以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥及生產工藝的製作方法
2023-06-08 11:08:06
專利名稱：：以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥及生產工藝的製作方法
技術領域：
：本發明屬於肥料生產領域，具體涉及一種以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥。
背景技術：
：我國化肥消耗量約佔世界化肥消費總量的20-30%，居世界第一位，發達國家化肥當季利用率平均為50-60%，我國化肥當季利用率平均僅為30-35%。大量營養元素的流失浪費不僅給社會帶來巨大的經濟損失，而且還會造成嚴重的環境汙染。目前，隨著化肥用量的不斷增加，在農產品追求產量與質量並重，以及環境友好的多重目標要求下，肥料的改性問題就顯得更為重要。開發緩釋、控釋肥料，提高肥料利用率，減少環境汙染，是簡單易行的措施，特別適合中國的國情。我國化肥利用率低於發達國家的原因之一，就是在發達國家所採取的系列科學施肥技術在中國難以奏效。我國農民的教育水平低，農戶土地面積小而分散，種植體系複雜，機械化程度低，農化服務體系難以建立和到位，配方施肥和其它技術措施很難為農民提供方便的服務；另外，在經濟發達地區，農民已不願意在追肥等農藝操作上花費太多的時間和精力。因此，急需一種集配方施肥、控釋技術為一體的物化肥料產品。新型控釋複合肥料的出現，不僅能提高肥料利用率，保證糧食安全，減少環境汙染，也滿足了農民的實際需求。控釋肥料的研究和應用最早的是美國。1961年以硫磺為包膜材料的研究和開發標誌著控釋肥研究和應用的開始，隨後其它國家也開始展開這一方面的研究。目前日本和美國在控釋肥料的研究方面處於世界領先地位。隨著人們環境意識的增強，緩控釋肥料被國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)列為優先發展主題，有關控釋肥的研究報告和專利申請日漸增多，控釋肥料再度成為研究的熱點。包膜控釋肥料是以顆粒化肥為核心，表層塗覆一層低水溶性或微溶性的無機物質或有機聚合物，改變化肥養分的溶出性，延長或控制肥料養分釋放，使土壤養分的供應與作物需肥要求協調的新型肥料劑型。包膜控釋肥料的種類，從包膜材料來分，可分為無機物包膜肥料和有機聚合物包膜肥料，前者多數是以含有一定養分的無機肥料或土壤調理劑之類物質，後者包括有機聚合物、低水溶性或難溶性的有機合成物等作為包膜材料。從包膜控釋肥料的營養元素種類來看，氮、磷、鉀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、鉀包膜化肥為主。由於控釋肥料的生產成本較高，國內外一般應用在草坪、花卉等經濟價值高的植物或作物上，隨著控釋肥生產成本的降低及產量的增加，控釋肥在各類作物上的應用是化學肥料發展的必然趨勢。水溶性樹脂包膜控釋肥符合人們對環保的要求，但其高昂的價格制約了其發展應用，另外，水溶性樹脂易吸水溶脹，因此決定了完全水溶性樹脂包膜控釋肥控釋性能較差，控釋期短暫，不能滿足作物整個生長期對養分的需求；而回收熱塑性聚乙烯價格低廉，養分控釋性能良好，因此將二者結合起來，達到產品性能與價值的統一，對於提高肥料利用率，豐產增收，加快控釋肥的推廣應用具有積極的現實意義。
發明內容本發明的目的是提供一種以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥。本發明的目的之二是提供一種以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥的生產工藝。本發明以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，由粒徑為1.0-5.0mm的肥料顆粒核芯、聚乙烯膜和聚乙烯膜外的水溶性樹脂膜層構成，養分釋放期為1-12個月，是由下述方法製得(1)把聚乙烯樹脂溶解在有機溶劑中，在105-125。C下製備成包膜溶液，其中聚乙烯樹脂佔有機溶劑質量的1-10%，在包膜設備中利用75-115。C熱氣體的烘託，把包膜溶液噴塗到流化的肥料顆粒表面上，溶劑揮發後，包膜材料包裹在肥料顆粒表面形成乾燥、光滑緻密的膜層，完成聚乙烯包膜噴塗；(2)把完成聚乙烯噴塗的肥料顆粒加入到轉鼓流化床中，通入45-75'C的熱空氣，在轉動的轉鼓流化床內，將配製好的水溶性樹脂溶液均勻的噴塗到運動的肥料顆粒上，水蒸氣被熱空氣揮髮帶走，水溶性樹脂在肥料顆粒表面形成包膜，製得以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥。前述以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，在優選的生產方案中所述步驟(1)配製包膜溶液的溫度為110-120°C，聚乙烯樹脂用量為有機溶劑質量的1-8%,在包膜設備中噴塗包膜溶液時熱氣體溫度為80-110°C。前述以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，在更加優選的生產方案中所述步驟(1)配製包膜溶液的溫度為115-120°C，聚乙烯樹脂用量為有機溶劑質量的2-7%，在包膜設備中噴塗包膜溶液時熱氣體溫度為85-105°C。