本发明涉及农用肥料
技术领域：
，特别是一种缓释氮肥颗粒剂及其制备方法。
背景技术：
：缓释肥料又称缓效肥料或控释肥料。其肥料中含有养分的化合物在土壤中释放速度缓慢或者养分释放速度可以得到一定程度的控制以供作物持续吸收利用。氮肥是世界化肥生产和使用量最大的肥料品种；适宜的氮肥用量对于提高作物产量、改善农产品质量有重要作用，但氮肥的有效期较短，根据广西正常平均气温25℃左右，一般氮肥的有效期是55天，磷肥有效期是100天以上，钾肥有效期是80天以上，因此，延长氮肥在土壤中的释放期，对提高农作物的产量具有非常重大的意义。目前生产缓释氮肥的方法，较多采用的是以氮肥为核心，在核心外围涂覆包膜层，包膜层的材料以聚氨酯包膜材料为主，就目前的生产工艺来说，聚氨酯包膜对核心的要求较高，需要表面平滑才能更好的形成包膜，目前的包膜材料一般是采用石蜡，但是石蜡在土壤中不易于降解，会对土壤产生负面影响。另外，氮肥的密度较低，例如尿素为1.335g/cm³，而土壤的密度多在1.4~1.6g/cm³之间，在氮肥外面包裹聚氨酯层，聚氨酯为发泡材料，密度也较小，氮肥在包裹了聚氨酯层之后会浮于水面上，当施用这些肥料时，氮肥由于包裹了聚氨酯层不能吸水，进而会使氮肥缓释肥料浮于土壤表层，不利于农作物的根据吸收养分，且在下雨时，肥料会易于被雨水冲刷而流失。技术实现要素：本发明提供了一种缓释氮肥颗粒剂及其制备方法，可在氮肥核心外层形成两层保护层，一层为缓释层，一层为包膜层，缓释层可帮助氮肥形成表面平滑的颗粒且具有缓效释放的作用，还能改变氮肥颗粒剂的比重，包膜层可帮助实现氮肥的长效释放，提高肥料的利用率。为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种缓释氮肥颗粒剂，包括由内至外设置的氮肥颗粒层、缓释层和包膜层，缓释层的重量为氮肥颗粒层重量的1~20%；包膜层的重量为氮肥肥料层重量的0.3~2%；缓释层中各组分的重量比例为：氮肥:交联剂:成膜剂:比重调节剂=1:0.5~5:0.2~2:20~100；包膜层为聚氨酯包膜涂层。优选的，所述交联剂为羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素和甲基纤维素中一种或几种；所述成膜剂为水性丙烯酸树脂；所述比重调节剂为石膏、碳酸钙中的一种或两种。优选的，所述聚氨酯包膜涂层由聚氨酯薄膜液固化形成，聚氨酯薄膜液由异氰酸酯和植物油多元醇混合制成，异氰酸酯中的异氰酸根基团和聚醚多元醇中的羟基基团的摩尔比为1.2~1.8:1。优选的，所述聚氨酯薄膜液的原料还包括抗水解剂，抗水解剂的重量为聚氨酯薄膜液重量的0.2~0.4%，所述抗水解剂为碳化二亚胺、硅烷偶联剂的混合物，70~80%的抗水解剂预先与植物油多元醇搅拌混合2~4h，剩余的抗水解剂在植物油多元醇与异氰酸酯混合时一同加入。优选的，所述碳化二亚胺和硅烷偶联剂的重量比为1:1~3。以上植物油多元醇可以是蓖麻油多元醇、大豆油多元醇等。以上所述的缓释氮肥颗粒剂的优选制备方法，包括以下步骤：s1.缓释层的准备：缓释层中的氮肥粉碎成粉末，与交联剂、成膜剂混合均匀，再加入比重调节剂，混合均匀，得缓释层混合料；s2.在转鼓投入氮肥颗粒，开启转鼓，喷入缓释层混合料及水，待缓释层混合料完全固化，持续鼓风至水份含量控制在3~8wt%之间后，将异氰酸酯和植物油多元醇快速混合，并通过喷嘴喷入转鼓，待包膜结束，保持转鼓旋转，并持续鼓风烘干5~10min，取出，即得缓释氮肥颗粒剂。