专利名称：一种包膜肥料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种包膜肥料及其制备方法，尤其涉及一种以聚こ烯和纤维素作为包膜层的包膜肥料及其制备方法。
背景技术：
众所周知，化肥是粮食的“粮食”。目前，我国化肥施用中存在两个问题一是化肥用量大，利用率低；ニ是化肥施用不合理造成环境污染，农产品品质降低。据统计，我国毎年化肥流失造成的损失就达1000亿元，相当于100个化肥厂把产品白白倾抛；50% -70%的氮肥进入水体、大气，流入江河湖泊的氮素导致水体营养富集，地表水质恶化、地下水硝态氮严重超标；残留于农田的化肥致使土壌微生物区系变化、严重者导致土壤结构破坏、土壌肥料下降、耕地质量退化。研究开发能够满足作物生长需求，減少养分损失的新型肥料，是当前国内外很多科研机构的重要发展方向。目前，一次大量施用而不会对作物造成危害的新型肥料，代表了未来肥料研究和发展的方向，同时又暗合中国农业发展的现状。新型肥料是指改变传统化肥的物理化学特性，使之尽可能地与植物各生长阶段的养分需求相一致。而控释肥料被称为“21世纪新型环保肥料”，具有提高肥料利用率、減少化肥施用量、降低肥料对环境污染、减少农业生产成本、降低劳动力投入、增产增效等多方面的优点。控释肥料是化肥エ业发展的方向。常用的水溶性肥料中，根据不同的侧重点有很多分类方法，按照目前国际公认的Roland D. Hauck分类法，缓释控释肥料主要包括以下三个种类包裹型缓释肥料、薄膜型缓释肥料、包膜型可控释放肥料。而非亲水性高分子树脂包膜材料，特别是以热塑性高分子材料，如聚こ烯、聚丙 烯、聚苯こ烯为包膜的肥料，尽管能较好的达到养分可控释放的要求，但包膜材料的使用带来了两个致命的弱点昂贵的价格和环境的威胁。这类缺陷极大的限制了此类肥料在农业生产方面的应用范围，另外，复杂的生产技术条件、材料选择、精细的エ艺路线、庞大的研究队伍和高额的研究经费开支都不适应我国现有的条件和农业可持续发展方向。因此急需寻找ー种制备方法简便、控释性能良好的、降低环境污染、減少成本等的新肥料。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种包膜缓释肥料及其制备方法，其所采用的包膜材料能控制肥料在土壌中缓慢释放，并且，肥料在土壤中释放完毕后，所述包膜材料在土壌中能很快生物降解，以克服现有技术中所存在的缺陷，从而达到可持续发展的需求。本发明的上述目的是这样实现的ー种包膜复合肥，以肥料颗粒为核心、并在其外表面均匀喷涂ー层包膜层材料制成；包膜层包括聚こ烯和纤维素，包膜层用量为肥芯重量的10-25%，薄膜厚度为O. 05-0. 2mm。其中，所述肥料颗粒选自尿素、碳酸铵、硝酸铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸氢ニ铵、磷酸ニ氢铵中的至少ー种；其粒径为3-5mm。
所述纤维素选自纸浆、微晶纤维素、甲基纤维素、こ基纤维素、丙基纤维素、羟甲基纤维素、こ基羟こ基纤维素、硝化纤维素、磷酸纤维素、醋酸纤维素中的至少ー种；所述纤维素的平均聚合度为200-7000。所述聚こ烯可以是本领域常用 的任何聚こ烯，例如低密度聚こ烯，线性低密度聚こ烯，高密度聚こ烯等。所述聚こ烯与纤维素的重量比例为O. 5 I至I : 0.5。其中，从释放时间的延长来考虑，优选重量比例为I : O. 5 ;从成本上来考虑,优选重量比例为O. 5 I。另外,从施用对象来考虑，在小麦、玉米上优选采用I : O. 5的配比，在夏玉米上优选采用O. 5 I的比例，在蔬菜、马铃薯、甘薯上优选采用I : I比例。