一种富锌包膜材料和其制备方法及富锌包膜缓控释肥料和其制备方法
【专利摘要】本发明属于肥料缓控释领域，具体涉及一种富锌包膜材料和其制备方法及富锌包膜缓控释肥料和其制备方法。该富锌包膜材料包括如下重量份数的各原料：淀粉65?80份；荷叶粉5?15份；螯合锌1?5份；茜草粉1?5份；腐殖酸0?10份；交联剂0.2?5份。该富锌包膜缓控释肥料由肥料核芯和包覆肥料核芯的富锌包膜组成，肥料核芯为水溶性颗粒肥料，富锌包膜由上述富锌包膜材料制成。本发明以廉价、环境友好的淀粉、荷叶粉、腐殖酸等高分子材料为主要原料，辅以螯合锌和茜草中药成分，通过共混并对其进行交联改性，制备出富锌包膜材料和富锌包膜缓控释肥料，该包膜材料能够有效地延长其溶于水的时间及其在水中的降解时间，实现其本身包含的锌元素及其包覆的肥料的缓慢释放。
【专利说明】
一种富锌包膜材料和其制备方法及富锌包膜缓控释肥料和其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于肥料缓控释领域，具体涉及一种富锌包膜材料和其制备方法及富锌包膜缓控释肥料和其制备方法。
【背景技术】
[0002]如今，化肥在农作物的种植中发挥了极大的作用，不仅能够减少病虫害，还能提高作物产量;与此同时，化肥流失、挥发导致化肥未被植物充分吸收利用，还造成了环境的大量污染。因此，新型缓控释肥料的研制成为了研究重点，以改变化肥自身的特性来提高肥料的利用率来减少环境的污染。缓控释肥料实现了肥料养分释放、土壤养分供应和植物养分吸收的平衡和协调，提高了肥料的利用率，并减轻了不合理施肥对环境的污染，同时可以一次性施肥，减少了劳力成本，更便于在我国农业分散经营的条件下推广。就目前而言，包膜包衣类缓控释肥料代表了缓控释肥料的发展趋势。在包膜肥料的制造过程中，包膜材料通常不与肥料发生化学反应，通过物理的包覆，调整包膜材料的组分和结构，还能调节其释放肥料的特性，在技术和经济上具有巨大的优势。但是包膜型缓控释肥料受到包膜材料和工艺的限制，提高了肥料的成本，所以在限制了其在我国这样一个农业大国的广泛应用。因此，选用价格便宜、对土壤和水源没有污染、可生物降解的高分子材料越来越受到人们的关注。
[0003]锌是动物、植物以及人体生长发育必需的微量元素，并且是人内最易缺乏的三种微量元素Zn、VA、Fe其中之一。缺锌引发的一系列疾病越来越受到全世界的关注与重视。锌元素在基因表达、复制和细胞生长中起着重要的作用。锌影响着体内多种酶的活性，并且参与蛋白质和核酸的合成，从而影响细胞的分裂及生长。植物缺锌会导致产品质量下降，而人体缺锌就会导致身材矮小症等一系列代谢紊乱。因此，种植出富锌的水稻等粮食作物对解决此问题是一个即经济又实惠的途径。化肥中补锌是个间接提高人体锌含量重要途径，然而植物对锌的吸收比较缓慢而且少量，所以把锌元素包覆在廉价的缓控释包膜材料中，将锌的吸收提高到最大化是一个值得研究的方向。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供。
[0005]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种富锌包膜材料，其特征在于，包括如下重量份数的各原料:淀粉65-80份;荷叶粉5-15份;螯合锌1-5份;茜草粉1-5份;腐殖酸0-10份;交联剂0.2-5份。
[0006]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步的具体化或优化。
[0007]优选的，所述淀粉为小麦淀粉或土豆淀粉。
[0008]优选的，所述交联剂为N，N’_亚甲基双丙烯酰胺和丙三醇中的一种或两种任意比例的混合。
[0009]具体的，所述荷叶粉的平均粒径为60-150目，所述茜草粉的平均粒径为30-80目。
