专利名称：一种易降解的植物油包膜控释肥及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于控释肥料生产领域，具体涉及一种易降解的植物油脂包膜控释肥及其制备工艺。
背景技术：
我国化肥消耗量约占世界化肥消费总量的2(Γ30%，居世界第一位，发达国家化肥当季利用率平均为50飞0%，我国化肥当季利用率平均仅为3(Γ35%。大量营养元素的流失浪费不仅给社会带来巨大的经济损失，而且还会造成严重的环境污染。目前，随着化肥用量的不断增加，在农产品追求产量与质量并重，以及环境友好的多重目标要求下，肥料的改性问题就显得更为重要。控释肥料的出现，提高了肥料利用率，有利于减少环境污染，保证粮食安全，也满 足了农民的实际需求。包膜控释肥料是以颗粒化肥为核心，表层涂覆一层低水溶性或微溶性的无机物质或有机聚合物，改变化肥养分的溶出性，延长或控制肥料养分释放，使土壤养分的供应与作物需肥要求协调的新型肥料剂型。包膜控释肥料的种类，从包膜材料来分，可分为无机物包膜肥料和有机聚合物包膜肥料，前者多数是以含有一定养分的无机肥料或土壤调理剂之类物质，后者包括有机聚合物、低水溶性或难溶性的有机合成物等作为包膜材料。但是目前普遍存在的问题是无机包膜养分控释效果较差，有机聚合物包膜价格较高，膜材降解较慢。CN101357867A公开了一种腐植酸包膜控释肥，它是使用粘结剂及其固化剂将固体膜材料包裹在肥料颗粒表面制得的包膜控释肥，是通过下述工艺制备的第一步将颗粒肥料在包膜设备中预热后加入聚氨酯树脂及其固化剂桐油、豆油、亚麻油；第二步把腐殖酸固体膜材料撒到运动的肥料颗粒上，继续加热保持温度，固化形成抗冲击、耐磨的包膜层，完成一次包膜；第三步按顺序重复第一、二步骤多次，制得所需腐植酸包膜控释肥。本发明控释肥产品养分含量较高，包膜层抗冲击、耐磨性强。改良低产土壤物理化学性状，腐植酸能活化养分，增加土壤中有机质、速效氮、速效磷、速效钾的含量，改善土壤中的固、液、气三相比。CN101357865A公开了一种工业化生产包膜控释肥的工艺，其中包膜液制备是按重量比I : 18 — 20将包膜材料浙青或橡胶与有机溶剂二甲苯、二氯甲烷或甲苯在溶解釜中配置成喷涂溶液，并加入添加剂淀粉或硅藻土。包膜是在包膜设备中利用热气体的烘托将喷涂溶液喷涂到不断流化运动的肥料颗粒表面上，肥料颗粒重量为包膜材料的8 — 15倍，保持温度45 - 55°C，形成包膜层。本工艺有利于对溶剂的完全回收，克服包膜过程中的粘连现象。植物油是一种可生物降解的环保材料，在常温下大多是液体，少数是半固体或固体，如桕脂、椰子油等。使用较多的有大豆油、棕榈油、棉籽油、花生油、葵花籽油等，玉米油和葵花籽油我国也大量盛产。由于植物油当中含有大量不饱和脂肪酸甘油酯，这些不饱和脂肪酸甘油酯是由油酸、亚油酸和亚麻酸等不饱和酸与甘油结合而成。它们本身是不含有羟基的，需要通过将植物油分子链上的不饱和双键进行环氧化处理，制备出具有一定官能度和分子量的多元醇。目前植物油在涂料工业中主要用于制备合成树脂和增塑剂，可用作食用油和润滑油，也可用于肥皂、医药等工业中。
发明内容
针对现有技术中有机聚合物包膜控释肥价格高和膜壳降解慢的问题，本发明提供一种易降解的植物油包膜控释肥及其制备工艺。术语解释总包膜率，是指包膜层重量占核芯肥重量的百分比。本发明技术方案如下一种植物油包膜控释肥，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的植物油包膜层，总包膜 率为2 12wt%，所述的植物油包膜控释肥是将植物油包膜剂包覆在核芯肥料颗粒上制得。植物油包膜剂由以下A组分与B组分组成。A组分按重量份，18-22份植物油、2-5份多元醇、7_10份二甲苯、I份植物纤维在55-65°C条件下搅拌反应O. 8-2h ；所述多元醇为甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、木糖醇或山梨醇。所述植物纤维选自稻壳、作物秸杆、木屑之一或组合。B组分按重量份,8-12份植物油加入2-4份多元酸或酸酐，110-180°C活化反应l-2h ；所述多元酸或酸酐选自邻苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐或苯酐。根据本发明优选的，所述植物油选自大豆油、亚麻油、桐油或棉籽油。但不限于此。根据本发明优选的，所述植物油包膜控释肥为颗粒状肥料，其粒径范围是