本发明的有益效果为：（1）本发明先在氮肥颗粒外层包裹缓释层，缓释层包括氮肥、交联剂、成膜剂和比重调节剂，缓释层加入了交联剂和成膜剂，可帮助氮肥形成表面平滑的颗粒，同时，在缓释层中，通过交联剂和成膜剂的粘附作用可以减缓氮肥的释放速度，延长氮肥的释放周期，另外，本层中加入了比重调节剂，能使最终形成的氮肥颗粒剂比重与土壤的比重相当，从而使氮肥颗粒剂能稳定填埋于土壤中，不会出现比重较轻因而出现易于浮于土壤表层被雨水冲刷而损失的风险；（2）本发明在缓释层外层包裹聚氨酯层，依靠缓释层的粘性可提高聚氨酯层与缓释层的粘结强度，避免了聚氨酯层脱落的可能性，且依靠比重调节剂的作用可以增强聚氨酯层的内部支撑强度，聚氨酯内部支撑强度与其本身的柔韧性相结合，能更好的避免聚氨酯层出现损坏的现象，保持了氮肥释放的长效性。（3）本发明进一步选用了适宜的水溶性交联剂纤维素与成膜剂水性丙烯酸树脂，该水溶性交联剂和成膜剂可以溶于水，在制备缓释层的过程中无需额外添加有机溶剂、表面活性剂进行预溶，只需控制合适的水分含量即可在氮肥表面固化形成明亮、光滑、高温稳定性好的缓释层，使得下一步制造聚氨酯层的过程快速易控制，且交联剂和成膜剂都是水溶性材料，添加量也较少，不会发生如石蜡一样无法降解的现象，生态环保；（4）本发明在氮肥颗粒和聚氨酯层之间增加了调节比重的比重调节剂，比重调节剂选用的是石膏或碳酸钙，石膏或碳酸钙若直接添加在聚氨酯层中，其相容性较差，会降低聚氨酯层的粘结效果，降低其柔韧性，容易使聚氨酯层遭受破坏，而本发明通过将比重调节剂与交联剂和成膜剂混合成型，能更好的保证其在肥料释放期内长期的起到调节比重的作用，且能增强颗粒的硬度，更好的保护内层的氮肥颗粒、外层的聚氨酯层不易于被损坏。（5）由于缓释层在制造的过程中会喷入一定的水使交联剂和成膜剂成型，因此，本发明进一步在聚氨酯层中加入了抗水解剂，以消除植物油中的羧基以及缓释层中的羟基对聚氨酯包膜的影响，降低氮肥颗粒剂的水解速度，保证聚氨酯包膜层的稳定性以及氮肥颗粒剂的长效性。（6）在采用本发明的缓释氮肥颗粒剂，只需一次施药，氮肥的养分释放周期可延长至130天，降低了劳动力成本，提高了氮肥利用率。具体实施方式以下提供更为具体的缓释氮肥颗粒剂及其制备方法的具体实施例，但本发明的保护范围不限于以下实施例。实施例1一种缓释氮肥颗粒剂，包括由内至外设置的尿素颗粒层、缓释层和包膜层，缓释层的重量为尿素颗粒层重量的3%；包膜层的重量为尿素肥料层重量的0.5%；缓释层中各组分的重量比例为：尿素:羧甲基纤维素钠:水性丙烯酸树脂:石膏=1:2:0.5:80；包膜层为聚氨酯包膜涂层。聚氨酯包膜涂层由聚氨酯薄膜液固化形成，聚氨酯薄膜液由异氰酸酯和植物油多元醇混合制成，异氰酸酯中的异氰酸根基团和聚醚多元醇中的羟基基团的摩尔比为1.5:1。另外，聚氨酯薄膜液的原料还包括抗水解剂，抗水解剂的重量为聚氨酯薄膜液重量的0.4%，其中，抗水解剂为碳化二亚胺、硅烷偶联剂的混合物，碳化二亚胺和硅烷偶联剂的重量比为1:2.5，75%的抗水解剂预先与植物油多元醇搅拌混合3h，剩余的抗水解剂在植物油多元醇与异氰酸酯混合时一同加入。缓释氮肥颗粒剂的制备方法，包括以下步骤：s1.缓释层的准备：缓释层中的尿素粉碎成粉末，与羧甲基纤维素钠、成膜剂混合均匀，再加入石膏，混合均匀，得缓释层混合料；s2.在转鼓投入尿素颗粒，开启转鼓，喷入缓释层混合料及水，待缓释层混合料完全固化，持续鼓风至水份含量控制在3~8wt%之间后，将异氰酸酯和植物油多元醇快速混合，并通过喷嘴喷入转鼓，待包膜结束，保持转鼓旋转，并持续鼓风烘干5~10min，取出，即得缓释氮肥颗粒剂。实施例2一种缓释氮肥颗粒剂，包括由内至外设置的硫酸铵颗粒层、缓释层和包膜层，缓释层的重量为硫酸铵颗粒层重量的5%；包膜层的重量为硫酸铵肥料层重量的0.3%；缓释层中各组分的重量比例为：硫酸铵:羧甲基纤维素钠:水性丙烯酸树脂:石膏=1:1:1:50；包膜层为聚氨酯包膜涂层。聚氨酯包膜涂层由聚氨酯薄膜液固化形成，聚氨酯薄膜液由异氰酸酯和植物油多元醇混合制成，异氰酸酯中的异氰酸根基团和聚醚多元醇中的羟基基团的摩尔比为1.8:1。