以尿素改性为易降解膜的包膜控释肥料及其生产方法
【专利摘要】本发明公开了一种以尿素改性为易降解膜的包膜控释肥料及其生产方法；本发明是将普通尿素加热变为熔融态脲液后与改性剂和固化剂混合均匀，然后将其直接喷涂到肥料颗粒表面固化反应成膜，即可获得膜材料表面光滑致密、具有不同耐水性能的尿素改性包膜控释肥料。该产品不仅具有优异的养分控释性能，而且膜材料成本低，残留在土壤中的膜壳降解较快，属于膜壳较易降解的包膜控释肥料。此外，该产品生产成本较低，生产工艺流程简便，非常适合于大规模工业化生产和在园艺及大田作物上推广应用。
【专利说明】以尿素改性为易降解膜的包膜控释肥料及其生产方法
(一)【技术领域】
[0001]本发明涉及ー种以尿素改性为易降解膜的包膜控释肥料及其生产方法，属于控释肥料生产【技术领域】。
(二)【背景技术】
[0002]农业稳产、增产是保障国家粮食安全的重要前提，化肥作为现代农业的重要生产资料，在农业生产中占有重要地位。我国是一个农业大国，毎年都要使用大量肥料，但是化肥的低利用率，不仅造成经济能源上的巨大浪费，还带来了严重的环境污染问题。因此，如何大幅度提高肥料利用率、改善农产品品质和实现环境友好型发展，是目前持续高效农业发展中的亟需解决的重要问题。包膜控释肥料的研究和开发以及在农业上的广泛使用，为解决这个问题提供了新方法和新途径。
[0003]包膜控释肥料能够精确控制养分的释放速率和释放时间，并可以通过调节膜材料的组成、厚度、致密度、孔隙率等因素来改变肥料核芯的养分释放模式，使之适应不同作物的养分需求规律，从而提高肥料的利用率，減少化学肥料对环境造成的污染，因此在农业以及园艺上得到了广泛的应用。
[0004]目前，国内外包膜控释肥的类型主要是以高分子树脂包膜肥料为主，该类包膜控释肥料就其包膜エ艺而言，主要分为有机溶剂型和就地反应成膜型两种包膜技木。有机溶剂型包膜エ艺主要以日本的热塑性树脂包膜肥料(商品名Weister)。这类包膜控释肥料的包膜エ艺主要是先采用有机溶剂将树脂溶解，然后运用流化床式包膜机将其逐渐喷涂到肥料颗粒表面。此エ艺的特点是能将包膜液均匀地喷涂到肥料颗粒表面，但包膜エ艺较复杂，溶剂回收较为困难，致使控释肥产品的价格往往较高，很难在农业上大面积推广应用，大大影响了该类包膜控释肥的可持续发展。
[0005]就地反应成膜型包膜エ艺主要以加拿大的聚氨酯包膜肥料(商品名:ESN)和环氧树脂包膜肥料为代表。这类包膜控释肥料的主要制备方法是将膜材料和固化剂混合均匀后采用转鼓式包膜机直接喷涂到肥料颗粒表面上固化反应成膜。该包膜エ艺无需溶剂、操作简单、且固化反应快，适合在大田作物上大規模推广使用。但是此类包膜材料的主要原料是石油化产品，而且随着石油资源不断枯竭和价格以及残膜降解周期较长，使得这类树脂包膜控释肥料的大范围推广应用受到很大限制。因此，国内外迫切需要ー种膜材料成本低、残膜易降解、控释效果好的包膜控释肥料，以便在农业生产中大規模推广应用。
(三)
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种价格低廉、制备エ艺简单、无需溶剂，固化快，残膜易降解的以尿素改性为易降解膜的包膜控释肥料及其生产方法。
[0007]—种以尿素改性为易降解膜的包膜控释肥料，是先将粒径为2~5mm肥料颗粒预热至60~90°C,然后将普通尿素加热变为熔融态的液体尿素,再将液体尿素与改性剂和固化剂按一定比例混合均匀形成包膜材料直接喷涂到肥料颗粒表面上固化反应，获得表面光滑致密、具有不同耐水性能的尿素包膜控释肥料。
[0008]所述喷涂于颗粒肥料表层的包膜材料占包膜控释肥料总重量的4.0~10.0%，养分释放期是I~12个月。
[0009]所述的尿素是普通エ业化生产的尿素。
[0010]所述的改性剂是聚醚胺400、对苯二胺、间苯二甲胺、二乙烯三胺、三乙烯四肢、3，3' - 二甲基-4，4' -二氨基二环己基甲烷、3，3' - 二甲基-4，4'-联苯二胺、4-4' - 二氨基二苯甲烷、多亚甲基多苯胺、3，3' - 二甲氧基-4，4' - 二氨基苯甲烷、3，3' _二氯-4，4' - 二氨基二苯甲烧、3，3' -二氯-4，4'-联苯二胺或联苯二胺中的一种或几种的混合物。
