CN101367685A - 一种改性热固性树脂包膜复混肥 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性热固性树脂包膜复混肥，由核芯、多亚甲基多苯基异氰酸酯膜层和环氧树脂膜层构成，总包膜率3～14％wt，控释期为1－12个月，采用下述工艺生产：在造粒机中预热复混肥；配置混合液，将混合液加入造粒机中，保持温度；把环氧树脂及其固化剂混匀，添加矿物粉，配置混合液，将造粒机内的复混肥升温，再将混合液加入造粒机内，得改性包膜复混肥。该控释肥具有良好的控释性能，具有显著的增产和增效作用，具有极为广泛的推广应用前景。
Description
技术领域
本发明属于化工产品领域，具体是涉及一种改性热固性树脂包膜复混肥产品。
背景技术
我国化肥消耗量约占世界化肥消费总量的20～30％，居世界第一位，发达国家化肥当季利用率平均为50～60％，我国化肥当季利用率平均仅为30～35％。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。开发缓释、控释肥料，提高肥料利用率，减少环境污染，是简单易行的措施，特别适合中国的国情。我国化肥利用率低于发达国家的原因之一，就是在发达国家所采取的系列科学施肥技术在中国难以奏效。我国农民的教育水平低，农户土地面积小而分散，种植体系复杂，机械化程度低，农化服务体系难以建立和到位，配方施肥和其它技术措施很难为农民提供方便的服务；另外，在经济发达地区，农民已不愿意在追肥等农艺操作上花费太多的时间和精力。因此，急需一种集配方施肥、控释技术为一体的物化肥料产品。新型控释复合肥料的出现，不仅能提高肥料利用率，保证粮食安全，减少环境污染，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。从包膜控释肥料的营养元素种类来看，氮、磷、钾大量元素及一些微量元素均在研究之列，但是，目前主要是以氮、磷、钾包膜化肥为主。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，后者包一般包括热塑性树脂包膜控释肥和改性热固性树脂包膜控释肥两类。
目前，国内外包膜控释肥的研究已经发展到了一个较高的高度，工艺技术已日趋成熟，养分控释性能良好，生产成本高的问题得到了初步解决，但溶剂的选择、工艺参数的优化和添加剂的选择始终是制约控释肥产业化生产的瓶颈。改性热固性树脂包膜控释复合(混)肥在技术上有一瓶颈，如公开号CN1130612(申请号：95117522.X)美国莱斯科公司的专利“采用环氧聚合物底涂层的受控释放肥料及制法”有明显缺点，该发明使用环氧聚合物包膜，以胺类固化剂来固化成膜，在加工生产过程中，很容易与复合(混)肥料中钾离子及其它盐分发生反应，放出大量氨气，一方面使环氧聚合物难以在肥料颗粒表面固化，另一方面，氨气的挥发又会造成氮素损失和对工作环境的污染。中国专利CN 1246264C公布了以喷涂熔融尿素为底涂层的方法制备环氧树脂包膜控释肥料，该发明解决了环氧树脂难以包裹复合(混)肥的问题，但也存在一定缺陷，即使用简单设备尿液难以喷涂均匀，要达到完美包裹效果则必须使用较复杂的设备及操作工艺。
完全采用热固性树脂包膜制作控释肥，一方面生产成本较高，使得控释肥价格较高，不利于热固性控释肥的推广应用，另一方面，施用后树脂降解速度较慢，可能会对土壤生物造成一定影响，因此需要采取有效措施加速控释肥残膜降解。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种改性热固性树脂包膜控释复混肥，改善作物品质，提高肥料利用率，较少农业污染，以利于农业的可持续发展。
本发明改性热固性树脂包膜复混肥，由粒径范围1.0～5.0mm的肥料颗粒核芯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯膜层和环氧树脂膜层构成，总包膜率3～14％wt，控释期为1-12个月，是采用下述工艺制得的：
