一种改性酚醛树脂包膜控释肥料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种改性酚醛树脂包膜控释肥料及其制备方法。本发明是将生物质酚化物与醛类化合物按设定的比例混合，在转鼓中经双流体喷嘴均匀的喷涂到预先加热的肥料颗粒上，形成光滑致密且具有不同控释性能的改性酚醛树脂包膜控释肥料。本发明提供的包膜控释肥，不仅具有精确的养分控制释放性能，而且残留在土壤中的膜壳能够在较短的时期内降解。此外，由于充分利用了废弃的可再生资源——生物质作为膜材料，减少了包膜材料对石化资源的依赖，实现了包膜材料的可持续发展。本发明提供的包膜控释肥料价格低廉，制备简单，无需溶剂，非常适合于大规模生产和在大田作物上大面积推广应用。
【专利说明】一种改性酚醛树脂包膜控释肥料及其制备方法
(一)【技术领域】
[0001]本发明涉及一种改性酚醛树脂包膜控释肥料及其制备方法。是将生物质化学转变为生物质酚化物并与醛类化合物按一定比例混合均匀后喷涂到肥料颗粒上直接反应成膜的包膜控释肥料及其制备方法，属于控释肥料生产领域。
(二)【背景技术】
[0002]化肥是作物生长所必需的养分来源，是农业生产中最大的物质投入。据统计，肥料在提高作物单产中，化肥对增产所起的作用占40-60%。但是生产实践表明，由于化肥本身性质和土壤环境条件及农业措施等综合影响，化学肥料利用率很低，同时给土壤、地下水等农业生产环境带来了严重污染。因此，亟需一种集配方施肥、控释技术为一体的物化肥料产品。包膜控释肥料的出现，不仅能提高肥料利用率，减少环境污染，也能满足农民的实际需求。特别是包膜材料易降解、成本低的环境友好型包膜控释肥，具有更加广阔的应用前景。
[0003]目前，在控释肥环境友好型包膜材料方面的专利较多。如专利201110204883.4采用天然产物纤维素作为包膜材料包裹肥料，具有良好的控释性能；同时膜材料具有生物降解性，解决了控释膜材不可降解带来的环境问题。又如专利200810228130.5采用聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯作为膜层主体，并采用流化床包膜工艺将其喷涂在肥料颗粒表面。再如专利200910027502.2将淀粉及其衍生物也作为一种环境降解型缓释化肥的包膜材料。这些环境友好型包膜材料主要是一些天然产物或者水溶性高分子材料。但是由于天然高分子产物价格居高不下，使得此类包膜控释肥料难以在农业上大面积推广应用；而水溶性高分子的吸水性较强，养分控释效果较差，导致其很难作为包膜材料广泛使用。所以，国内外迫切需要一种成本低、成膜性优良、控释效果好的可降解高分子树脂作为控释肥的包膜材料，以便它在农业生产中普及使用。
(三)
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明开发出一种改性酚醛树脂包膜控释肥料及其制备方法，是利用生物质合成酚醛树脂为控释肥包膜材料，不仅极大地降低了膜材料成本，减少了包膜材料对石化资源的依赖，充分利用了废弃的可再生的植物生物质资源，实现了包膜材料的可持续发展，而且膜材料具有生物降解性，残留在土壤中的膜壳能够在3~5年内降解。
[0005]本发明的目的是提供一种价格低廉、制备工艺简单、无需溶剂，固化快，残膜易降解的改性酚醛树脂包膜控释肥料及其制备方法。
[0006]一种改性酚醛树脂包膜控释肥料，是将生物质酚化物与醛类化合物混合均匀后作为包膜材料同时喷涂到肥料颗粒表面直接反应固化成膜得到；
[0007]所述喷涂于颗粒肥料表层的包膜材料占肥料颗粒总重量的3.0~8.0%。养分释放期是I~12个月；
[0008]所述的生物质酚化物和醛类化合物分别占包膜材料重量的30~65%和35~70% ；[0009]所述的生物质酚化物是将生物质在酚类化合物和少量催化剂作用下发生酚解、酯化、氧化、浓缩反应后的高分子混合物；所述生物质酚化物的制备方法为:将150~200份生物质、100~200份酚类化合物和I~3份催化剂计量后混合均匀，在200~300°C下加热反应2~4小时，然后用冰水浴将其冷却至100°C得到；
[0010]所述生物质为花生壳、芦苇、废纸、柳枝条、藻类化合物、废木料、竹子、菜籽、谷粒、甘蔗渣、木屑、树皮、秸杆、稻草、树叶或竹笋中的一种或几种；
[0011]所述的酚类化合物是苯酚、邻苯二酚、甲酚、二甲酚、叔丁酚、对甲苯酚、间苯二酚、连苯三酚、双酚A、二酚基丙烷或对苯二酚中的一种或几种的混合物；