[0011]所述的固化剂是对苯二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酷、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酷、1，6-六亚甲基二异氰酸酷、三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯中的ー种或几种的混合物。
[0012]所述的尿素、改性剂和固化剂分别占包膜材料重量的30~60%、10~20%和30~60%。
[0013]所述的肥料颗粒选自尿素、氯化钾、NPK复合肥、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、硫酸钾或硝酸钾等。
[0014]本发明所提供的以尿素改性为易降解膜的包膜控释肥料，主要优点是:
[0015]1.以尿素为主要包膜材料，利用尿素分子上的两个氨基和固化剂上的异氰酸酯基快速固化反应的原理，制得了膜材料表面光滑、结构致密的尿素包膜控释肥料。该产品不仅成本较低，而且大大减少了对石化产品的依赖，从而实现了包膜控释肥料的可持续发展；
[0016]2.采用转鼓式包膜エ艺和生产方法，操作简单，无需溶剤，固化快，适合于大規模エ业化生产，产品生产成本低，适合于在园艺和大田作物上大面积推广；
[0017]3.尿素改性的包膜材料具有易降解性，养分释放完后留下的膜材料可以在较短时间内降解完全。
(四)【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1:本发明的尿素改性包膜控释肥料制作エ艺流程图。
[0019]图中I是将转鼓中的尿素或其他肥料颗粒预热到60_90°C ；2是将熔融态尿素、改性剂和固化剂混合均匀后喷涂到已预热肥料颗粒表面上；3是尿素、改性剂和固化剂在肥料表面直接固化反应成膜；4是将包膜后的肥料转移到冷却器中，使其冷却至室温；5是将冷却后的包膜肥料称量、包装、贮存。
(五)【具体实施方式】
[0020]下面结合具体实施例对本发明作进ー步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。
[0021]实施例1:
[0022]将500kg直径为2_5mm的大颗粒尿素装入转鼓中，加热至60_90°C;然后将3.40kg尿素加热变为熔融态的液体尿素，并与0.85kg改性剂聚醚胺400和4.25kg固化剂对苯二异氰酸酯混合均匀后迅速喷涂到尿素颗粒表面，6-9分钟后即可在肥料表面直接固化反应成膜，此过程重复3次。肥料冷却后即可包装、贮存。所得控释肥膜材料占全部控释肥总重量的5%左右，此肥料在25°C水中的养分释放期约为90天。此产品在水中的N素累积释放率测定结果列于表1中。
[0023]表1
【权利要求】
1.ー种以尿素改性为易降解膜的包膜控释肥料，其特征在于:是将粒径为2~5mm肥料颗粒预热至60~90°C ;将普通尿素加热变为熔融态的液体尿素，再将液体尿素与改性剂和固化剂混合均匀形成包膜材料直接喷涂到肥料颗粒表面上固化反应获得； 所述的包膜材料占包膜控释肥料总重量的4.0~10.0% ； 所述的尿素、改性剂、固化剂分别占包膜材料重量的30~60%、10-20%、30~60% ； 所述的改性剂是聚醚胺400、对苯二胺、间苯二甲胺、二乙烯三胺、三乙烯四肢、`3,3/ - 二甲基-4，4' -二氨基-3-甲基环己基甲烷、3，3' - 二甲基-4，4'-联苯二胺、4-4' - 二氨基二苯甲烧、多亚甲基多苯胺、3，3' - 二甲氧基-`4，4' - 二氨基苯甲烧、`3,3' -二氯-4，4' - 二氨基二苯甲烧、3，3' -二氯-4，4'-联苯二胺或联苯二胺中的一种或几种的混合物； 所述的固化剂是对苯二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酷、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酷、1，6-六亚甲基二异氰酸酷、三甲基-1，6-六亚甲基二异氰酸酯或苯二亚甲基二异氰酸酯中的ー种或几种的混合物；` 所述的肥料颗粒是尿素、氯化钾、NPK复合肥、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、硫酸钾或硝酸钾。
【文档编号】C05G3/08GK103553777SQ201310512970
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】张民, 陆盘芳 申请人:山东农业大学