一種環氧大豆油改性樹脂包膜控釋肥料及其製備方法
2023-09-21 14:57:45
專利名稱：一種環氧大豆油改性樹脂包膜控釋肥料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種環氧大豆油改性樹脂包膜控釋肥料及其製備方法，屬於控釋肥料生產領域，是在複合(混)肥或尿素顆粒表面噴塗改性環氧樹脂塗層的包膜控釋肥料及其製備方法。
背景技術：
化肥是主要的農業生產資料之一。我國化肥消耗量約佔世界化肥消耗總量的30%，居世界第一位，但是我國化肥當季利用率平均僅為30-35%。肥料利用率低不僅造成資源的巨大浪費，還給人類賴以生存的環境造成嚴重汙染。因此，亟需一種集配方施肥、控釋技術為一體的物化肥料產品。包膜控釋肥料的出現，不僅能提高肥料利用率，減少環境汙染，也滿足了農民的實際需求。
包膜控釋肥料是一種可以精確控制養分釋放的智能肥料，它具有靈活多變的配方，可以通過調節包膜的厚度和材料性質調控內核肥料養分的溶解釋放，使之適應不同作物的養分需求特點，從而達到提高肥效目的的新型肥料。目前，國內外包膜控釋肥料類型主要是以高分子聚合物包膜肥料為主，以膜材料的性質可分為熱塑性樹脂包膜和熱固性樹脂包膜兩大類。熱塑性樹脂包膜的控釋肥以日本的「Meister」為代表。這些包膜控釋肥料大多數是應用溶劑先將包膜樹脂溶解，然後在流化床包膜塔中逐漸噴塗到肥料顆粒上而成膜。這種包膜肥料雖然具有很好的養分釋放功能，但由於樹脂價格昂貴，致使包膜肥料的生產成本較高，難以在農業上大面積推廣應用。熱固性樹脂包膜控釋肥料以美國的「Osmocote」為代表，其包膜材料為聚氨酯和醇酸樹脂等聚合物材料。這些包膜控釋肥料的主要特點是將樹脂和固化劑混合均勻後噴塗到肥料顆粒表面直接固化反應成膜。該工藝製備簡單、固化快，非常適合大規模生產。但是目前此種樹脂包膜材料也是價格昂貴，因此用此工藝生產出的控釋肥料成本高，難以在大田作物上推廣應用。中國專利「以噴塗尿素為底塗層的改性環氧樹脂包膜控釋肥料的製備方法」(專利號200410024049. 7，公告號CN1246264C)公開了一種將改性環氧樹脂均勻塗布到複合肥上的方法，此方法無溶劑、製備簡單、養分釋放性能很好，但存在著價格貴的問題，以至於很難在農作物上大面積推廣應用。雖然其中也加入了一些稀釋劑來降低價格和改善粘度，但是加入量很少，而且這些稀釋劑在整個控釋肥養分釋放的過程中很容易隨著周圍環境的溼度和溫度變化而發生遷移和變化，從而造成膜材料結構發生變化，最終會影響到包膜控釋肥的養分釋放能力。所以開發出成本低、穩定性好、工藝簡單，適合於快速大批量生產的控釋包膜新工藝、新配方，將對我國控釋肥料的發展和產業化具有重大意義。
發明內容
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種環氧大豆油改性樹脂包膜控釋肥料及其製備方法，目的是提供一種成本低、工藝簡單、適合於快速大批量生產的熱固性樹脂包膜控釋肥料的新配方和生產工藝，具體方法是先將肥料顆粒預熱，然後將環氧樹脂、稀釋劑、改性劑、固化劑按一定比例混合均勻後，逐漸分次加入或噴塗到預先加熱的肥料顆粒表面，幾分鐘後固化成膜，即可得到包膜控釋肥料產品。—種環氧大豆油改性樹脂包膜控釋肥料，是將粒徑範圍在2-5_的顆粒肥料置於轉鼓中進行預熱至60 90°C ;以環氧樹脂、稀釋劑、改性劑和固化劑按一定比例混合均勻作為包膜材料，將包膜材料逐漸分次加入或噴塗到預先加熱的肥料顆粒表面固化成膜而成；所述的環氧樹脂為E-44或E-42，所述固化劑為三乙烯四胺、多乙烯多胺、二乙烯三胺或T-31中的一種或幾種的混合物；所述改性劑為環氧大豆油；所述稀釋劑為CYH-277 ;所述的噴塗於顆粒肥料表面的膜材料佔顆粒肥料總重量的3-15% ;所述的包膜環氧樹脂、改性劑、稀釋劑和固化劑分別佔包膜材料重量的40-55%、10-20%、10-20%和15-20% ;所述肥料顆粒選自尿素、碳酸氫銨、NPK複合肥、硝酸銨、硫酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、氯化鉀、硫酸鉀或硝酸鉀。利用本發明製備的包膜控釋肥料的養分釋放期是I 12個月。本發明的要點是