1)在造粒机中预热复混肥至65-70℃；
2)把多亚甲基多苯基多异氰酸酯及其固化剂按1.5～3:1混合均匀，多亚甲基多苯基多异氰酸酯用量为复混肥质量的1.2-3.5％，添加重量为复混肥重量0.5-3％的谷物粉，配置混合液；
3)将步骤2)所得混合液加入造粒机中，保持温度65-70℃，经4～6分钟，即在复混肥表面固化成一层均匀的膜；
4)把环氧树脂及其固化剂按10:0.9～1.2混合搅拌均匀，添加重量为复混肥重量1-4％的矿物粉，配置混合液；
5)将造粒机内的复混肥升温至70-90℃，再将步骤4)所得混合液加入造粒机内，经3～6分钟，又在复混肥颗粒表面形成一层致密光滑的膜；
根据控释期长短的需要，重复步骤3)或5)得改性包膜复混肥。
在优选的方案中，所述的改性热固性树脂包膜复混肥由粒径范围1.0～5.0mm的复混肥颗粒核芯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯膜层和环氧树脂膜层构成，总包膜率3～14％wt，控释期为1-12个月，是采用下述工艺制得的：
1)在造粒机中预热复混肥至68-70℃；
2)把热固性多亚甲基多苯基多异氰酸酯及其固化剂按2～3:1混合均匀，多亚甲基多苯基多异氰酸酯用量为复混肥质量的1.0-3.0％，添加重量为复混肥重量2-3％的谷物粉，配置混合液；
3)将步骤2)所得混合液加入造粒机中，保持温度68-70℃，经4～6分钟，即在复混肥表面固化成一层均匀的膜；
4)把环氧树脂及其固化剂按10:1～1.2混合搅拌均匀，添加重量为复混肥重量2-4％的矿物粉，配置混合液；
5)将造粒机内的复混肥升温至80-90℃，再将步骤4)所得混合液加入造粒机内，经3～6分钟，又在复混肥颗粒表面形成一层致密光滑的膜；
根据控释期长短的需要，重复步骤3)或5)得改性热固性树脂包膜复混肥。
在更为优选的方案中，所述的改性热固性树脂包膜复混肥由粒径范围1.0～5.0mm的复混肥颗粒核芯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯膜层和环氧树脂膜层构成，总包膜率3～14％wt，控释期为1-12个月，是采用下述工艺制得的：
1)在造粒机中预热复混肥至70℃；
2)把热固性多亚甲基多苯基多异氰酸酯及其固化剂按3:1混合均匀，多亚甲基多苯基多异氰酸酯用量为复混肥质量的2％，添加重量为复混肥重量3％的谷物粉，配置混合液；
3)将步骤2)所得混合液加入造粒机中，保持温度70℃，经4～6分钟，即在复混肥表面固化成一层均匀的膜；
4)把环氧树脂及其固化剂按10:1混合搅拌均匀，添加重量为复混肥重量2％的矿物粉，配置混合液；
5)将造粒机内的复混肥升温至80℃，再将步骤4)所得混合液加入造粒机内，经3～6分钟，又在复混肥颗粒表面形成一层致密光滑的膜；
根据控释期长短的需要，重复步骤3)或5)得改性热固性树脂包膜复混肥。
步骤2)中所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯的固化剂为本领域常规产品，优选桐油、豆油或亚麻油。
步骤4)中所述环氧树脂的固化剂为本领域常规产品，优选环氧树脂固化剂T-31、多乙烯多胺或其混合物。
本发明的改性热固性树脂包膜复混肥，其肥料颗粒核芯可以选自硝酸铵、硫酸铵、磷酸二铵、碳酸氢铵、磷酸二氢铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸磷肥或其他颗粒复合(混)肥料，还可选用颗粒硫酸镁、硫酸锰、硫酸锌、硼粒等微肥。
在优选的方案中，本发明的改性热固性树脂包膜复混肥可以使用颜料，使其外观为绿色、黄色或橙色或其他颜色。
在优选的方案中，所述谷物粉为小麦粉、稻米粉、玉米粉、红薯粉或其混合物。在优选的方案中，所述矿物粉为沸石粉、硅藻土、轻质碳酸钙、滑石粉或其混合物。
本发明的改性热固性树脂包膜控释肥，包括以下特点：