本发明包膜复合肥的制备方法，步骤如下包膜液的制备按重量比计算，将100份聚こ烯和纤维素混合物溶解于500-1500份的植物油溶剂中，搅拌均匀，得到包膜液；包膜过程首先将肥料颗粒置于转鼓或流化床中进行预热；然后将上述包膜液雾化于预热的肥料颗粒表面，使得包膜层材料用量为肥芯重量的10-25%，包膜层材料厚度为O. 05-0. 2mm，制成包膜复合肥料。其中，所述步骤2)中将所述包膜液雾化于预热的肥料颗粒表面是通过雾化喷头实现的，所述雾化喷头为压カ式喷头，雾化压カ范围为O. 015MPa O. 5MPa，所述包膜液的雾化流速为O. I O. 5kg/分钟。其中，植物油是树脂油、桐油、大豆油、亚麻油、玉米油、花生油或脱水蓖麻油等，其中优选树脂油。本发明具有如下优点(I)本发明包膜肥料最显著的特点是相对于树脂包衣尿素的每吨加工成本大幅下降，且在土壌中降解时间明显降低。如树脂包衣尿素的每吨加工成本需800-1000元，树脂膜在土壌中降解需要20年左右时间，但本发明的包膜复合肥料的成本只需400-500元，聚こ烯和纤维素在土壌中降解也只需要2-3年。(2)本发明的包膜材料是环境友好型肥料，相对硫包衣尿素等肥料，不会造成土壌酸化，更不会弓I起作物的硫中毒。(3)本发明的包膜肥料制作エ艺简便，整个流程只需要2-2. 5小时左右。(4)本发明的包膜肥料施入土壌后，土壌中可保持尿素等肥料含量100-160天以上，延长尿素等肥料有效期100-150天。(5)本发明的包膜肥料适用于各种作物，并且对后茬作物有明显效果。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进ー步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。下述实施例中的“份”、“份数”、“ % ”和比例，如无特殊说明，均以重量为基准。实施例I :聚乙烯:纤维素=O. 5 I
包膜肥成份尿素100份、包膜层材料为聚こ烯和纤维素的混合物，其含量为尿素重量的15%,即15份,膜厚为O. 1mm。其中，尿素粒径为3mm,聚こ烯甲基纤维素=0.5 1，甲基纤维素的平均聚合度为5000。制备方法步骤(I)，将15份聚こ烯和纤维素混合物溶解于75份的植物油溶剂中，搅拌均匀，得到包膜液；步骤(2)，将尿素倒入加热干燥转鼓中，滚动并预热至65°C 750C ;然后转鼓以60转/分滚动，同时将步骤(I)制得的包膜液经泵或承压形式送至雾化喷头，并将其雾化后喷涂到转鼓中的肥料颗粒上，其中所述雾化喷头为压カ式喷头，雾化压力范围为O. 015MPa O. 5MPa，所述包膜液的雾化流速为O. I O. 5kg/分钟；然后将转鼓内的肥料加热到95°C 105°C，进行加热固化，停止喷涂后继续加热固化5分钟，得到本发明的包膜肥。实施例2 :聚乙烯:纤维素=I I包膜肥成份尿素100份、包膜层为聚こ烯和纤维素的混合物，其含量为尿素重量的20%，即20份，膜厚为O. 15mm。其中，尿素粒径为3mm，聚こ烯甲基纤维素=I 1，甲基纤维素的平均聚合度为3000。制备方法步骤(I)，将20份聚こ烯和纤维素混合物溶解于200份的植物油溶剂中，搅拌均匀，得到包膜液；步骤(2)，将尿素倒入加热干燥转鼓中，滚动并预热至65°C 750C ;然后转鼓以60转/分滚动，同时将步骤(I)制得的包膜液经泵或承压形式送至雾化喷头，并将其雾化后喷涂到转鼓中的肥料颗粒上，其中所述雾化喷头为压カ式喷头，雾化压力范围为O. 015MPa O. 5MPa，所述包膜液的雾化流速为O. I O. 5kg/分钟；然后将转鼓内的肥料加热到95°C 105°C，进行加热固化，停止喷涂后继续加热固化8分钟，得到本发明的包膜肥。