CN1257136C - 以回收热塑性树脂为可降解膜的包膜控释肥料的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用回收废旧热塑性树脂，添加多种填料，适于快速大批量工业化生产，采用加热流化床包膜工艺的包膜控释肥料及其制作方法。该发明是将回收的聚苯乙烯泡沫树脂与聚乙烯薄膜树脂按照设定的的比例混合，添加一定比例的矿物粉、谷物粉和橡胶粉混溶于四氯乙烯与二氯甲烷的混合溶剂中，在加热流化床中经双流体喷嘴均匀的喷涂到预先加热的复合肥、尿素、硫酸钾等肥料颗粒上，形成光滑致密具有不同透水性能的高分子聚合物包膜，溶剂通过特制的冷凝压缩回收设备进行回收。该产品不仅具有精确的养分控制释放性能，养分控制释放期可以控制在1个月到12个月不等，而且残留在土壤中的膜壳能够在较短时期内降解，属于膜壳可降解的环境友好型控释肥料。
Description
(一)技术领域
本发明属于控释肥生产领域，是在复合(混)肥料或尿素颗粒表面喷涂回收塑料的溶液形成热塑性树脂包膜涂层，并且将溶剂回收反复利用的包膜控释肥料及其加工方法。
(二)背景技术
目前国内外包膜控释肥料的类型主要有高分子聚合物包膜肥料和无机物包膜肥料两大类。无机物包膜肥料以美国TVA公司开发的硫包衣尿素(SCU)(US3295950)为代表，虽然生产成本不高，但难以严格控制其养分的释放速率和控释时间。由于硫膜在空气中易被氧化变脆，在养分释放过程中会发生膜壳的破裂，导致膜内养分突然全部释放，又称“毁灭性释放”。因此这种肥料常会对作物根系造成危害，另外膜壳较脆，贮存和使用过程中易从尿素或复合肥颗粒表面脱落或破碎，失去包膜缓释功能。此外，大量硫壳在土壤中被微生物分解或氧化后，易造成土壤酸化。在有机高分子聚合物包膜控释肥中，主要有热固性树脂和热塑性塑料包膜控释肥两大类。热固性树脂包膜控释肥料以美国Scotts公司生产的“Osmocote”为主要代表，其包膜材料为醇酸树脂类或聚氨脂类聚合物，这种树脂包膜肥料具有良好的控释性能，但这种树脂的价格昂贵，因此生产的控释肥料成本过高，难以在大田作物上推广应用。以热塑性树脂包膜的控释肥料以日本的Chisso-Asahi肥料公司生产的“Meister”和”Nutricote”为代表，其包膜材料主要是聚乙烯和乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)按照一定的比例混合和后在有机溶剂中溶解，然后在流化床包膜塔中喷涂到肥料颗粒上而成膜，这种包膜肥料同样具有养分控制释放的功能，但这种树脂的价格昂贵，致使包膜肥料的生产成本和销售价格较高，另外，肥料溶化后的残膜在土壤中需较长时间才能降解。因此开发出本发明利用回收废旧热塑性树脂(聚乙烯薄膜、聚苯乙烯泡沫等)不仅极大的降低膜材料成本，而且在膜材料中添加谷物粉、矿物粉以及加速膜材料降解的回收橡胶粉等材料，不仅有效的控制养分的释放速率和释放期，而且控释肥的膜壳由于添加橡胶粉，老化速度加快，从而促进了热塑性树脂的降解，同时添加的谷物粉及淀粉等可为微生物对残膜的分解提供条件。因此本发明解决了目前国际上控释肥成本过高难以推广和高分子残膜难以降解的关键技术难题，产品市场前景极为广阔。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种利用回收废旧热塑性树脂，添加多种填料，适于快速大批量工业化生产，采用加热流化床包膜工艺的包膜控释肥料及其制作方法。该发明的要点其一是将透水性较强的回收聚苯乙烯泡沫树脂与透水性较弱的回收聚乙烯薄膜树脂按照一定的比例混合，同时加入滑石粉、硅藻土、硫磺粉等矿物添加剂，通过两种树脂的比例和矿物添加剂的数量来调节包膜控释肥产品的养分释放速率；其二是用四氯乙烯和二氯甲烷的混合溶剂，两种溶剂按照一定的比例混合可调节两种树脂材料在混合溶剂中的溶解度；其三是在加热沸腾式流化床中先将各种肥料颗粒预热至一定温度后，将溶有两种混合膜材料的溶液经双流体喷嘴均匀地喷涂到肥料颗粒上，形成光滑致密具有不同透水性和不同厚度的高分子聚合物包膜；其四是膜材料中加入在光作用下老化较快的橡胶粉，使残留膜壳在土壤中可快速降解。
本发明的内容是：首先将回收的聚苯乙烯泡沫树脂与聚乙烯薄膜树脂按照重量比为1∶1-1∶4的比例混合，添加其重量占包膜材料重量2-10％的矿物粉、1-5％的谷物粉和2-10％的橡胶粉，将它们混溶于四氯乙烯与二氯甲烷的混合溶剂中，在加热流化床中均匀的喷涂到肥料颗粒上，喷涂于颗粒肥料表面的膜材料占颗粒肥料总重量的3-10％，最终制成光滑致密的高分子聚合物包膜控释肥料。最终制成的肥料具有不同的透水性能。