1、所述改性热固性树脂包膜控释肥的核芯选自硝酸铵、硫酸铵、磷酸二铵、碳酸氢铵、磷酸二氢铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸磷肥或其他颗粒复合(混)肥料，还可选用颗粒硫酸镁、硫酸锰、硫酸锌、硼粒等微肥，其粒径范围是1.0～5.0mm。
2、所述改性热固性树脂包膜控释肥外观颜色可以是绿色、黄色、橙色等各种颜色，这可以通过添加各种颜料来实现。
3、所述改性热固性树脂包膜控释肥的总包膜率为3～14％wt。
4、所述改性热固性树脂包膜控释肥的养分释放期可以是1-12个月。
本发明改性热固性树脂包膜复混肥的显著效果是：由于本发明先在复合(混)肥颗粒表面包裹一层多亚甲基多苯基多异氰酸酯包膜，设备要求简单，不需添加其他设备，操作简单，不仅改善了复合肥或复混肥颗粒表面的性质，如：不光滑、有凹孔等，而且避开了由于环氧树脂组份直接与复合肥料颗粒相接触时，钾离子和其它盐分离子与固化剂中的成份发生反应，导致环氧树脂不能固化成膜，以及氨气放出而产生的氮素损失。更重要的是由于加入了谷物粉和矿物粉，减少了树脂的使用量，不但降低了生产成本，而且使土壤微生物易于分解控释肥残膜，加速了控释肥残膜的降解，有利于土壤安全。
除此之外，产品的养分控释期可以根据包膜厚度及添加调理剂来调节，可以精确地控制在1个月到12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按一定的比例混合起来，模拟各种作物对养分的需求，做成各种专用包膜控释肥，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。同时，施入土壤后包膜肥料的膜壳由于在包膜材料中加入了可诱导其快速老化和降解的矿物粉和谷物粉等调理剂，使其残膜能快速老化和被土壤微生物降解，不致在土壤中长期残留，极为适合目前国际和国内肥料发展和环境保护的趋势，具有及其广阔的市场开发前景。此产品已在水稻、玉米、烟草、花生、小麦、棉花、草莓、马铃薯、多种花卉、蔬菜、果树、草坪等作物上进行了大量的盆栽试验、田间试验和示范，试验结果表明，此产品在上述作物上均具有显著的增产和增效作用，具有极为广泛的推广应用前景。
附图说明
图1是改性热固性树脂包膜控释肥的产品结构示意图。其中，1是控释肥的环氧树脂膜层，2是控释肥的多亚甲基多苯基多异氰酸酯膜层，3是控释肥的肥料核芯。
图2是控释期4个月改性热固性树脂包膜控释肥14-14-14在25℃水中的养分释放曲线图。
图3是是控释期7个月改性热固性树脂包膜控释肥16-44-0在25℃水中的养分累积释放曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的技术方案，但不限于此。实施例所需原料皆为市售商品。本说明书诸如“14-14-14”的含义是N、P、K含量，属于本领域常规标示。
本发明的改性热固性树脂包膜复混肥，是由粒径范围1.0～5.0mm的复混肥颗粒核芯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯膜层和环氧树脂膜层构成，该热固性树脂包膜复混肥总包膜率3～14％wt，控释期为1-12个月。
实施例1 控释期3个月的改性热固性树脂包膜控释肥的产品制作。
1)在圆盘造粒机中预热粒径范围1.0-5.0mm的1000kg复混肥(含硝酸铵、硫酸铵、磷酸二铵)至65℃；
2)把15kg多亚甲基多苯基多异氰酸酯(南京中旭化工有限公司产售)及10kg豆油混合均匀，添加5kg小麦粉，配置混合液；
3)将步骤2)所得混合液加入圆盘造粒机中，保持温度65℃，经4～6分钟，即在复混肥表面固化成一层均匀的膜；
4)把10kg双酚A型环氧树脂及0.9kg环氧树脂固化剂T-31(天津燕海化学有限公司产售)混合搅拌均匀，添加10kg沸石粉，配置混合液；
5)将造粒机内的复混肥升温至70℃，再将步骤4)所得混合液加入圆盘造粒机内，经3分钟，又在复混肥颗粒表面形成一层致密光滑的膜；
得总包膜率约为5％wt，控释期为3个月的改性热固性树脂包膜复混肥。
实施例2 控释期10个月的改性热固性树脂包膜控释肥的产品制作。