[0012]所述的醛类化合物是甲醛、乙醛或丙烯醛的一种或几种的混合物。
[0013]一种改性酚醛树脂包膜控释肥料的制备方法，包括以下步骤:
[0014]1)首先将尿素或复合肥颗粒加入转鼓中，使肥料预热到60_90°C ；
[0015]2)将150~200份生物质、100~200份酚类化合物和I~3份催化剂计量后放入容器中，
[0016]混合均匀，在200~300 °C下加热反应2~4小时，然后用冰水浴将其冷却至100。。，即
[0017]得生物质酚化物；
[0018]3)将生物质酚化物和醛类化合物混合均匀后迅速喷涂到已预热的肥料颗粒表面反应成
[0019]膜得到改性酚醛树脂包膜控释肥料。
[0020]本发明所提供的改性酚醛树脂包膜控释肥料及其制备方法，主要优点是:
[0021]1.本发明采用废弃的生物质为主要包膜材料，通过利用可再生资源，减少了对石油化产品的依赖，解决了控释肥包膜材料的可持续发展问题和难降解所带来的环境污染问题。并且由于利用热化学转变技术将生物质变为具有较高反应活性的生物质酚化物，并与醛类化合物发生加成缩聚反应，合成了非常致密的、具有三维网络状结构的酚醛树脂包膜材料。
[0022]2.本发明采用转鼓喷雾包膜工艺为制备方法，包膜材料利用率高、无需溶剂，制备简单，固化快且成本低，非常适合大规模生产。
[0023]3.本发明的包膜材料分子结构中由于含有较多低分子量的生物质降解产物，所以在土壤中具有完全环境可降解性，养分释放完后留下的残膜可以在3~5年内降解完全，且膜材料降解产物不会对作物和土壤带来二次污染，实现了包膜控释肥料的环境友好型发展。
[0024]4.本发明提供的改性酚醛树脂包膜控释肥料具有优异的养分释放性能，根据不同的包膜厚度可将养分期精确控制在I~12个月，能够满足不同农作物的生长需求。
(四)【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1:本发明的改性酚醛树脂包膜控释肥料制作工艺流程图。
[0026]图中I首先将尿素或复合肥颗粒加入转鼓中，使肥料预热到60_90°C ；2是将生物质、酚类化合物和催化剂计量后放入容器中，混合均匀，在200~300°C下加热反应2~4小时，然后用冰水浴将其冷却至100°C，即得生物质酚化物；3将生物质酚化物和醛类化合物混合均匀后迅速喷涂到已预热的肥料颗粒表面；4是混合包膜液在肥料表面直接反应成膜；5是将包膜后的肥料转移到冷却器中，使其冷却至室温；6是将冷却后的包膜肥料称量、包装、贮存。
(五)【具体实施方式】
[0027]下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，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。实施例中所用的生物质制成粉末状，其粒径为60~120目，使用前在105°C下干燥24小时。
[0028]实施例1:[0029]将150g苯酚、100g花生壳和2g浓硫酸分别加入反应釜中搅拌使其混合均匀，然后在200~210°C下反应2.0小时得到生物质酚化物，接着冷却至约100°C ;将5.71g生物质酚化物和3.28g醛类化合物甲醛混合均匀后迅速喷涂到转鼓中已预热到60-90°C的500g大颗粒尿素颗粒表面。5-8分钟后即可在肥料表面直接反应成膜，此过程重复3次。最后，肥料经冷却器冷却至室温，即可包装、贮存。所得控释肥膜材料占全部控释肥总重的5%左右。根据《缓释肥料》(GB/T23348-2009)国家标准和《控释肥料》(HG/T4215-2011)行业标准进行测试，此肥料在25°C水或土壤中，养分控制释放时间约为90天。
[0030]实施例2:
[0031]将150g间苯二酚、120g甘蔗渣和2.5g浓硫酸分别加入反应釜中搅拌使其混合均匀，然后在240~250°C下反应2.5小时。接着将冷却至约100°C的5.27g生物质酚化物和
3.68g醛类化合物甲醛混合均匀后迅速喷涂到转鼓中已预热到60-90°C的500g大颗粒尿素颗粒表面。5-8分钟后即可在肥料表面直接反应成膜，此过程重复3次。最后，肥料经冷却器冷却至室温，即可包装、贮存。所得控释肥膜材料占全部控释肥总重的5%左右。根据《缓释肥料》(GB/T23348-2009)国家标准和《控释肥料》(HG/T4215-2011)行业标准进行测试，此肥料在25°C水或土壤中，养分控制释放时间约为90天。