1.O 5. 5mm。根据本发明优选的，所述植物油包膜控释肥为颗粒状肥料，总包膜率优选为
4 8wt%0根据本发明优选的，所述植物油包膜剂由以下A组分与B组分按重量份组成A组分20份植物油、2份多元醇、9份二甲苯、I份植物纤维在反应釜中55_65°C条件下搅拌反应O. 8-2h ；所述多元醇为甘油或季戊四醇；所述植物纤维选自稻壳、作物秸杆、木屑之一或组合，细度12(Γ200目；B组分10份植物油加入2份多元酸或酸酐，110-180 °C下反应爸中活化反应l_2h ;均为重量份；所述多元酸或酸酐为邻苯二甲酸或苯酐。根据本发明，一种植物油包膜控释肥的制备工艺，包括步骤如下(I)筛分、称量颗粒肥料作为核芯肥，输送至造粒机，预热至50-60°C。(2)配置A组份按配比将植物油、多元醇、二甲苯、植物纤维在反应釜中55_65°C条件下搅拌反应O. 8-2h，制得A组份；配置B组份按配比将植物油加入多元酸或酸酐，IlO0C _180°C下反应釜中活化反应l_2h，制得B组份。将A组份和B组份混合均匀，即得植物油包膜剂。(3)将步骤(2)的植物油包膜剂加到步骤(I)造粒机内的颗粒肥料上，植物油包膜剂用量为核芯肥重量的l-3wt%，保持颗粒肥料温度5(T60°C，利用肥料颗粒的相互摩擦，植物油脂在运动的肥料颗粒表面均匀铺展，然后固化形成光滑致密的膜层，完成一次植物油脂包膜；(4)重复上述步骤(3)，直至达到要求的总包膜率，即得所需的植物油包膜控释肥。本发明所述的植物油脂包膜控释肥，外观颜色可以是无色、绿色、黄色、橙色等各种颜色，这可以通过向包膜剂中添加各种染料来实现。本发明的植物油脂包膜控释肥的应用，植物油脂包膜控释肥作为基肥施用；或者将植物油脂包膜控释肥与普通肥料掺混成BB (掺混)肥的方法，通过这种施肥方法，控释BB肥的速效养分能够供应作物生长初期的营养，控释养分则保证了作物生长后期对营养的需求，后期不脱肥，达到了控释BB肥良好养分控释性能与产品价格的完美统一的目的。更有利于进一步降低施肥成本，更好地在大田作物上推广应用。 本发明的优良效果如下本发明植物油脂包膜控释肥符合2009年9月I日起实施的缓释肥料GB/T23348-2009国家标准和2012年7月I日实施的控释肥料HG/T 4215-2011行业标准要求，具有良好的控释效果，在提高肥料利用率、避免农业面源污染和保护环境方面，取得了突出的技术效果。本发明采用植物油生产控释肥，天然可降解，环境友好，是非石油化工产品，不依赖于石油工业，不易受到国际石油价格的影响，价格便宜；植物纤维的使用，将可被微生物分解的分子链引入到包膜体系中，当控释肥施到土壤中后，养分释放残留的膜壳在微生物酶的作用下，发生水解和氧化等反应，这些分子链断裂成低分子质量的碎片，微生物吸收或消耗这些相对低分子质量的碎片后，经过代谢形成二氧化碳、水及生物能，最终达到快速降解的目的。本发明反应介质为无毒且成本低廉的植物油，植物油既可作为分散介质使用，又可反应固化成膜，成为涂层的构成部分。因此，包膜层其固含量几乎为100%，保证了本包膜工艺的顺利实现和产品的质量。本发明还具有的显著效果是工艺简单，不需要特殊设备，基建设备投资低；产品的养分控释期可以根据包膜厚度及膜材料配方来调节，可控制在I个月到9个月不等，另外还可将具有不同释放时期、不同释放特性的产品与普通复合肥按一定的比例掺混，模拟各种作物对养分的需求，做成各种作物专用控释肥，使控释肥的养分释放曲线与作物对养分的吸收曲线相吻合，达到养分精确控释的目的。本发明将采用植物油脂包膜制备控释肥，不但控释效果好，而且能够解决有机聚合物价格高和膜壳降解慢的问题，降低控释肥生产成本，不仅满足高等园艺景观植物的需求，而且可通过科学施肥技术在大田作物上推广应用，以改善作物品质，提高肥料利用率，减少农业面源污染。
