一種原位反應成膜型控釋肥料及其生產方法技術

本發明專利技術公開了一種原位反應成膜型控釋肥料及其生產方法。該制備原位反應成膜型控釋肥料的方法，包括如下步驟：將包膜液I和包膜液II分別噴涂到肥料顆粒表面成膜后，得到所述原位反應成膜型控釋肥料；所述包膜液I中含有生物質液化物；所述包膜液II中含有低聚物多元醇；所述噴涂的順序為先噴包膜液I再噴包膜液II或者為先噴包膜液II再噴包膜液I。該方法不僅解決了降解過程中容易過早失去強度使肥料的控釋性能降低，而且具有微細精準化設計肥料性能的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于控釋肥料領域，涉及一種原位反應成膜型控釋肥料及其生產方法。
技術介紹
包膜控釋肥是指能夠根據植物不同生長階段的營養需求特點，調節養分的釋放速率及供應強度，使其養分釋放模式與作物吸肥同步的新型肥料，具有省工、增產、增效及環境友好等優點。目前，按照制備工藝的不同，包膜控釋肥主要分為有機溶劑型、水型和原位反應成膜型三種。原位反應成膜型的具體制備過程為直接將單體噴涂到肥料表面進行反應成膜，具有設備簡單、生產快速且能耗低等特點。然而，所用單體主要是來自石油的有機化工原料，其高價格和不斷枯竭的石油資源難以構建控釋肥發展的良性循環。為了擺脫對石油資源的依賴，同時實現包膜在土壤中的生物降解，目前將易于被生物質侵蝕的天然高分子引入聚氨酯高分子鏈段是制備低成本、可降解聚氨酯的有效途徑。CN200810116876.7公開了一種向多元醇中加入可降解功能單體如單寧、木質素等的可降解聚氨酯包膜肥料。歐洲專利EP1937612提到將環氧大豆油引入聚氨酯膜層中改善薄膜包衣的抗沖擊性能。然而，這些方法制備的膜層存在的主要問題為包膜在土壤中不穩定，降解過程中容易過早失去強度使肥料的控釋性能降低。
技術實現思路
為了解決現有技術中存在的問題，同時達到微細精準化設計目的，本專利技術的目的是提供一種原位反應成膜型控釋肥料及其生產方法。本專利技術提供的制備原位反應成膜型控釋肥料的方法，包括如下步驟：將包膜液I和包膜液II分別噴涂到肥料顆粒表面成膜后，得到所述原位反應成膜型控釋肥料；所述包膜液I中含有生物質液化物；所述包膜液II中含有低聚物多元醇；所述噴涂的順序為先噴包膜液I再噴包膜液II或者為先噴包膜液II再噴包膜液I。上述噴涂的順序可根據控釋肥料所需性能而定。上述方法的所述包膜液I中，所述生物質液化物是以蔗糖、淀粉和農作物秸稈中的至少一種為原料制得的；所述淀粉具體可為玉米淀粉；所述農作物秸稈具體可為玉米秸稈，更具體可為玉米秸稈粉末；具體的，所述生物質液化物是按照包括如下步驟的方法制得：將所述原料、液化劑和酸性催化劑混勻進行液化反應，反應完畢冷卻而得；所述冷卻具體可為快速冷卻；各種能夠實現快速冷卻的方式均適用；所述液化劑選自聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600和甘油中的至少一種，具體為由聚乙二醇400和甘油組成的混合物，更具體為由質量比為21：9的聚乙二醇400和甘油組成的混合物或由質量比為25：5的聚乙二醇400和和甘油組成的混合物；所述酸性催化劑選自濃硫酸、鹽酸和磷酸中的至少一種；具體為質量百分濃度為98％的濃硫酸；所述原料、液化劑和酸性催化劑的質量比為100：200-400：6-10；具體可為100：300：8-9；所述液化反應步驟中，溫度為140-180℃，具體為160℃；時間為30-150分鐘，具體為120分鐘。所述生物質液化物具體為淀粉多元醇或秸稈多元醇。所述淀粉多元醇可按照如下方法制得：將100g玉米淀粉、由210g聚乙二醇400和90g甘油組成的液化劑、8g98％的濃硫酸酸性催化劑，在裝有機械攪拌和冷凝管的反應釜中混合均勻后，在不斷攪拌下升溫至160℃，恒溫反應120分鐘，然后快速冷卻終止反應得到淀粉多元醇。