[0032]实施例3:
[0033]将150g苯酚、120g木屑和3g浓硫酸分别加入反应釜中搅拌使其混合均匀，然后在200~210°C下反应2.5小时。接着将冷却至约100°C的5.45g生物质酚化物和3.55g醛类化合物甲醛混合均匀后迅速喷涂到转鼓中已预热到60-90°C的500g大颗粒尿素颗粒表面。5-8分钟后即可在肥料表面直接反应成膜，此过程重复3次。最后，肥料经冷却器冷却至室温，即可包装、贮存。所得控释肥膜材料占全部控释肥总重的5%左右。根据《缓释肥料》(GB/T23348-2009)国家标准和《控释肥料》(HG/T4215-2011)行业标准进行测试，此肥料在25°C水或土壤中，养分控制释放时间约为90天。
[0034]实施例4:
[0035]将150g甲酚、120g树皮和3g浓硫酸分别加入反应釜中搅拌使其混合均匀，然后在250~260°C下反应3.5小时。接着将冷却至约100°C的4.86g生物质酚化物和4.28g醛类化合物甲醛混合均匀后迅速喷涂到转鼓中已预热到60-90°C的500g大颗粒尿素颗粒表面。5-8分钟后即可在肥料表面直接反应成膜，此过程重复3次。最后，肥料经冷却器冷却至室温，即可包装、贮存。所得控释肥膜材料占全部控释肥总重的5%左右。根据《缓释肥料》(GB/T23348-2009)国家标准和《控释肥料》(HG/T4215-2011)行业标准进行测试，此肥料在25°C水或土壤中，养分控制释放时间约为90天。
[0036]实施例5:
[0037]将140g对苯二酚、100g玉米秸杆和2.4g浓硫酸分别加入反应釜中搅拌使其混合均匀，然后在200~220°C下反应2.5小时。接着将冷却至约100°C的5.55g生物质酚化物和3.1Og醒类化合物甲醒混合均匀后迅速喷涂到转鼓中已预热到60-90°C的500g大颗粒尿素颗粒表面。5-8分钟后即可在肥料表面直接反应成膜，此过程重复4次。最后，肥料经冷却器冷却至室温，即可包装、贮存。所得控释肥膜材料占全部控释肥总重的6%左右。根据《缓释肥料》(GB/T23348-2009)国家标准和《控释肥料》(HG/T4215-2011)行业标准进行测试，此肥料在25°C水或土壤中，养分控制释放时间约为180天。
[0038]实施例6:
[0039]将150g对苯二酚、140g废纸和2g浓硫酸分别加入反应釜中搅拌使其混合均匀，然后在200~210°C下反应2.0小时。接着将冷却至约100°C的5.78g生物质酚化物和3.22g醛类化合物甲醛混合均匀后迅速喷涂到转鼓中已预热到60-90°C的500g大颗粒尿素颗粒表面。5-8分钟后即可在肥料表面直接反应成膜，此过程重复5次。最后，肥料经冷却器冷却至室温，即可包装、贮存。所得控释肥膜材料占全部控释肥总重的8%左右。根据《缓释肥料》(GB/T23348-2009)国家标准和《控释肥料》(HG/T4215-2011)行业标准进行测试，此肥料在25°C水或 土壤中，养分控制释放时间约为360天。
【权利要求】
1.一种改性酚醛树脂包膜控释肥料，其特征在于是将生物质酚化物与醛类化合物混合均匀后作为包膜材料喷涂到肥料颗粒表面直接反应固化成膜得到； 所述喷涂于颗粒肥料表层的包膜材料占肥料颗粒总重量的3.0~8.0% ； 所述的生物质酚化物和醛类化合物分别占包膜材料重量的30~65%和35~70% ；所述生物质酚化物的制备方法为:将150~200份生物质、100~200份酚类化合物和I~3份催化剂计量后混合均匀，在200~300°C下加热反应2~4小时，然后用冰水浴将其冷却至100°C得到； 所述生物质为花生壳、芦苇、废纸、柳枝条、藻类化合物、废木料、竹子、菜籽、谷粒、甘蔗渣、木屑、树皮、秸杆、稻草、树叶或竹笋中的一种或几种； 所述的酚类化合物是苯酚、邻苯二酚、甲酚、二甲酚、叔丁酚、对甲苯酚、间苯二酚、连苯三酚、双酚A、二酚基丙烷或对苯二酚中的一种或几种的混合物； 所述 的醛类化合物是甲醛、乙醛或丙烯醛的一种或几种的混合物。
【文档编号】C08G8/28GK103864535SQ201410131144
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年4月2日 优先权日:2014年4月2日
【发明者】陆盘芳, 张民 申请人:山东农业大学