1)在转鼓中预热1000kg复混肥(含磷酸二铵、碳酸氢铵、磷酸二氢铵、硫酸钾)至68℃；
2)把20kg多亚甲基多苯基多异氰酸酯及10kg桐油混合均匀，添加20kg玉米粉，配置混合液；
3)将步骤2)所得混合液加入转鼓中，保持温度68℃，经5分钟，即在复混肥表面固化成一层均匀的膜；
4)把10kg双酚A型环氧树脂及1kg二乙烯三胺混合搅拌均匀，添加重量为20kg的硅藻土，配置混合液；
5)将转鼓内的复混肥升温至75℃，再将步骤4)所得混合液加入转鼓内，经4分钟，又在复混肥颗粒表面形成一层致密光滑的膜；
根据控释期长短的需要，再重复步骤5)1次，得总包膜率约11％wt，控释期为10个月的改性热固性树脂包膜复混肥。
实施例3 控释期12个月的改性热固性树脂包膜控释肥的产品制作。
1)在流化床中预热1000kg复混肥(含硫酸镁、硫酸锰、硫酸锌、硼粒)至70℃；
2)把30kg多亚甲基多苯基多异氰酸酯及10kg桐油混合均匀，添加30kg红薯粉，配置混合液；
3)将步骤2)所得混合液加入流化床中，保持温度70℃，经6分钟，即在复混肥表面固化成一层均匀的膜；
4)把10kg双酚A型环氧树脂及1.2kg二乙烯三胺混合搅拌均匀，添加重量为40kg的轻质碳酸钙，配置混合液；
5)将流化床内的复混肥升温至90℃，再将步骤4)所得混合液加入流化床内，经6分钟，又在复混肥颗粒表面形成一层致密光滑的膜，得总包膜率约12％wt，控释期为12个月的改性热固性树脂包膜复混肥。
实施例4 控释期10个月的改性热固性树脂包膜控释肥的产品制作。
1)在转鼓中预热粒径范围为1.0-5.0mm的1000kg复混肥(含磷酸二铵、碳酸氢铵、磷酸二氢铵、硫酸钾)至70℃；
2)把30kg多亚甲基多苯基多异氰酸酯及10kg桐油混合均匀，添加30kg玉米粉，配置混合液；
3)将步骤2)所得混合液加入转鼓中，保持温度70℃，经5分钟，即在复混肥表面固化成一层均匀的膜；
4)把10kg双酚A型环氧树脂及1kg二乙烯三胺混合搅拌均匀，添加重量为20kg的硅藻土，配置混合液；
5)将转鼓内的复混肥升温至80℃，再将步骤4)所得混合液加入转鼓内，经4分钟，又在复混肥颗粒表面形成一层致密光滑的膜；得总包膜率约10％wt，控释期为10个月的改性热固性树脂包膜复混肥。
试验例
下面以生物试验来说明本产品的具体效果：
(1)花生试验方案
供试花生品种为鲁花12号，土壤是棕壤，控释肥(14-14-14)处理和普通肥料(15-15-15)处理均是在花生播种前作为基肥一次施入，肥料开沟施于花生行下，其中控释肥处理控释养分占36％；花生的密度为15万穴/hm2，每穴两株；具体做法是，普通肥料按每公顷115公斤纯氮用量施肥，控释肥设两个施肥水平，控释肥1是与普通肥料用量相同，控释肥2是减少肥料用量30％，具体应用效果见表1。
(2)结果分析
表1 不同施肥处理效果评价
| 处理 | 比普通肥料减少施用量(％) | 比普通肥料增产率(％) | 效果评价 |
| 普通肥料 | 0 | 0 | 肥料利用率低，建议增加施肥次数或施用新型肥料。 |
| 控释肥1 | 0 | 20.9 | 增产效果明显，投入成本高，省时省力，可以推广。 |
| 控释肥2 | 30 | 13.3 | 增产效果较好，投入少，省时省力，值得推广，推荐。 |
附图2-3是通过测定试验得出的本发明改性热固性树脂包膜控释肥在25℃水中的养分累积释放曲线，结果表明该改性热固性树脂包膜控释肥具有良好的养分控释性能。
本发明改性热固性树脂包膜复混肥产品符合2007年10月1日起实施的国家缓控释肥料第HG/T 3931-2007行业标准，在提高作物产量、降低包膜控释肥生产成本及提高控释效果等方面，取得了突出的技术效果。为了更好的在大田作物上推广应用，可以采用控释肥与普通肥料掺混控释BB(掺混)肥的方法，达到控释肥良好养分控释性能与产品价格的完美统一。
Claims (8)
1.一种改性热固性树脂包膜复混肥，其特征在于，由粒径范围1.0～5.0mm的复混肥颗粒核芯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯膜层和环氧树脂膜层构成，总包膜率3～14％wt，控释期为1-12个月，是采用下述工艺制得的：