所述秸稈多元醇可按照如下方法制得：將100g玉米秸稈粉末、由250g聚乙二醇400和50g甘油組成的液化劑、9g98％的濃硫酸催化劑，在裝有機械攪拌和冷凝管的反應釜中混合均勻后，在不斷攪拌下升溫至160℃，恒溫反應120分鐘，然后用快速冷卻終止反應得到秸稈多元醇。所述包膜液II中，所述低聚物多元醇的相對分子質量為300-3000，具體可為470、500或530；具體選自相對分子質量為300-3000的聚醚多元醇、植物油多元醇、聚酯多元醇和聚烯烴多元醇中的至少一種；更具體選自相對分子質量為300-3000的苯酐聚酯多元醇、聚四氫呋喃二醇、聚醚三醇、聚醚二醇、蓖麻油、大豆油多元醇、聚己內酯二醇、二聚體聚酯二醇、聚碳酸酯二醇和端羥基聚丁二烯中的至少一種。其中，所述苯酐聚酯多元醇的相對分子質量具體可為500(可購于北京思科瑞，牌號為SKR-T5)；所述聚醚多元醇具體可為相對分子質量為470的聚醚多元醇(可購于天津石化，牌號TAE470)；所述大豆油多元醇具體可為相對分子質量為530的大豆油多元醇(購于美國USSC公司，牌號為SoyoylR137)；此外，所述包膜液I和包膜液II中還可均含有催化劑和助劑；具體的，所述催化劑選自二月桂酸二丁基錫、二硫醇二烷基錫、二醋酸二丁基錫、辛酸亞錫、單丁基氧化錫、二丁基氧化錫、二甲基環己胺、二甲基十六胺、三亞乙基二胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三乙烯二胺、乙二胺、三亞乙基二胺、三乙胺、四甲基亞氨基二丙基胺、羧酸鉍、異辛酸鉀、醋酸鉀和油酸鉀中的至少一種；所述助劑選自石蠟、微晶蠟、氯化石蠟、石油樹脂、α-烯烴、聚乙烯蠟、EVA蠟、瀝青和硅蠟中的至少一種；所述石蠟具體為熔點為60℃的石蠟；所述包膜液I中，催化劑的用量為所述生物質液化物質量的1-4％，具體為2.3％、1.5％；助劑的用量為所述生物質液化物質量的2-10％，具體為5％、9.2％；所述包膜液II中，催化劑的用量為所述低聚物多元醇質量的0.5-2.5％，具體為2.3％、2.4％；助劑的用量為所述生物質液化物質量的2-9％，具體為4.7％、9％。先噴涂到所述肥料顆粒表面的包膜液成膜固化形成的包膜層質量占所述肥料顆粒質量的1-5％，具體可為1.5％、2％或1.5-2％；兩次噴涂結束后所述肥料顆粒表面的包膜層占所述肥料顆粒質量的2-8％，具體可為3.5％。所述方法還可包括如下步驟：在所述將包膜液I或包膜液II噴涂的同時，還向所述肥料顆粒表面噴涂固化劑；所述固化劑具體選自多亞甲基多苯基多異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、液化MDI、異佛爾酮二異氰酸酯、1,6-己二異氰酸酯(HDI)、HDI的三聚體、三甲基六亞甲基二異氰酸酯，苯二亞甲基二異氰酸酯和二甲基聯苯二異氰酸酯中的至少一種；所述固化劑的用量為所述肥料顆粒質量的40-60％，具體為46％或50％。所述噴涂步驟中，溫度均為70-100℃，具體為70℃、90℃或100℃；時間均為2-6分鐘，具體為3分鐘。所述顆粒肥料選自水溶性單質肥料或由所述水溶性單質肥料中的至少兩種復合得到的復合肥；所述水溶性單質肥料具體選自尿素、硫酸銨、氯化銨、硝酸銨、磷酸一銨、磷酸二銨、氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、硫酸鎂、硝酸鎂、硫酸鋅、硫酸銅、氯化鋅和三元復合肥中的任意一種。