要點之一是將粒徑範圍在2_5mm的顆粒肥料置於轉鼓中進行預熱至60 90°C ；然後將環氧樹脂、稀釋劑、改性劑、固化劑按一定比例混合均勻後，逐漸分次加入或噴塗到預先加熱的肥料顆粒表面，所述的環氧樹脂為E-44或E-42，所述改性環氧樹脂的固化劑為三乙烯四胺、多乙烯多胺、二乙烯三胺、T-31中的一種或幾種的混合物，所述改性環氧樹脂的改性劑為環氧大豆油，所述改性環氧樹脂的稀釋劑為CYH-277。要點之二是噴塗於顆粒肥料表面的膜材料佔顆粒肥料總重量的3-15%。肥料所用包膜環氧樹脂、改性劑、稀釋劑、固化劑分別佔包膜材料重量的40-55%、10-20%、10-20%、15-20%。所述肥料顆粒選自尿素、碳酸氫銨、NPK複合肥、硝酸銨、硫酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、氯化鉀、硫酸鉀或硝酸鉀。包膜控釋肥料的養分釋放期是I 12個月。 本發明提供的改性環氧樹脂包膜控釋肥料與同類產品相比，有以下幾個優點I.本發明採用的稀釋劑是CYH-277。CYH-277是一種帶有多個活性基團的低粘度液態聚合物，加入其不僅可以大幅度降低環氧樹脂的粘度，還可以提高環氧樹脂的反應活性。此外，由於其分子內部的空穴導致固化物產生大量剪切形變而耗散衝擊能量，可大幅度地改善環氧樹脂的韌性、耐衝擊、抗開裂等機械性能。CYH-277分子鏈中含有多個極性鍵，與各類環氧樹脂、環氧固化劑及助劑都有良好的相容性。通過加入CYH-277，可以大大提高環氧樹脂控釋肥料包膜材料各方面性能。2.本發明採用的改性劑是資源豐富、價格低廉、可生物降解的環氧大豆油。環氧大豆油與環氧樹脂有良好的混溶性，更為重要的是環氧大豆油中的環氧基也可以與固化劑形成三維交聯網絡狀結構，這樣可以減少環氧樹脂的用量，降低包膜控釋肥料的價格，為改性環氧樹脂包膜控釋肥料的大面積推廣應用開闢了新途徑。3.該產品的養分控制釋放時期和殘留的膜殼的生物降解性，可以依據膜材料中的不同成分的比例和膜厚度來調節，養分釋放期可精確地控制在I個月到12個月不等。4.此產品具有提高肥料利用率、減少環境汙染等優點，應用前景廣闊。
圖I :本發明的包膜控釋肥料製作工藝流程圖。
圖中I首先將尿素或複合肥顆粒加入轉鼓中，使肥料預熱到50_70°C ；2是將環氧樹脂、固化劑、改性劑環氧大豆油、稀釋劑、混合均勻後，逐漸加入到轉鼓中的肥料顆粒表面上；3是環氧樹脂、固化劑、改性劑環氧大豆油、稀釋劑在肥料表面直接反應固化成膜；4是將包膜後的肥料轉移到冷卻器中，使其冷卻至室溫；5是將冷卻後的包膜肥料稱量、包裝、貯存。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述，但本發明並不僅限於以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規方法。所述材料如無特別說明均能從公開商業途徑而得。實施例I :將94kg直徑為2_5mm大顆粒尿素裝入轉鼓中，加熱至50_70°C ;將環氧樹脂約 I. 07kg，固化劑三乙烯四胺約0. 35kg，改性劑環氧大豆油約0. 32kg，稀釋劑CYH-277約0. 29kg混合均勻後，逐漸加入到轉鼓中的肥料顆粒表面上，約5-8分鐘後，改性環氧樹脂即可在肥料表面固化成膜，此過程重複3次。最後，肥料經冷卻器冷卻至室溫，即可包裝、貯存。所得控釋肥膜佔全部控釋肥總重的6%左右，此肥料在25°C水或土壤中，養分控制釋放時間約為90天。此產品在水中的N素累積釋放率測定結果列於表I中。表I
權利要求
1.一種以環氧大豆油改性的環氧樹脂包膜控釋肥料，其特徵在於是將粒徑範圍在2-5mm的顆粒肥料置於轉鼓中進行預熱至60 90°C;以環氧樹脂、稀釋劑、改性劑和固化劑混合均勻作為包膜材料，將包膜材料逐漸分次加入或噴塗到預先加熱的肥料顆粒表面固化成膜而成；所述的環氧樹脂為E-44或E-42，所述固化劑為三乙烯四胺、多乙烯多胺、二乙烯三胺或T-31中的一種或幾種的混合物；所述改性劑為環氧大豆油；所述稀釋劑為CYH-277 ；所述的噴塗於顆粒肥料表面的膜材料佔顆粒肥料總重量的3-15% ;所述的包膜環氧樹脂、改性劑、稀釋劑和固化劑分別佔包膜材料重量的40-55%、10-20%、10-20%和15-20% ;所述肥料顆粒選自尿素、碳酸氫銨、NPK複合肥、硝酸銨、硫酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、氯化鉀、硫酸鉀或硝酸鉀；其養分釋放期是I 12個月。
全文摘要
本發明涉及一種以環氧大豆油改性的熱固性樹脂包膜控釋肥料，是將粒徑範圍在2-5mm的顆粒肥料置於轉鼓中預熱至60～90℃，然後將環氧大豆油、環氧樹脂、稀釋劑、固化劑按一定比例混合均勻後，逐漸分次加入或噴塗到預先加熱的肥料顆粒表面，幾分鐘後就地反應固化成膜後形成光滑緻密且具有不同養分釋放性能的改性環氧樹脂包膜控釋肥料。由於環氧大豆油的加入不僅降低了包膜控釋肥的價格，提高了膜殼的生物降解性，而且還提高了其控釋性能，有利於包膜控釋肥的大面積推廣應用。本產品的養分釋放特性可以根據包膜厚度及改變添加劑的量來調節，釋放期可以精確地控制在1到12個月不等。
文檔編號C05G3/08GK102795923SQ20121026146
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月26日 優先權日2012年7月26日
發明者陸盤芳, 張民 申請人:山東農業大學