1)在造粒机中预热复混肥至65-70℃；
2)把多亚甲基多苯基多异氰酸酯及其固化剂按1.5～3:1混合均匀，多亚甲基多苯基多异氰酸酯用量为复混肥质量的1.2-3.5％，添加重量为复混肥重量0.5-3％的谷物粉，配置混合液；
3)将步骤2)所得混合液加入造粒机中，保持温度65-70℃，经4～6分钟，即在复混肥表面固化成一层均匀的膜；
4)把环氧树脂及其固化剂按10:0.9～1.2混合搅拌均匀，添加重量为复混肥重量1-4％的矿物粉，配置混合液；
5)将造粒机内的复混肥升温至70-90℃，再将步骤4)所得混合液加入造粒机内，经3～6分钟，又在复混肥颗粒表面形成一层致密光滑的膜；
根据控释期长短的需要，重复步骤3)或5)得改性热固性树脂包膜复混肥。
2.根据权利要求1所述的改性热固性树脂包膜复混肥，其特征在于，由粒径范围1.0～5.0mm的复混肥颗粒核芯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯膜层和环氧树脂膜层构成，总包膜率3～14％wt，控释期为1-12个月，是采用下述工艺制得的：
1)在造粒机中预热复混肥至68-70℃；
2)把热固性多亚甲基多苯基多异氰酸酯及其固化剂按2～3:1混合均匀，多亚甲基多苯基多异氰酸酯用量为复混肥质量的1.0-3.0％，添加重量为复混肥重量2-3％的谷物粉，配置混合液；
3)将步骤2)所得混合液加入造粒机中，保持温度68-70℃，经4～6分钟，即在复混肥表面固化成一层均匀的膜；
4)把环氧树脂及其固化剂按10:1～1.2混合搅拌均匀，添加重量为复混肥重量2-4％的矿物粉，配置混合液；
5)将造粒机内的复混肥升温至80-90℃，再将步骤4)所得混合液加入造粒机内，经3～6分钟，又在复混肥颗粒表面形成一层致密光滑的膜；
根据控释期长短的需要，重复步骤3)或5)得改性热固性树脂包膜复混肥。
3.根据权利要求2所述的改性热固性树脂包膜复混肥，其特征在于，由粒径范围1.0～5.0mm的复混肥颗粒核芯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯膜层和环氧树脂膜层构成，总包膜率3～14％wt，控释期为1-12个月，是采用下述工艺制得的：
1)在造粒机中预热复混肥至70℃；
2)把热固性多亚甲基多苯基多异氰酸酯及其固化剂按3:1混合均匀，多亚甲基多苯基多异氰酸酯用量为复混肥质量的2％，添加重量为复混肥重量3％的谷物粉，配置混合液；
3)将步骤2)所得混合液加入造粒机中，保持温度70℃，经4～6分钟，即在复混肥表面固化成一层均匀的膜；
4)把环氧树脂及其固化剂按10:1混合搅拌均匀，添加重量为复混肥重量2％的矿物粉，配置混合液；
5)将造粒机内的复混肥升温至80℃，再将步骤4)所得混合液加入造粒机内，经3～6分钟，又在复混肥颗粒表面形成一层致密光滑的膜；
根据控释期长短的需要，重复步骤3)或5)得改性热固性树脂包膜复混肥。
4.根据权利要求1、2或3所述的改性热固性树脂包膜复混肥，其特征在于，所述多亚甲基多苯基多异氰酸酯的固化剂为豆油、亚麻油或桐油。
5.根据权利要求1、2或3所述的改性热固性树脂包膜复混肥，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型，其固化剂为环氧树脂固化剂T-31或二乙烯三胺。
6.根据权利要求1、2或3所述的改性热固性树脂包膜复混肥，其特征在于，所述谷物粉为小麦粉、稻米粉、玉米粉、红薯粉或其混合物。
7.根据权利要求1、2或3所述的改性热固性树脂包膜复混肥，其特征在于，所述矿物粉为沸石粉、硅藻土、轻质碳酸钙、滑石粉或其混合物。
8.根据权利要求1、2或3所述的改性热固性树脂包膜复混肥，其特征在于，所述造粒机为圆盘造粒机、转鼓或流化床。
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