[0010]本发明还提供制备上述富锌包膜材料的方法，包括如下步骤:按照所述富锌包膜材料中的各原料重量份数秤取淀粉、荷叶粉、螯合锌、茜草粉、腐殖酸和交联剂，将秤取的淀粉、荷叶粉、螯合锌、茜草粉、腐殖酸与适量水在反应釜中充分混合，水的重量为反应釜中各原料重量之和的4-9倍;升温至60-90°C并在该温度下糊化；向所述反应釜内加入秤取的交联剂，在90-100°C下回流2-3h，发生交联反应;搅拌、冷却出料，即得所述富锌包膜材料。
[0011]本发明还提供一种富锌包膜缓控释肥料，由肥料核芯和包覆所述肥料核芯的富锌包膜组成，所述肥料核芯为水溶性颗粒肥料，所述富锌包膜由上述制备方法制备出的富锌包膜材料制成。
[0012]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步优化。
[0013]进一步，所述富锌包膜的重量为所述富锌包膜缓控释肥料重量的2-30%。
[0014]进一步，所述水溶性颗粒肥料为单一肥料、复合肥料或复混肥料，所述水溶性颗粒肥料的颗粒的平均粒径为2-5mm。所述单一肥料为氮肥、磷肥或钾肥，如尿素、过磷酸钙及硫酸钾等，所述复合肥料为硝酸钾、磷酸钾或磷酸铵等。
[0015]本发明还提供一种制备上述富锌包膜缓控释肥料的方法，包括如下步骤:在沸腾式或转鼓式流化床中，使用本发明制备的富锌包膜材料包覆所述水溶性肥料颗粒。
[0016]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下进一步优化。
[0017]进一步，所述流化床内温度为50-95°C，所述富锌包膜材料包覆所述水溶性肥料颗粒时采用喷涂方式进行。
[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果是:在本发明以廉价、环境友好的淀粉、荷叶粉、腐殖酸等高分子材料为主要原料，辅以螯合锌和茜草中药成分，通过共混并对其进行交联改性，制备出富锌包膜材料和富锌包膜缓控释肥料。因为荷叶粉表面是一层超疏水结构，所得到的富锌包膜材料具有一定的防水功能，能够有效地延长其溶于水的时间及其在水中的降解时间，实现其本身包含的锌元素及其包覆的肥料的缓慢释放;而且所添加的茜草具有抗菌杀菌的效果，减少植物根部的病虫害，从而保证植物对肥料的吸收。将这种富锌包膜材料包覆在化肥上得到富锌包膜缓控释肥料，根据植物生长需求调整富锌包膜材料在该富锌包膜缓控释肥料中的含量，有效控制富锌包膜材料中锌元素和其包覆的肥料的释放时间，从而提高了肥料和锌元素的利用效率，且其对环境无污染，是一种具有开发前景的富锌缓控释肥料。
【具体实施方式】
[0019]以下结合具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0020]本发明所使用的方法若未作特殊说明均为常规方法，本发明所用材料若未作特殊说明则为市售产品。
[0021]为避免赘述，以下实施例中得到的富锌包膜缓控释肥料的缓控释性能均通过以下方法测试:在25°C的条件下，采用水浸泡法测试富锌包膜缓控释肥料的养分释放期，以累积养分释放率达到80 %时所需天数来表示，并测试锌元素释放率达到锌总含量80 %时所需天数。将一定量研制的富锌包膜缓控释肥料(其含氮、磷或钾的总量可计算得出)放入一定量的水中，不断监测水中相应的氮、磷或钾的总含量直至其占所述富锌包膜缓控释肥料中相应元素总量的80%时停止监测，记录相应天数)，按GB/T8572-2001标准测试氮的总含量，按GB/T8573-1999标准测试磷的总含量，按GB/T8574-1988标准测试钾的总含量。通过电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-AES)测定锌元素的含量。
