一种聚乳酸熔融包覆型尿素缓释肥料的制备方法与流程

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种用具有低可流动温度的聚乳酸熔融包覆型尿素缓释肥料的制备方法。

背景技术：

目前，化肥的大量使用不仅极大程度提高了粮食产量，同时也因施肥方式不合理、营养物质释放快等问题，导致了化肥的利用率低、土壤板结、土壤酸化、湖泊富营养化、地下水污染等严重的环境问题；为了改善这一现状，人们开始大力研制缓/控释肥料，而包覆型缓/控释肥料是目前的研究热点之一。

包覆型缓/控释肥料的缓释性能与包覆材料的本身特性有很大关系，发展至今已有较多种类的包覆型缓/控释肥料问世。从早期硫包膜缓/控释肥料发展至今，还出现了含氮化合物类微溶性缓/控释肥料、热塑性树脂包膜缓/控释肥料等。而目前因环保问题使得可降解的高分子材料上逐渐被研究者重视，该类缓释材料多采用聚乳酸(pla)、聚己内酯(pcl)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)、聚羟基脂肪酸酯(pha、phb)、乙基纤维素等材料，从而达到缓释和环保的效果。

高聚物型缓释肥料的应用，极大提高了化肥的利用率，同时也由于部分高分子材料的不完全降解和降解周期长导致土壤污染，更重要的是，高聚物型缓释肥料的制备通常使用可挥发性溶剂配制的高分子材料溶液，因此，由于复杂的工艺和溶剂的挥发加重了生产成本和环境负担。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有低可流动温度的聚乳酸熔融包覆型尿素缓释肥料的制备方法，它所采用的材料降解性好、制备方法简单、无环境污染，且包覆效果好。

本发明是这样实现的：具有低可流动温度的聚乳酸熔融包覆型尿素缓释肥料的制备方法，其特征在于：按质量份数计算，取100份尿素，向尿素中加入10-30份平均粒径为3μm-3mm的低可流动温度的聚乳酸粉末或颗粒，将尿素与该聚乳酸粉末或颗粒在110-130℃下搅拌2-15分钟，搅拌转速为100-500r/min；所述的低可流动温度的聚乳酸是指在包覆温度110-120℃下具有良好的流动性的聚乳酸，即在110-120℃下熔体流动速率大于5g/10min，砝码重量为2.16kg。

尿素的氨基与聚乳酸的酯基和端羧基具有亲和性，因此聚乳酸熔化后在固体的尿素颗粒表面形成良好的铺展，从而实现对尿素颗粒的完整包覆。搅拌转速过高将导致尿素颗粒破损，搅拌转速过低将导致包膜厚度不均匀。

与现有技术相比，本发明用可完全生物降解的经特殊方法制备的具有低可流动温度的聚乳酸，在高速混合机中实现熔融包覆型尿素，制备缓释肥料，已改善现有包覆型缓释肥料的包覆工艺。实现在尿素熔点(132.5℃)及分解温度以下对尿素进行熔融包覆，从而达到缓释目的，本发明方法简单、无环境污染，且包覆效果好。

附图说明

图1为本发明的实施例1中颗粒尿素经熔融包覆后的形貌；

图2为本发明的实施例2中颗粒尿素经熔融包覆后的形貌；

图3为本发明的实施例3中颗粒尿素经熔融包覆后的形貌；

图4为本发明的实施例4中颗粒尿素经熔融包覆后的形貌。

具体实施方式

本发明的实施例1:聚乳酸熔融包覆型尿素缓释肥料的制备方法，特制的具有低可流动温度的聚乳酸包覆材料12份，在120℃下熔体流动速率8g/10min(砝码重量为2.16kg)，其平均粒径1mm，将该聚乳酸与100份尿素颗粒混合，在高速搅拌机中在120℃下搅拌10分钟，搅拌速度为260转/分。

本发明的实施例2:特制的具有低可流动温度的聚乳酸包覆材料15份，在110℃下熔体流动速率5g/10min(砝码重量为2.16kg)，其平均粒径0.1mm，将该聚乳酸与100份尿素颗粒混合，在高速搅拌机中在125℃下搅拌15分钟，搅拌速度为300转/分。

本发明的实施例3:特制的具有低可流动温度的聚乳酸包覆材料18份，在130℃下熔体流动速率55g/10min(砝码重量为2.16kg)，其平均粒径0.5mm，将该聚乳酸与100份尿素颗粒混合，在高速搅拌机中在130℃下搅拌2分钟，搅拌速度为350转/分。

本发明的实施例4:特制的具有低可流动温度的聚乳酸包覆材料21份，在120℃下熔体流动速率15g/10min(砝码重量为2.16kg)其平均粒径1.5mm，将该聚乳酸与100份尿素颗粒混合，在高速搅拌机中在120℃下搅拌8分钟，搅拌速度为200转/分。

试验结果

对实施例1-4获得的产物用扫描电子显微镜观测，测试分别在25倍、50倍、100倍、250倍、500倍和1000倍下进行，其结果如图1-4所示。

图1-4分别表明实施例1-4在尿素熔点一下均可进行简单的熔融包覆，而普通的高聚物包覆型缓释肥料均需要使用溶剂。说明将包覆材料处理后，可实现在尿素熔点及其分解温度以下对尿素进行熔融包覆以制备缓释肥料。

采用土柱淋溶实验测试缓释尿素的缓释效果，方法如下：

试验以5.2.3中的缓释肥料为测试样，除u61、u62、u63、u71、u72、u73三组缓释肥以外，称取制备好的样品10g。具体操作如下：1、先用尼龙纱布封住pvc管的低端，再用棉花垫于底部阻止泥土流出。2、称取25g石沙加入底部，再将风干的泥土和石沙按5:1的比例混合均匀后称取250g加入。3、称取250g按土：沙＝5:1比例混合好的沙土混合物与称量好的缓释肥料(柱状缓释肥放于沙土混合物中部位置)混合均匀加入到管中，之后再称取250g按土：沙＝5:1比例混合好的沙土混合物加入管中。4、用25g沙将上部覆盖。将装好的淋溶柱编号后固定于铁架台上，管底部安装锥形玻璃漏斗，在漏斗下放置50ml的锥形瓶搜集液体。先每间隔5min分别向管中加入30ml蒸馏水，共5次，待土壤吸水饱和后分别向管中加入200ml蒸馏水。最后用扎孔的薄膜封口。室温下培养3day后搜集液体并用水相滤纸进行抽滤，再用抽滤液定容致250ml后采用紫外分光光度计对尿素含量进行测试，每三天重复一次淋溶操作，直到缓释结束。

实施例土柱淋溶实验尿素累计释放率测试结果如表1：

实施例土柱淋溶实验测试结果(累计释放率，％)

结果表明，总体随特制的具有低可流动温度的聚乳酸包覆材料加入量的提高，缓释效果提高，当低可流动温度的聚乳酸包覆材料超过15phr，缓释效果十分显著。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。