在该生产方法中，溶解聚苯乙烯泡沫树脂与聚乙烯薄膜树脂的溶剂为四氯乙烯与二氯甲烷的混合溶剂，优选两种溶剂的重量比例为1∶1-5∶1。添加的矿物粉可以选自滑石粉、硅藻土、粘土、碳酸钙、金属氧化物、硫磺粉中的一种或几种。添加的谷物粉可以选用小麦粉、玉米粉、稻米粉、甘薯粉或土豆块根块茎类淀粉。
本发明的显著效果是：产品的养分控制释放时期依据两种膜材料的比例和厚度来调节，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。该制作方法的主要膜材料采用回收废旧塑料树脂，目前国内外这种回收的泡沫和薄膜数量很大，适于产业化大规模生产，所得的产品不仅成本低，而且养分控释的质量和效果极佳，更重要的是利用回收废旧塑料可减少目前日益严重的“白色污染”，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橡胶粉、矿物粉、谷物粉和淀粉等添加剂，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。
(四)附图说明
图1：本发明的包膜控释肥料制法工艺流程图。
图中1.首先将粒状复合肥、尿素或颗粒硫酸钾等输入沸腾加热流化床(3)中，2是在流化床中使肥料预热到60～80℃，3是将回收聚乙烯、聚苯乙烯和添加剂混溶于装有四氯乙烯和二氯甲烷混合溶剂的反应釜中，加热到100～150℃后，将混合液经双流体喷嘴在沸腾流化床中均匀喷涂于肥料颗粒上，形成光滑致密的有机高分子膜。4是将包膜后的肥料转入冷却器中，使其冷却至室温，5是将冷却后的包膜肥料称量包装。
(五)具体实施方式
实施例1：
将100kg直径为2～5mm的颗粒复合肥装入沸腾流化床中，加热至60～80℃，将回收聚乙烯塑膜3.0kg与回收聚苯乙烯泡沫3.0kg混溶于50kg二氯甲烷与四氯乙烯各占1/2的混合溶剂中，加入硅藻土、玉米粉和橡胶粉共0.5kg，加热到90～100℃，用双流体喷嘴在空气雾化压力为4kpa以每分钟2kg的进度喷涂，将100kg溶液全部喷涂到肥料颗粒上。所得的控释复合肥，高分子膜约占肥料总重量的6％左右，此肥料在25℃的水或土壤中，养分控制释放时间约为6个月。
实施例2：
将200kg直径为2～4mm大颗粒尿素装入沸腾硫化床中，加热至50～70℃，将回收聚乙烯塑膜4kg和回收聚苯乙烯泡沫6kg混溶于100kg四氯乙烯与二氯甲烷各占1/2的混合溶剂中，加入轻质碳酸钙粉、小麦粉和橡胶粉共1.0kg，加热到80～90℃，用双流体喷嘴在雾化压力为4kpa以每分钟2kg的速度喷涂于大颗粒尿素上，所得控释肥膜占全部控释肥总重的5％左右。此肥料在25℃水或土壤中，养分控制释放时间约为3个月。
实施例3：
将100kg直径为2-5mm的颗粒硫酸钾装入沸腾硫化床中，加热到70-80℃，将回收聚乙烯3kg和回收聚苯乙烯2kg混溶于40kg四氟乙烯与二氯甲烷比例为2∶1的混合溶剂中加入400目滑石粉、甘薯粉与橡胶粉共0.5公斤。加热到100℃，用双流体喷嘴在雾化压力为4kpa以每分钟2kg的速度喷涂于肥料颗粒上，所得控释钾肥，膜占全部肥料总重的5％左右，在25℃的水或土壤中，养分控制释放时间约为4个月。
实施例4：
将250kg直径为2-5mm的颗粒复合肥装入沸腾硫化床中，加热至70-80℃，将回收聚乙烯塑膜15.5kg与回收聚苯乙烯泡沫5kg混溶于100kg四氯乙烯与二氯甲烷比例为4∶1的混合溶剂中，加入硅藻土、玉米粉与橡胶粉共1.5kg，加热至100℃，用双流体喷嘴在雾化压力为5kpa以每分钟2.5kg的流量喷涂于复合肥颗粒表面上，所得控释肥膜所占全部控释肥重量的8％左右，此肥料在25℃的水或土壤中，养分控制释放时间约为9个月。
Claims (4)
1.一种以回收热塑性树脂为可降解膜的包膜控释肥料的生产方法，其特征是首先将回收的聚苯乙烯泡沫树脂与聚乙烯薄膜树脂按照重量比为1∶1-1∶4的比例混合，添加其重量占包膜材料重量2-10％的矿物粉、1-5％的谷物粉和2-10％的橡胶粉，将它们混溶于四氯乙烯与二氯甲烷的混合溶剂中，在加热流化床中均匀的喷涂到肥料颗粒上，喷涂于颗粒肥料表面的膜材料占颗粒肥料总重量的3-10％，最终制成光滑致密的高分子聚合物包膜控释肥料。
2.根据权利要求1所述的一种以回收热塑性树脂为可降解膜的包膜控释肥料的生产方法，其特征是四氯乙烯与二氯甲烷的混合溶剂中为1∶1-5∶1。
3.根据权利要求1所述的一种以回收热塑性树脂为可降解膜的包膜控释肥料的生产方法，其特征是添加的矿物粉选自滑石粉、硅藻土、粘土、碳酸钙、金属氧化物、硫磺粉中的一种或几种。
4、根据权利要求1所述的一种以回收热塑性树脂为可降解膜的包膜控释肥料的生产方法，其特征是添加的谷物粉选用小麦粉、玉米粉、稻米粉、甘薯粉或土豆块根块茎类淀粉。
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