[0022]实施例1
[0023](I)富锌包膜材料的制备
[0024]将蒸馏水8L、小麦淀粉800g、荷叶粉150g、螯合锌50g、茜草粉50g、腐殖酸10g加入带有搅拌器、温度计、冷凝器和加热装置的反应釜中，室温搅拌I小时后，加热至60°C下糊化，再加入交联剂N，N’_亚甲基双丙烯酰胺20g和丙三醇30g，在90 °C下回流2-3小时，冷却出料，即得。
[0025](2)富锌包膜缓控释肥料的制备
[0026]将5kg粒径为3?4mm的颗粒尿素装入沸腾式流化床内，预热至80°C，将上述富锌包膜材料5kg从双流喷嘴喷涂到颗粒尿素表面，喷涂速度大约为30g/min，同时鼓吹热风干燥，热风温度为90°C，得到富锌包膜缓控释肥料，构成所述富锌包膜缓控释肥料的肥料核芯的颗粒尿素表面具有富锌包膜，所述富锌包膜的重量为所述富锌包膜缓控释肥料总重量的13.2%。
[0027]经检测，上述制备的富锌包膜缓控释肥料的养分释放期(检测氮元素释放)为69天，锌释放80%的天数为51天。
[0028]实施例2
[0029](I)富锌包膜材料的制备
[0030]将蒸馏水6.5L、小麦淀粉650g、荷叶粉50g、螯合锌10g、茜草粉10g、腐殖酸1g加入带有搅拌器、温度计、冷凝器和加热装置的反应釜中，室温搅拌I小时后，加热至60°C下糊化，再加入交联剂N，N’_亚甲基双丙烯酰胺Ig和丙三醇lg，在90°C下回流2-3小时，冷却出料，即得。
[0031](2)富锌包膜缓控释肥料的制备
[0032]将5kg粒径为3?4mm的颗粒尿素装入沸腾式流化床内，预热至80°C，将上述富锌包膜材料Ikg从双流喷嘴喷涂到颗粒尿素表面，喷涂速度大约为30g/min，同时鼓吹热风干燥，热风温度为90°C，得到富锌包膜缓控释肥料，构成所述富锌包膜缓控释肥料的肥料核芯的颗粒尿素表面具有富锌包膜，所述富锌包膜的重量为所述富锌包膜缓控释肥料总重量的2.1%。
[0033]经检测，上述制备的富锌包膜缓控释肥料的养分释放期(检测氮元素释放)为52天，锌释放80%的天数为41天。
[0034]实施例3
[0035](I)富锌包膜材料的制备
[0036]将蒸馏水4L、小麦淀粉750g、荷叶粉100g、螯合锌30g、茜草粉30g、腐殖酸Ig加入带有搅拌器、温度计、冷凝器和加热装置的反应釜中，室温搅拌I小时后，加热至90°C下糊化，再加入交联剂N，N’_亚甲基双丙烯酰胺15g和丙三醇10g，在100°C下回流2-3小时，冷却出料，即得。
[0037](2)富锌包膜缓控释肥料的制备
[0038]将5kg粒径为3?4mm的颗粒尿素装入沸腾式流化床内，预热至80°C，将上述富锌包膜材料7kg从双流喷嘴喷涂到颗粒尿素表面，喷涂速度大约为30g/min，同时鼓吹热风干燥，热风温度为90°C，得到富锌包膜缓控释肥料，构成所述富锌包膜缓控释肥料的肥料核芯的颗粒尿素表面具有富锌包膜，所述富锌包膜的重量为所述富锌包膜缓控释肥料总重量的26.5%。
[0039]经检测，上述制备的富锌包膜缓控释肥料的养分释放期(检测氮元素释放)为75天，锌释放80%的天数为55天。
[0040]实施例4
[0041]同实施例3，但用土豆淀粉代替小麦淀粉。
[0042]经检测，上述制备的富锌包膜缓控释肥料的养分释放期(检测氮元素释放)为58天，锌释放80 %的天数为38天。
[0043]实施例5
[0044]同实施例3，但交联剂只使用30g丙三醇。
[0045]经检测，上述制备的富锌包膜缓控释肥料的养分释放期(检测氮元素释放)为72天，锌释放80 %的天数为54天。
[0046]对比例I
[0047]同实施例3，不使用茜草粉。
[0048]经检测，上述制备的富锌包膜缓控释肥料的养分释放期(检测氮元素释放)为78天，锌释放80 %的天数为57天。