另外，聚氨酯薄膜液的原料还包括抗水解剂，抗水解剂的重量为聚氨酯薄膜液重量的0.2%，其中，抗水解剂为碳化二亚胺、硅烷偶联剂的混合物，碳化二亚胺和硅烷偶联剂的重量比为1:2，80%的抗水解剂预先与植物油多元醇搅拌混合3h，剩余的抗水解剂在植物油多元醇与异氰酸酯混合时一同加入。缓释氮肥颗粒剂的制备方法，包括以下步骤：s1.缓释层的准备：缓释层中的硫酸铵粉碎成粉末，与羧甲基纤维素钠、成膜剂混合均匀，再加入石膏，混合均匀，得缓释层混合料；s2.在转鼓投入硫酸铵颗粒，开启转鼓，喷入缓释层混合料及水，待缓释层混合料完全固化，持续鼓风至水份含量控制在3~8wt%之间后，将异氰酸酯和植物油多元醇快速混合，并通过喷嘴喷入转鼓，待包膜结束，保持转鼓旋转，并持续鼓风烘干5~10min，取出，即得缓释氮肥颗粒剂。实施例3一种缓释氮肥颗粒剂，包括由内至外设置的尿素颗粒层、缓释层和包膜层，缓释层的重量为尿素颗粒层重量的1%；包膜层的重量为尿素肥料层重量的0.8%；缓释层中各组分的重量比例为：尿素:羧甲基纤维素钠:水性丙烯酸树脂:石膏=1:3:0.2:100；包膜层为聚氨酯包膜涂层。聚氨酯包膜涂层由聚氨酯薄膜液固化形成，聚氨酯薄膜液由异氰酸酯和植物油多元醇混合制成，异氰酸酯中的异氰酸根基团和聚醚多元醇中的羟基基团的摩尔比为1.2:1。另外，聚氨酯薄膜液的原料还包括抗水解剂，抗水解剂的重量为聚氨酯薄膜液重量的0.4%，其中，抗水解剂为碳化二亚胺、硅烷偶联剂的混合物，碳化二亚胺和硅烷偶联剂的重量比为1:3，70%的抗水解剂预先与植物油多元醇搅拌混合4h，剩余的抗水解剂在植物油多元醇与异氰酸酯混合时一同加入。缓释氮肥颗粒剂的制备方法，包括以下步骤：s1.缓释层的准备：缓释层中的尿素粉碎成粉末，与羧甲基纤维素钠、成膜剂混合均匀，再加入石膏，混合均匀，得缓释层混合料；s2.在转鼓投入尿素颗粒，开启转鼓，喷入缓释层混合料及水，待混合b料完全固化，持续鼓风至水份含量控制在3~8wt%之间后，将异氰酸酯和植物油多元醇快速混合，并通过喷嘴喷入转鼓，待包膜结束，保持转鼓旋转，并持续鼓风烘干5~10min，取出，即得缓释氮肥颗粒剂。对比例1缓释氮肥颗粒剂，包括由内至外设置的尿素颗粒层和包膜层；包膜层的重量为尿素肥料层重量的0.8%；包膜层为聚氨酯包膜涂层。聚氨酯包膜涂层由聚氨酯薄膜液固化形成，聚氨酯薄膜液由异氰酸酯和植物油多元醇混合制成，异氰酸酯中的异氰酸根基团和聚醚多元醇中的羟基基团的摩尔比为1.5:1。采用传统的聚氨酯包膜方法制备缓释氮肥颗粒剂。将缓释氮肥颗粒剂参照hg/t4215-2011进行养分释放率测试，测试结果见表1。表1缓释氮肥颗粒剂的养分释放率测试表14d（%）28d（%）42d（%）56d（%）70d（%）84d（%）98d（%）实施例19.1322.2136.2949.6862.0970.9878.15实施例29.1522.1435.2548.7260.0169.5176.12实施例39.2623.5737.8750.1261.8471.9783.03对比例122.1535.8767.2180.0191.25100-进行养分释放周期测试，测试结果见表2：表2缓释氮肥颗粒剂中的养分释放周期表实施例1实施例2实施例3对比例1养分释放周期（d）12813011084在环形流水通道中分别放入实施例1~3和对比例1中100粒表面光滑缓释氮肥颗粒剂，保持水流速0.75m/s，对缓释氮肥颗粒剂进行流水冲刷测试，冲刷时间为48h，冲刷完成后取出缓释氮肥颗粒剂，观察其表面是否出现有凹凸不平的状况，测试结果见表3：表3缓释氮肥颗粒剂表面损坏情况实施例1实施例2实施例3对比例1表面出现有凹凸不平的颗粒剂数量21510当前第1页12