实施例3 :聚乙烯:纤维素=I O. 5包膜肥成份尿素100份、包膜层为聚こ烯和纤维素的混合物，其含量为尿素重量的25%，即25份，膜厚为O. 2mm。其中，尿素粒径为4mm，聚こ烯甲基纤维素=I 0.5，甲基纤维素的平均聚合度为400。制备方法步骤(I)，将25份聚こ烯和纤维素混合物溶解于375份的植物油溶剂中，搅拌均匀，得到包膜液；步骤(2)，将尿素倒入加热干燥转鼓中，滚动并预热至65°C 750C ;然后转鼓以60转/分滚动，同时将步骤(I)制得的包膜液经泵或承压形式送至雾化喷头，并将其雾化后喷涂到转鼓中的肥料颗粒上，其中所述雾化喷头为压カ式喷头，雾化压力范围为O. 015MPa O. 5MPa，所述包膜液的雾化流速为O. I O. 5kg/分钟；然后将转鼓内的肥料加热到95°C 105°C，进行加热固化，停止喷涂后继续加热固化10分钟，得到本发明的包膜肥。实施例4 :聚乙烯:纤维素=I 1，使用碳酸铵和醋酸纤维素包膜肥成份碳酸铵100份、包膜层为聚こ烯和纤维素的混合物，其含量为碳酸铵重量的20%，即20份，膜厚为O. 15mm。其中，碳酸铵粒径为3mm，聚こ烯醋酸纤维素=I 1，醋酸纤维素的平均聚合度为2000。制备方法步骤(I)，将20份聚こ烯和纤维素混合物溶解于250份的植物油溶剂 中，搅拌均匀，得到包膜液；步骤(2)，将碳酸铵倒入加热干燥转鼓中，滚动并预热至55°C 850C ;然后转鼓以60转/分滚动，同时将步骤(I)制得的包膜液经泵或承压形式送至雾化喷头，并将其雾化后喷涂到转鼓中的肥料颗粒上，其中所述雾化喷头为压カ式喷头，雾化压力范围为O. 015MPa O. 5MPa，所述包膜液的雾化流速为O. I O. 5kg/分钟；然后将转鼓内的肥料加热到95°C 105°C，进行加热固化，停止喷涂后继续加热固化8分钟，得到本发明的包膜肥。实施例5 :聚乙稀:纤维素=O. 5 1，使用尿素和磷酸ニ氢铵的复合肥包膜肥成份尿素和磷酸ニ氢铵的复合肥100份、包膜层材料为聚こ烯和纤维素的混合物，其含量为复合肥重量的15%，即15份，膜厚为O. Imm0其中，复合肥粒径为3mm，聚こ烯甲基纤维素=0. 5 1，甲基纤维素的平均聚合度为5000。制备方法步骤(I)，将15份聚こ烯和纤维素混合物溶解于100份的植物油溶剂中，搅拌均匀，得到包膜液；步骤(2)，将复合肥倒入加热干燥转鼓中，滚动并预热至70°C 850C ;然后转鼓以60转/分滚动，同时将步骤(I)制得的包膜液经泵或承压形式送至雾化喷头，并将其雾化后喷涂到转鼓中的肥料颗粒上，其中所述雾化喷头为压カ式喷头，雾化压 力范围为O. 015MPa O. 5MPa，所述包膜液的雾化流速为O. I O. 5kg/分钟；然后将转鼓内的肥料加热到95°C 105°C，进行加热固化，停止喷涂后继续加热固化5分钟，得到本发明的包膜肥。实施例6 :聚乙烯:纤维素=O. 5 I，使用流化床包膜包膜肥成份尿素100份、包膜层材料为聚こ烯和纤维素的混合物，其含量为尿素重量的15%,即15份,膜厚为O. 1mm。其中，尿素粒径为3mm,聚こ烯甲基纤维素=