[0049]对比例2
[0050]同实施例3，但不使用荷叶粉。
[0051]经检测，上述制备的富锌包膜缓控释肥料的养分释放期(检测氮元素释放)为35天，锌释放80 %的天数为30天。
[0052]肥效测试
[0053]选取八块前期生长条件完全相同的稻田，其内水稻苗高度相近，均约为5cm，在完全相同的外界条件下培养，前七块稻田分别施用相同质量的实施例1-5和对比例1-2制备的包膜肥料，最后一块稻田直接施用折算后平均质量的未包膜的尿素和折算后平均质量的富锌包膜材料，生长两个月(按60天计)后分别测得几块田内水稻苗的平均株高如下(按上述实施例及对比例的先后顺序排列，最后为未包膜尿素及相应质量的富锌包膜材料):85cm、78cm、83cm、82cm、85cm、73cm、70cm和65cm。从上述数据可知，本发明提供的富锌包膜缓控释肥料可缓慢释放，有助于植物吸收和生长;未使用茜草粉或未使用荷叶粉时，水稻株高均受到不利影响；直接使用未包膜的尿素和富锌包膜材料的水稻株高最矮，这是因为其肥料释放过快，部分肥料未经植物吸收而流失。
[0054]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种富锌包膜材料，其特征在于，包括如下重量份数的各原料:淀粉65-80份;荷叶粉5-15份;螯合锌1-5份;茜草粉1-5份;腐殖酸0-10份;交联剂0.2_5份。2.根据权利要求1所述的一种富锌包膜材料，其特征在于，所述淀粉为小麦淀粉或土豆淀粉。3.根据权利要求1所述的一种富锌包膜材料，其特征在于，所述交联剂为N，N’_亚甲基双丙烯酰胺和丙三醇中的一种或两种任意比例的混合。4.根据权利要求1所述的一种富锌包膜材料，其特征在于，所述荷叶粉的平均粒径为60-150目，所述茜草粉的平均粒径为30-80目。5.一种富锌包膜材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:按权利要求1至4任一项所述富锌包膜材料中的各原料重量份数秤取淀粉、荷叶粉、螯合锌、茜草粉、腐殖酸和交联剂，将秤取的淀粉、荷叶粉、螯合锌、茜草粉、腐殖酸与适量水在反应釜中充分混合，水的重量为反应釜中各原料重量之和的4-9倍;升温至60-90°C并在该温度下糊化；向所述反应釜内加入秤取的交联剂，在90-100°C下回流2-3h，发生交联反应;搅拌、冷却出料，即得所述富锌包膜材料。6.—种富锌包膜缓控释肥料，其特征在于，由肥料核芯和包覆在所述肥料核芯外的富锌包膜组成，所述肥料核芯为水溶性颗粒肥料，所述富锌包膜由权利要求5制备出的富锌包膜材料制成。7.根据权利要求6所述的一种富锌包膜缓控释肥料，其特征在于，所述富锌包膜的重量为所述富锌包膜缓控释肥料重量的2-30%。8.根据权利要求6所述的一种富锌包膜缓控释肥料，其特征在于，所述水溶性颗粒肥料为单一肥料、复合肥料或复混肥料，所述水溶性颗粒肥料的颗粒的平均粒径为2-5mm。9.一种富锌包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:在沸腾式或转鼓式流化床中，使用权利要求5制备出的富锌包膜材料包覆肥料核芯，所述肥料核芯为水溶性颗粒肥料。10.根据权利要求9所述的一种富锌包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述流化床内温度为50-95 °C，所述富锌包膜材料包覆所述水溶性肥料颗粒时采用喷涂方式进行。
【文档编号】C05G3/00GK106083327SQ201610410471
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月13日
【发明人】徐祖顺, 李庆, 张淑来, 庞龙, 童豪, 栗静
【申请人】湖北大学