合物經縮合反應生成的微溶性含氮化合物，如脲甲醛、異丁叉二脲、三嗪酮、脲乙醛、草酰胺等。物理法制得的緩控釋尿素可分為:（1）限制溶解類緩釋尿素，包括大顆粒尿素、添加阻溶類物質(如向尿素熔融液中添加含銅化合物、含鋅化合物等)的緩釋尿素和表面包膜尿素；（2）抑制分解類緩釋尿素，包括添加脲酶抑制劑或硝化抑制劑的緩釋尿素。

傳統意義上的肥料由于營養元素的可溶性，在其施入土壤后在作物尚未利用之前就會發生嚴重流失或固定，這種施肥方式將造成土壤板結或沙化，造成水源富營養化，嚴重污染水源，嚴重危害自然環境。包膜是實現緩/控釋的主要手段，包膜尿素是在顆粒狀尿素表面均勻地包裹上一層阻礙傳質的疏水性材料，可減緩肥料的釋放速度、延長肥料的釋放周期。目前包膜材料大體分為4種，分別為：無機材料（硫、石膏等）、聚合物材料（聚乙烯等）、高吸水性材料（聚丙烯酸/聚丙烯酰等）、生物復合材料（淀粉等），但是硫膜脆易產生裂痕同時造成土壤酸化，聚合物包膜材料對環境造成污染、成本高，高吸水性材料制備過程復雜、不可生物降解，生物復合材料具有親水性易流失，這些原因使得目前的包膜尿素雖具有一定的緩釋效果，但還達不到與作物生育期相似的效果，并且有些的包膜材料不具有生物可降解性，存留在土壤中，對土壤和環境造成二次污染。

技術實現要素：

本發明提供了一種氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素及其制備方法，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決目前的緩釋尿素存在膜脆易產生裂痕、對環境造成污染、成本高、不可生物降解、易流失的問題。

本發明的技術方案之一是通過以下措施來實現的：一種氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素，按下述方法得到：第一步，取10g至1kg顆粒尿素預熱至60℃至80℃，取20g至2kg的可降解天然包膜材料，取多酚類化合物溶于水中制成1mg/ml至100mg/ml的多酚類化合物水溶液，取氧化劑溶于水中制成0.5mg/ml至50mg/ml的氧化劑水溶液，取可降解天然包膜材料質量1%至10%的粘合劑溶于水中制成的粘合劑水溶液；第二步，將可降解天然包膜材料包裹在預熱后的顆粒尿素外表面上，然后向尿素顆粒表面依次噴涂多酚類化合物水溶液、氧化劑水溶液和粘合劑水溶液，多酚類化合物水溶液、氧化劑水溶液和粘合劑水溶液分別噴涂完一次后為一組噴涂操作，每次每種溶液的噴涂量為2ml至10ml，共進行5組至50組噴涂操作，每組噴涂操作之間間隔時間為1s至10min；第三步，噴涂操作完成后進行干燥冷卻得到氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素。

下面是對上述發明技術方案之一的進一步優化或/和改進：

上述可降解天然包膜材料為多酚類化合物或淀粉或纖維素；或/和，粘合劑為聚乙烯醇；或/和，氧化劑為高碘酸鈉。

上述多酚類化合物為單寧酸、茶多酚、表兒茶素、表兒茶素沒食子酸、表沒食子兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯中的一種以上。