所述由所述水溶性單質肥料中的至少兩種混合得到的復合肥具體可為撒可富復合肥，更具體可為氮磷鉀元素的質量比為15：15：15(也即N-P-K：15-15-15)的撒克富復合肥，其中，該撒克富復合肥中，氮元素的質量以氮計，磷元素的質量以五氧化二磷，鉀元素的質量以氧化鉀計。上述制備方法的工藝流程圖如圖1所示。另外，按照上述方法制備得到的原位反應成膜型控釋肥料及該原位反應成膜型控釋肥料在農作物施肥中的應用，也屬于本專利技術的保護范圍。具體的，所述原位反應成膜型控釋肥料的養分釋放期可為1～24個月，具體可為60天、90天、120天或180天；所述原位反應成膜型控釋肥料的包膜率可為2-8％；包膜層在經過1年降解后的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備原位反應成膜型控釋肥料的方法，包括如下步驟：將包膜液I和包膜液II分別噴涂到肥料顆粒表面成膜后，得到所述原位反應成膜型控釋肥料；所述包膜液I中含有生物質液化物；所述包膜液II中含有低聚物多元醇；所述噴涂的順序為先噴包膜液I再噴包膜液II或者為先噴包膜液II再噴包膜液I。

【技術特征摘要】
1.一種制備原位反應成膜型控釋肥料的方法，包括如下步驟：將包膜液I和包膜液II分別噴涂到肥料顆粒表面成膜后，得到所述原位反應成膜型控釋肥料；所述包膜液I中含有生物質液化物；所述包膜液II中含有低聚物多元醇；所述噴涂的順序為先噴包膜液I再噴包膜液II或者為先噴包膜液II再噴包膜液I。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述包膜液I中，所述生物質液化物是以蔗糖、淀粉和農作物秸稈中的至少一種為原料制得的；具體的，所述生物質液化物是按照包括如下步驟的方法制得：將所述原料、液化劑和酸性催化劑混勻進行液化反應，反應完畢冷卻而得；所述液化劑選自聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600和甘油中的至少一種；所述酸性催化劑選自濃硫酸、鹽酸和磷酸中的至少一種；所述原料、液化劑和酸性催化劑的質量比為100：200-400：6-10或100：300：8-9；所述液化反應步驟中，溫度為140-180℃或160℃；時間為30-150分鐘或120分鐘。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述包膜液II中，所述低聚物多元醇的相對分子質量為300-3000；具體選自相對分子質量為300-3000的聚醚多元醇、植物油多元醇、聚酯多元醇和聚烯烴多元醇中的至少一種；更具體選自相對分子質量為300-3000的苯酐聚酯多元醇、聚四氫呋喃二醇、聚醚三醇、聚醚二醇、蓖麻油、大豆油多元醇、聚己內酯二醇、二聚體聚酯二醇、聚碳酸酯二醇和端羥基聚丁二烯中的至少一種。4.根據權利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于：所述包膜液I和包膜液II中還均含有催化劑和助劑；具體的，所述催化劑選自二月桂酸二丁基錫、二硫醇二烷基錫、二醋酸二丁基錫、辛酸亞錫、單丁基氧化錫、二丁基氧化錫、二甲基環己胺、二甲基十六胺、三亞乙基二胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、三乙烯二胺、乙二胺、三亞乙基二胺、三乙胺、四甲基亞氨基二丙基胺、羧酸鉍、異辛酸鉀、醋酸鉀和油酸鉀中的至少一種；所述助劑選自石蠟、微晶蠟、氯化石蠟、石油樹脂、α-烯烴、聚乙烯蠟、EVA蠟、瀝青和...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李麗霞，曹兵，楊宜斌，李鴻雁，鄒國元，肖強，倪小會，許新朋，趙同科，
申請(專利權)人：北京市農林科學院，
類型：發明
國別省市：北京;11