前述以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，在優選的生產方案中步驟(2)所述熱空氣的溫度為50-70°C。前述以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，在優選的生產方案中步驟(1)所述熱氣體為氮氣。前述以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，在優選的生產方案中所述有機溶劑為二甲苯與二氯甲烷的混合物，二甲苯與二氯甲垸的質量比《1.5。在另一優選的方案中，所述有機溶劑為松節油與二氯甲烷的混合物，松節油與二氯甲垸的質量比《1。前述以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，在優選的生產方案中步驟(2)中所述水溶性樹脂溶液是在90-95i:下配製的質量濃度為10-15%的聚乙烯醇水溶液。在更為優選的方案中，所述聚乙烯醇水溶液的質量濃度為12%。本發明以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥的生產工藝，步驟如下(1)把聚乙烯樹脂溶解在有機溶劑中，在105-125。C下製備成包膜溶液，其中聚乙烯樹脂佔有機溶劑質量的1-10%，在包膜設備中利用75115'C熱氣體的烘託，把包膜溶液噴塗到流化的肥料顆粒表面上，溶劑揮發後，包膜材料包裹在肥料顆粒表面形成乾燥、光滑緻密的膜層，完成聚乙烯包膜噴塗；(2)把完成聚乙烯噴塗的肥料顆粒加入到轉鼓流化床中，通入4575X:的熱空氣，在轉動的轉鼓流化床內，將配製好的水溶性樹脂溶液均勻的噴塗到運動的肥料顆粒上，水蒸氣被熱空氣揮髮帶走，水溶性樹脂在肥料顆粒表面形成包膜，製得以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥。本發明的顯著效果是本發明使用回收聚乙烯樹脂生產控釋肥，目前國內外這種原料數量很大，如各種薄膜，特別是蔬菜大棚膜，適於產業化生產，所得的產品不僅成本低，而且養分控釋的質量和效果極佳，同時利用回收廢舊塑料可減少目前日益嚴重的白色汙染。水溶性樹脂透水性較強，易吸水溶脹，因此水溶性樹脂膜養分控釋性能較差，但同時又具有環境友好的特點，總之，回收熱塑性聚乙烯和水溶性樹脂的結合，不但解決了水溶性樹脂包膜養分控釋性能差的缺點，而且降低了生產成本，極為適合目前國際和國內肥料發展和環境保護的趨勢，具有及其廣闊的市場開發前景。圖1是控釋2個月以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥43-0-0在25'C水中的養分累積釋放曲線。圖2是控釋6個月以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥20-8-10在25'C水中的養分累積釋放曲線。具體實施例方式下面結合附圖和實施例詳細說明本發明提出的技術方案，但不限於此。實施例1，控釋1個月的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥的製作。把19kg回收聚乙烯樹脂溶解在600kg二甲苯和400kg二氯甲垸中，在105。C左右製備成包膜溶液，在包膜流化床中加入1000kg尿素(2.0-4.75mm)，利用75'C左右的熱氣體的烘託，把包膜溶液噴塗到流化的肥料顆粒表面上，溶劑揮發後，包膜材料包裹在尿素顆粒表面形成乾燥、光滑緻密的膜層，溶液全部噴塗完畢後，完成聚乙烯包膜噴塗，將揮發的溶劑回收循環利用，在90-95。C下配製濃度為14。/。的聚乙烯醇水溶液300kg，在轉動的轉鼓流化床內通入5(TC左右的熱空氣，把配製好的聚乙烯醇水溶液全部均勻得到的噴塗到運動的肥料顆粒上，製得以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，產品冷卻、包裝入庫，製得控釋1個月的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥。實施例2，控釋3個月的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥的製作。把10kg回收聚乙烯樹脂溶解在50kg二甲苯和950kg二氯甲垸中，在125'C下製備成包膜溶液，在包膜流化床中加入500kg尿素(2.0-4.75mm)，利用115'C熱氮氣的烘託，把包膜溶液噴塗到流化的肥料顆粒表面上，溶劑揮發後，包膜材料包裹在尿素顆粒表面形成乾燥、光滑緻密的膜層，溶液全部噴塗完畢後，完成聚乙烯包膜噴塗，將揮發的溶劑回收循環利用，在90-95'C下配製濃度為12。/。的聚乙烯醇水溶液250kg，在轉動的轉鼓流化床內通入75'C左右的熱空氣，把配製好的聚乙烯醇水溶液全部均勻得到的噴塗到運動的肥料顆粒上，製得以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，產品冷卻、包裝入庫，製得控釋3個月的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥。實施例3，控釋6個月的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥的製作。把30kg回收聚乙烯樹脂溶解在500kg松節油和500kg二氯甲烷中，在ll(TC下製備成包膜溶液，在包膜流化床中加入1000kg磷酸二銨(2.0-5.0mm)，利用85'C熱空氣的烘託，把包膜溶液噴塗到流化的肥料顆粒表面上，溶劑揮發後，包膜材料包裹在尿素顆粒表面形成乾燥、光滑緻密的膜層，溶液全部噴塗完畢後，完成聚乙烯包膜噴塗，將揮發的溶劑回收循環利用，在90-95'C下配製濃度為12。/。的聚乙烯醇水溶液333kg，在轉動的轉鼓流化床內通入6CTC的熱空氣，把配製好的聚乙烯醇水溶液全部均勻得到的噴塗到運動的肥料顆粒上，製得以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，產品冷卻、包裝入庫，製得控釋6個月的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥。實施例4，控釋9個月的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥的製作。把40kg回收聚乙烯樹脂溶解在400kg松節油和600kg二氯甲垸中，在115'C左右製備成包膜溶液，在包膜流化床中加入1000kg獅馬複合肥(15-15-15)，利用105'C熱氣體的烘託，把包膜溶液噴塗到流化的肥料顆粒表面上，溶劑揮發後，包膜材料包裹在尿素顆粒表面形成乾燥、光滑緻密的膜層，溶液全部噴塗完畢後，完成聚乙烯包膜噴塗，將揮發的溶劑回收循環利用，在90-95'C下配製濃度為15。/。的聚乙烯醇水溶液400kg，在轉動的轉鼓流化床內通入6(TC的熱空氣，把配製好的聚乙烯醇水溶液全部均勻得到的噴塗到運動的肥料顆粒上，製得以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，產品冷卻、包裝入庫，製得控釋9個月的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥。實施例5，控釋12個月的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥的製作。把100kg回收聚乙烯樹脂和2kg橡膠粉溶解在100kg松節油和900kg二氯甲烷中，在12(TC下製備成包膜溶液，在包膜流化床中加入1000kg尿素(2.0-4.75mm)，利用85。C熱氣體的烘託，把包膜溶液噴塗到流化的肥料顆粒表面上，溶劑揮發後，包膜材料包裹在尿素顆粒表面形成乾燥、光滑緻密的膜層，溶液全部噴塗完畢後，完成聚乙烯包膜噴塗，將揮發的溶劑回收循環利用，配製濃度為10%的聚乙烯醇水溶液600kg，在轉動的轉鼓流化床內通入65'C的熱空氣，把配製好的聚乙烯醇水溶液全部均勻得到的噴塗到運動的肥料顆粒上，製得以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，產品冷卻、包裝入庫，製得控釋12個月的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥。試驗例本產品以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，具有別於同類產品的獨特品質，下面以試驗來說明其具體技術效果(1)水稻試驗方案試驗設在臨沂河東區湯和鎮後坊塢村，供試水稻品種為中新l號，土壤是水稻土，控釋肥處理為水稻專用控釋摻混肥(20_5—20，控釋氮佔60%)，由以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋尿素(43-0-0)、普通尿素(46-0-0)、磷酸二銨(18-46-0)、氯化鉀(0-0-60)摻混製得；普通施肥處理為尿素(46-0-0)、磷酸二銨(18-46-0)、氯化鉀(0-0-60)，水稻專用控釋肥是在水稻移栽前作基肥一次施入，普通肥料施用按農民施肥習慣分基肥和追肥，具體做法是，尿素基施1/3，分櫱期和長穗結實期各追施1/3，其他肥料在水稻田翻耕後撤施，經耙地將肥料與土壤混合。專用控釋肥設兩個施肥水平，控釋肥1是比普通肥料減少20%用量，控釋肥2是比普通肥料減少35%用量。(2)試驗結果水稻專用控釋摻混肥在臨沂河東區湯和鎮後坊塢村水稻上的試驗結果(表1)表明，在減少20%肥料用量的情況下，控釋摻混肥一次性施肥比傳統3次施肥水稻產量增加了21.8%，而在養分施用量減少35%的情況下，控釋摻混肥比傳統3次施肥水稻產量增加了12.5%。表1不同施肥處理效果評'tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8圖1是控釋2個月以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥43-0-0控釋複合肥養分釋放曲線。圖2是控釋6個月以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥20-8-10控釋尿素養分釋放曲線。從中可以看出本發明的熱塑性樹脂包膜控釋肥具有良好的釋放周期，很好的起到了控釋作用。