图I是本发明植物油包膜控释肥的产品结构图。其中，I是控释肥的包膜层，2是控释肥的肥料核芯。图2-5分别是实施例1-4产品的养分释放曲线图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例I、植物油包膜尿素(I)筛分、称量IOOOkg颗粒尿素，输送至造粒机，预热至50_60°C。(2) A组份10kg植物油、Ikg甘油、4. 5kg 二甲苯、O. 5kg植物纤维在反应釜中55-65°C条件下搅拌反应50min ；B组份10kg植物油加入2kg邻苯二甲酸酐，180°C下反应釜中反应I. 2h。
取A组份与B组份混合均匀，即为植物油包膜剂；备用；(3)将步骤(2)的植物油包膜剂加到步骤(I)造粒机内的颗粒尿素上，植物油包膜剂用量为核芯肥重量的1.4wt%，保持肥料温度5(T60°C，利用肥料颗粒的相互摩擦，植物油脂在运动的肥料颗粒表面均匀铺展，最终固化形成光滑致密的膜层，完成一次植物油脂包膜工艺。(4)再重复步骤(3)—次，制得总包膜率为2. Swt%的植物油脂包膜控释尿素。养分释放曲线图如图2。实施例2、植物油包膜尿素(I)筛分、称量IOOOkg颗粒尿素，输送至造粒机，预热至50_60°C。(2) A组份6. 2kg植物油、O. 70kg季戊四醇、2. 79g 二甲苯、O. 31kg植物纤维在反应釜中55-65°C条件下搅拌反应I. 2h ；B组份5kg植物油加入Ikg苯酐，110°C下反应釜中反应1.5h;将A组份与B组份混合均匀，即为植物油包膜剂，备用；(3)将步骤(2)的植物油包膜剂加到步骤(I)造粒机内的颗粒尿素上，植物油包膜剂用量为核芯肥重量的1.6wt%，保持肥料温度5(T60°C，利用肥料颗粒的相互摩擦，植物油脂在运动的肥料颗粒表面均匀铺展，最终固化形成光滑致密的膜层，完成一次植物油脂包膜工艺。(4)再重复步骤(3)—次，制得总包膜率为3. 2wt%的植物油脂包膜控释尿素。养分释放曲线图如图3。实施例3、植物油包膜控释复合肥(I)筛分、称量狮马45% (15-15-15)颗粒肥料500kg，输送至造粒机，预热至50-60。。。(2) A组份取6kg植物油、I. 5kg三羟甲基丙烷、I. 5g 二甲苯、O. 3kg植物纤维在反应釜中55-65°C条件下搅拌反应2h ；B组份2. 7kg植物油加入O. 5kg间苯二甲酸，130°C下反应釜中反应I. 6h。将A组份与B组份混合均匀，即为植物油包膜剂，备用；(3)将步骤(2)的植物油包膜剂加到步骤(I)造粒机内的颗粒尿素上，植物油包膜剂用量为核芯肥重量的2. 5wt%，保持肥料温度5(T60°C，利用肥料颗粒的相互摩擦，植物油脂在运动的肥料颗粒表面均匀铺展，最终固化形成光滑致密的膜层，完成一次植物油脂包膜工艺。(4)再重复步骤(3)两次，制得总包膜率为7. 5wt%的植物油脂包膜控释复合肥。养分释放曲线图如图4。实施例4、植物油包膜控释复合肥(I)筛分、称量狮马40% (21-8-11)颗粒肥料1000kg,输送至造粒机，预热至50-60。。。
(2)配置A组份6. 5kg植物油、O. 65kg季戍四醇、2. 93g 二甲苯、O. 33kg植物纤维在反应釜中55-65°C条件下搅拌反应I. 5h ；配置B组份7. 4kg植物油加入2. 2kg苯酐，160°C下反应釜中反应2h。将A组份与B组份混合均匀，即为植物油包膜剂，备用；(3)将步骤(2)的植物油包膜剂加到步骤(I)造粒机内的颗粒尿素上，植物油包膜剂用量为核芯肥重量的2wt%，保持肥料温度5(T60°C，利用肥料颗粒的相互摩擦，植物油脂在运动的肥料颗粒表面均匀铺展，最终固化形成光滑致密的膜层，完成一次植物油脂包膜工艺。(4)再重复步骤(3)五次，制得总包膜率为12wt%的植物油脂包膜控释复合肥。养分释放曲线图如图5。本发明控释肥产品的养分释放实验样品实施例1-4制备的植物油包膜控释肥料产品。本发明植物油包膜控释肥符合2009年9月I日起实施的缓释肥料GB/T23348-2009国家标准和2012年7月I日实施的控释肥料HG/T 4215-2011行业标准要求，控释肥养分释放率水中测定方法称取IOg肥料样品，准确至O. Olg，放入用100目尼龙纱网做成的小袋中封口，将小袋放入250ml分液漏斗中，然后加蒸馏水250ml，密封后置于25V的恒温培养箱中，做3次平行，同时做空白试验。选取不同的天数取样测定，直到养分累积释放率达到80%或超过80%。