0.5 1，甲基纤维素的平均聚合度为5000。制备方法步骤(I)，将15份聚こ烯和纤维素混合物溶解于100份的植物油溶剂中，搅拌均匀，得到包膜液；步骤(2)，将尿素加入流化床包膜设备中，并使球状尿素处于沸腾状态，流化床中球状尿素温度保持在90°C ;然后将步骤(I)制得的包膜液经泵或承压形式送至雾化喷头，并将其雾化后喷涂到流化床上的肥料颗粒上，其中所述雾化喷头为压カ式喷头，雾化压力范围为O. 015MPa O. 5MPa，所述包膜液的雾化流速为O. I O. 5kg/分钟；然后将流化床上的肥料加热到100°C 110°C，进行加热固化，停止喷涂后继续加热固化5分钟，得到本发明的包膜肥。对比例I :采用聚こ烯包覆尿素制备方法同实施例1，除了使用聚こ烯代替聚こ烯和甲基纤维素的混合物。对比例2 :采用纤维素包覆尿素制备方法同实施例1，除了使用甲基纤维素代替聚こ烯和甲基纤维素的混合物。对比例3 :采用聚こ烯纤维素=I 4的包膜层包覆尿素制备方法同实施例1，除了使聚こ烯甲基纤维素=I 4。测定该包膜复合肥料的控释性能，具体试验效果參数參见下表
权利要求
1.一种包膜复合肥，其特征在于以肥料颗粒为核心、并在其外表面均匀喷涂一层包膜层材料制成；包膜层材料包括聚乙烯和纤维素，聚乙烯和纤维素的重量比例为0.5 I I 0. 5，包膜层材料用量为肥芯重量的10-25%，包膜层材料厚度为0. 05-0. 2mm。
2.根据权利要求I所述的包膜复合肥，其特征在于所述聚乙烯和纤维素的重量比例为 I : I。
3.根据权利要求I所述的包膜复合肥，其特征在于所述肥料颗粒选自尿素、碳酸铵、硝酸铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵中的至少一种；其粒径为3-5mm。
4.根据权利要求I所述的包膜复合肥，其特征在于所述纤维素选自纸浆、微晶纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、丙基纤维素、羟甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、硝化纤维素、磷酸纤维素、醋酸纤维素中的至少一种；所述纤维素的平均聚合度为200-7000。
5.一种如权利要求I所述的包膜复合肥的制备方法，步骤如下 包膜液的制备按重量比计算，将100份聚乙烯和纤维素混合物溶解于500-1500份的植物油溶剂中，搅拌均匀，得到包膜液； 包膜过程首先将肥料颗粒置于转鼓或流化床中进行预热；然后将步骤(I)所述的包膜液雾化于预热的肥料颗粒表面，使得包膜层材料用量为肥芯重量的10-25%，包膜层材料厚度为0. 05-0. 2mm，制成包膜复合肥料。
6.根据权利要求5的制备方法，其中植物油为树脂油、桐油、大豆油、亚麻油、玉米油、花生油或脱水蓖麻油等。
7.根据权利要求5的制备方法，其中所述步骤2)中将所述包膜液雾化于预热的肥料颗粒表面是通过雾化喷头实现的，所述雾化喷头为压力式喷头，雾化压力范围为0. 015MPa 0.5MPa，所述包膜液的雾化流速为0. I 0. 5kg/分钟。
8.权利要求I的包膜复合肥在小麦、玉米上的应用。
9.权利要求I的包膜复合肥在夏玉米上的应用。
10.权利要求2的包膜复合肥在蔬菜、马铃薯和甘薯上的应用。
全文摘要
本发明提供了一种以聚乙烯和纤维素作为包膜层的包膜肥料及其制备方法。所述包膜复合肥料，以肥料颗粒为核心、并在其外表面均匀喷涂一层包膜层材料制成；包膜层包括聚乙烯和纤维素，聚乙烯和纤维素的重量比例为0.5∶1～1∶0.5，包膜层用量为肥芯重量的10-25％，薄膜厚度为0.05-0.2mm。本发明的包膜材料是环境友好型肥料，控释时间长，包膜层材料降解率高，N元素利用率高，制作工艺简便，成本低，对后茬作物有明显效果。
文档编号C05G3/00GK102674978SQ20121018100
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者高慧丰 申请人:三河市香丰肥业有限公司