上述將氧化劑水溶液、多酚類化合物水溶液和粘合劑水溶液分別裝入不同的噴霧裝置中進行噴涂操作。

本發明的技術方案之二是通過以下措施來實現的：一種氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素的制備方法，按下述步驟進行：第一步，取10g至1kg顆粒尿素預熱至60℃至80℃，取20g至2kg的可降解天然包膜材料，取多酚類化合物溶于水中制成1mg/ml至100mg/ml的多酚類化合物水溶液，取氧化劑溶于水中制成0.5mg/ml至50mg/ml的氧化劑水溶液，取可降解天然包膜材料質量1%至10%的粘合劑溶于水中制成的粘合劑水溶液；第二步，將可降解天然包膜材料包裹在預熱后的顆粒尿素外表面上，然后向尿素顆粒表面依次噴涂多酚類化合物水溶液、氧化劑水溶液和粘合劑水溶液，多酚類化合物水溶液、氧化劑水溶液和粘合劑水溶液分別噴涂完一次后為一組噴涂操作，每次每種溶液的噴涂量為2ml至10ml，共進行5組至50組噴涂操作，每組噴涂操作之間間隔時間為1s至10min；第三步，噴涂操作完成后進行干燥冷卻得到氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素。

下面是對上述發明技術方案之二的進一步優化或/和改進：

上述可降解天然包膜材料為多酚類化合物或淀粉或纖維素；或/和，粘合劑為聚乙烯醇；或/和，氧化劑為高碘酸鈉。

上述多酚類化合物為單寧酸、茶多酚、表兒茶素、表兒茶素沒食子酸、表沒食子兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯中的一種以上。

上述將氧化劑水溶液、多酚類化合物水溶液和粘合劑水溶液分別裝入不同的噴霧裝置中進行噴涂操作。

本發明采用的可降解天然包膜材料易降解，不會對環境造成污染，為環境友好型材料；其采用的多酚類化合物為可再生、綠色天然、材料廉價、可被微生物降解的材料；重復多組噴涂操作的目的是為了減少尿素顆粒外表面包膜的裂紋和微孔，通過層層包膜法制得緩釋尿素，本發明是使尿素在氧化劑存在的條件下與多酚類化合物形成共價交聯，形成的化學鍵不可逆不易斷裂，以達到在顆粒尿素表面形成更穩定、更致密的包膜系統，因此，本發明形成的包膜不溶于水因此不易流失，且能提高緩釋性能并能為植物提供多重養分，并且共價交聯結構穩定，不容易脆碎，本發明的配位絡合包膜型含微量元素緩釋尿素使用后，尿素表面的共價交聯結構緩慢分解，尿素和金屬離子得以緩慢釋放，釋放速度較平穩。

附圖說明

附圖1為本發明氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素的土壤淋溶實驗曲線。

具體實施方式

本發明不受下述實施例的限制，可根據本發明的技術方案與實際情況來確定具體的實施方式。本發明中所提到各種化學試劑和化學用品如無特殊說明，均為現技術中公知公用的化學試劑和化學用品；本發明中的百分數如沒有特殊說明，均為質量百分數；本發明中的水如沒有特殊說明，為自來水或純凈水；本發明中的溶液若沒有特殊說明，均為溶劑為水的水溶液，例如，鹽酸溶液即為鹽酸水溶液；本發明中的常溫一般指15℃到25℃的溫度，一般定義為25℃。

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步描述：

實施例1，該氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素，按下述制備方法得到：第一步，取10g至1kg顆粒尿素預熱至60℃至80℃，取20g至2kg的可降解天然包膜材料，取多酚類化合物溶于水中制成1mg/ml至100mg/ml的多酚類化合物水溶液，取氧化劑溶于水中制成0.5mg/ml至50mg/ml的氧化劑水溶液，取可降解天然包膜材料質量1%至10%的粘合劑溶于水中制成的粘合劑水溶液；第二步，將可降解天然包膜材料包裹在預熱后的顆粒尿素外表面上，然后向尿素顆粒表面依次噴涂多酚類化合物水溶液、氧化劑水溶液和粘合劑水溶液，多酚類化合物水溶液、氧化劑水溶液和粘合劑水溶液分別噴涂完一次后為一組噴涂操作，每次每種溶液的噴涂量為2ml至10ml，共進行5組至50組噴涂操作，每組噴涂操作之間間隔時間為1s至10min；第三步，噴涂操作完成后進行干燥冷卻得到氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素。