实施例I的肥料样品在第ld、3d、7d、14d、28d、42d、56d取样测定；实施例2的肥料样品在第ld、3d、7d、14d、28d、56d、84d取样测定；实施例3 的肥料样品在第 ld、3d、7d、14d、28d、56d、84d、113d、140d、168d 取样测定;实施例4 的肥料样品在第 ld、3d、7d、14d、28d、56d、84d、113d、140d、168d、196d、224d、252d取样测定。结果见图2-5的控释肥产品的养分释放曲线，实施例1-4的植物油脂包膜控释肥控释期分别约为2个月、3个月、5个月、9个月。
权利要求
1.一种植物油包膜控释肥，包括核芯肥和包覆在核芯肥上的植物油包膜层，总包膜率为2 12wt%，所述的植物油包膜控释肥是将植物油包膜剂包覆在核芯肥料颗粒上制得；其中，所用的植物油包膜剂由以下A组分与B组分组成 A组分按重量份，18-22份植物油、2-5份多元醇、7-10份二甲苯、I份植物纤维在.55-65°C条件下搅拌反应O. 8-2h ； 所述多元醇为甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、木糖醇或山梨醇； 所述植物纤维选自稻壳、作物秸杆、木屑之一或组合； B组分按重量份，8-12份植物油加入2-4份多元酸或酸酐，110-180°C活化反应l_2h ； 所述多元酸或酸酐选自邻苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸酐或苯酐。
2.如权利要求I所述的植物油包膜控释肥，其特征在于所述植物油选自大豆油、亚麻油、桐油或棉籽油。
3.如权利要求I所述的植物油包膜控释肥，其特征在于所述植物油包膜控释肥为颗粒状肥料，其粒径范围是I. (Γ5. 5_。
4.如权利要求I所述的植物油包膜控释肥，其特征在于所述植物油包膜控释肥总包膜率为4 8wt%。
5.如权利要求I所述的植物油包膜控释肥，其特征在于所述植物油包膜剂由以下A组分与B组分按重量份组成 A组分20份植物油、2份多元醇、9份二甲苯、I份植物纤维在反应釜中55-65°C条件下搅拌反应O. 8-2h ； 所述多元醇为甘油或季戊四醇； 所述植物纤维选自稻壳、作物秸杆、木屑之一或组合，细度12(Γ200目； B组分10份植物油加入2份多元酸或酸酐，110-180°C下反应釜中活化反应l_2h ;均为重量份；所述多元酸或酸酐为邻苯二甲酸或苯酐。
6.权利要求1-5任一项所述的植物油包膜控释肥的制备工艺，包括步骤如下 (1)筛分、称量颗粒肥料作为核芯肥，输送至造粒机，预热至50-60°C； (2)配置A组份按配比将植物油、多元醇、二甲苯、植物纤维在反应釜中55-65°C条件下搅拌反应O. 8-2h，制得A组份； 配置B组份按配比将植物油加入多元酸或酸酐，IlO0C _180°C下反应釜中活化反应l_2h,制得B组份； 将A组份和B组份混合均匀，即得植物油包膜剂； (3 )将步骤(2 )的植物油包膜剂加到步骤(I)造粒机内的颗粒肥料上，植物油包膜剂用量为核芯肥重量的l-3wt%，保持颗粒肥料温度5(T60°C，利用肥料颗粒的相互摩擦，植物油脂在运动的肥料颗粒表面均匀铺展，然后固化形成光滑致密的膜层，完成一次植物油脂包膜； (4)重复上述步骤(3)，直至达到要求的总包膜率，即得。
全文摘要
本发明涉及一种易降解的植物油包膜控释肥及其制备工艺。该植物油包膜控释肥包括核芯肥和包覆在核芯肥上的植物油包膜层，总包膜率为2~12wt%，植物油包膜剂由以下A组分与B组分组成按重量份18-22份植物油、2-5份多元醇、7-10份二甲苯、1份植物纤维在反应釜中55-65℃条件下搅拌反应0.8-2h得A组分；按重量份8-12份植物油加入2-4份多元酸或酸酐、110-180℃下活化反应1-2h得B组分。本发明工艺简单，产品的养分控释期可调控制在1~9个月，养分精确控释，提高肥料利用率，减少污染。
文档编号C05G3/00GK102816008SQ20121033835
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者陈剑秋, 郑磊, 张强, 王敏 申请人:山东金正大生态工程股份有限公司