本發明以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥產品符合2007年10月1日起實施的國家緩控釋肥料第HG/T3931-2007行業標準，在提高作物產量、降低包膜控釋肥生產成本及提高控釋效果等方面，取得了突出的技術效果。應當指出的是，具體實施方式只是本發明比較有代表性的例子，顯然本發明的技術方案不限於上述實施例，還可以有很多變形。本領域的普通技術人員，以本發明所明確公開的或根據文件的書面描述毫無異議的得到的，均應認為是本專利所要保護的範圍。權利要求1、一種以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，其特徵在於其是由粒徑為1.0-5.0mm的肥料顆粒核芯、聚乙烯膜和聚乙烯膜外的水溶性樹脂膜層構成，養分釋放期為1-12個月，是由下述方法製得(1)把聚乙烯樹脂溶解在有機溶劑中，在105-125℃下製備成包膜溶液，其中聚乙烯樹脂佔有機溶劑質量的1-10％，在包膜設備中利用75-115℃熱氣體的烘託，把包膜溶液噴塗到流化的肥料顆粒表面上，溶劑揮發後，包膜材料包裹在肥料顆粒表面形成乾燥、光滑緻密的膜層，完成聚乙烯包膜噴塗；(2)把完成聚乙烯噴塗的肥料顆粒加入到轉鼓流化床中，通入45-75℃的熱空氣，在轉動的轉鼓流化床內，將配製好的水溶性樹脂溶液均勻的噴塗到運動的肥料顆粒上，水蒸氣被熱空氣揮髮帶走，水溶性樹脂在肥料顆粒表面形成包膜，製得以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥。2、根據權利要求1所述的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，其特徵在於所述步驟(1)配製包膜溶液的溫度為110-120°C，聚乙烯樹脂用量為有機溶劑質量的1-8%，在包膜設備中噴塗包膜溶液時熱氣體溫度為80-ll(TC。3、根據權利要求2所述的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，其特徵在於所述步驟(1)配製包膜溶液的溫度為115-120°C，聚乙烯樹脂用量為有機溶劑質量的2-7%，在包膜設備中噴塗包膜溶液時熱氣體溫度為85-105°C。4、根據權利要求1所述的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，其特徵在於步驟(2)所述熱空氣的溫度為50-7(TC。5、根據權利要求1-4任一所述的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，其特徵在於步驟(1)所述熱氣體為氮氣。6、根據權利要求1-4任一所述的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，其特徵在於，所述有機溶劑為二甲苯與二氯甲烷的混合物，二甲苯與二氯甲烷的質量比《1.5。7、根據權利要求1-4任一所述的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，其特徵在於，所述有機溶劑為松節油與二氯甲烷的混合物，松節油與二氯甲垸的質量比《1。8、根據權利要求1-4任一所述的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，其特徵在於，步驟(2)中所述水溶性樹脂溶液是在90-95'C下配製的質量濃度為10-15%的聚乙烯醇水溶液。9、根據權利要求8所述的以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥，其特徵在於，所述聚乙烯醇水溶液的質量濃度為12%。10、以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥的生產工藝，其特徵在於(1)把聚乙烯樹脂溶解在有機溶劑中，在105-125'C下製備成包膜溶液，其中聚乙烯樹脂佔有機溶劑質量的1-10%，在包膜設備中利用75115'C熱氣體的烘託，把包膜溶液噴塗到流化的肥料顆粒表面上，溶劑揮發後，包膜材料包裹在肥料顆粒表面形成乾燥、光滑緻密的膜層，完成聚乙烯包膜噴塗；(2)把完成聚乙烯噴塗的肥料顆粒加入到轉鼓流化床中，通入4575。C的熱空氣，在轉動的轉鼓流化床內，將配製好的水溶性樹脂溶液均勻的噴塗到運動的肥料顆粒上，水蒸氣被熱空氣揮髮帶走，水溶性樹脂在肥料顆粒表面形成包膜，製得以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥。全文摘要本發明公開了一種以聚乙烯膜為底塗層的水溶性樹脂包膜控釋肥及其生產工藝。該控釋肥由肥料核芯、聚乙烯膜和水溶性樹脂膜層構成，養分釋放期為1-12個月，其是由下述工藝製造(1)製備包膜溶液；(2)把完成聚乙烯噴塗的肥料顆粒加入到轉鼓流化床中，將配製好的水溶性樹脂溶液均勻的噴塗到運動的肥料顆粒上，水溶性樹脂在肥料顆粒表面形成包膜。本產品不但解決了水溶性樹脂包膜養分控釋性能差的缺點，而且降低了生產成本，極為適合目前國際和國內肥料發展和環境保護的趨勢，具有極其廣闊的市場前景。文檔編號C05G3/00GK101357870SQ20081013961公開日2009年2月4日申請日期2008年8月28日優先權日2008年8月28日發明者萬連步,李華波,豔楊申請人:山東金正大生態工程股份有限公司