可降解天然包膜材料易降解，不會對環境造成污染，為環境友好型材料；其采用的多酚類化合物為可再生、綠色天然、材料廉價、可被微生物降解的材料；重復多組噴涂操作的目的是為了減少尿素顆粒外表面包膜的裂紋和微孔，通過層層包膜法制得緩釋尿素，本發明是使尿素在氧化劑存在的條件下與多酚類化合物形成共價交聯，形成的化學鍵不可逆不易斷裂，以達到在顆粒尿素表面形成更穩定、更致密的包膜系統，因此，本發明形成的包膜不溶于水因此不易流失，且能提高緩釋性能并能為植物提供多重養分，并且共價交聯結構穩定，不容易脆碎，本發明的配位絡合包膜型含微量元素緩釋尿素使用后，尿素表面的共價交聯結構緩慢分解，尿素和金屬離子得以緩慢釋放，釋放速度較平穩。

實施例2，該氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素，按下述制備方法得到：第一步，取10g或1kg顆粒尿素預熱至60℃或80℃，取20g或2kg的可降解天然包膜材料，取多酚類化合物溶于水中制成1mg/ml或100mg/ml的多酚類化合物水溶液，取氧化劑溶于水中制成0.5mg/ml或50mg/ml的氧化劑水溶液，取可降解天然包膜材料質量1%或10%的粘合劑溶于水中制成的粘合劑水溶液；第二步，將可降解天然包膜材料包裹在預熱后的顆粒尿素外表面上，然后向尿素顆粒表面依次噴涂多酚類化合物水溶液、氧化劑水溶液和粘合劑水溶液，多酚類化合物水溶液、氧化劑水溶液和粘合劑水溶液分別噴涂完一次后為一組噴涂操作，每次每種溶液的噴涂量為2ml或10ml，共進行5組或50組噴涂操作，每組噴涂操作之間間隔時間為1s或10min；第三步，噴涂操作完成后進行干燥冷卻得到氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素。

實施例3，作為上述實施例的優化，可降解天然包膜材料為多酚類化合物或淀粉或纖維素；或/和，粘合劑為聚乙烯醇；或/和，氧化劑為高碘酸鈉。

實施例4，作為上述實施例的優化，多酚類化合物為單寧酸、茶多酚、表兒茶素、表兒茶素沒食子酸、表沒食子兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯中的一種以上。多酚類化合物中的單寧酸廣泛分布于植物的葉、皮、木、果內，是森林資源綜合利用的對象之一，在許多針葉樹皮中單寧含量高達20%至40%，僅次于纖維素、木質素、半纖維素的含量，在世界3400億立方米森林資源中，樹皮占10%至15%，樹皮中單寧資源數以億噸計，植物單寧是一類豐富的綠色資源。

實施例5，作為上述實施例的優化，將氧化劑水溶液、多酚類化合物水溶液和粘合劑水溶液分別裝入不同的噴霧裝置中進行噴涂操作。通過噴霧器噴霧，能夠使得各種溶液均勻的分布在顆粒尿素的外表面上，使得多酚類化合物與金屬離子在顆粒外表面能夠充分反應。

本發明的氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素的釋放情況如圖1所示，圖1中，橫坐標為釋放的總天數，縱坐標為尿素釋放的百分比，此圖為進行的模擬土壤淋溶實驗，目的是檢測尿素在土壤中的釋放情況及損失，樣品1至樣品3為根據本發明上述實施例得到的氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素，由圖可知，工業尿素在第二天的時候氮的釋放量就接近完全（達到釋放量100%），而本發明的氧化交聯包膜型含微量元素緩釋尿素釋放效果呈拋物線狀態，可以明顯看出緩慢的釋放效果，可以克服普通的工業級尿素釋放過快的缺點。

以上技術特征構成了本發明的實施例，其具有較強的適應性和實施效果，可根據實際需要增減非必要的技術特征，來滿足不同情況的需求。