一種生物可降解型多功能自控緩釋肥料及其製備方法

2023-04-28 16:45:01 2

專利名稱：：一種生物可降解型多功能自控緩釋肥料及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及一種自控緩釋肥料及其製備方法，尤其涉及一種以在尿素或復混肥顆粒表面上噴塗一層能夠調節植物生長的水溶性高聚物材料作為控釋層的生物可降解型自控緩釋肥料及其製備方法。技術背景由於緩/控釋肥能夠延緩或控制養分的釋放，使肥料養分釋放曲線與作物對養分的需求曲線相吻合，從而提高肥料的利用率，減少養分的流失和對環境的汙染，因而在農業上得到了廣泛的應用。一些緩/控釋肥相關專利和產品不斷出現，為發展資源節約型、環境友好型、持續高效農業作出了貢獻，但其自身也存在一些缺陷和不足。目前國內外包膜控釋肥料的類型主要有無機物包膜肥料和有機聚合物包膜肥料兩大類。無機物包膜肥料國內主要是以磷礦粉、鈣鎂磷肥、硫磺、滑石粉、石膏粉、粉煤灰、有機或無機粘結材料作為包膜材料，詳見中國專利CN1396143(02126743.x)、CN1634808(200310122833.7)、CN1524832(03106547.3)、CN1696080(200410024201.1)、CN1884228(200610045310.0)，這些無機包膜肥料雖然不會產生汙染且價格便宜，製作簡單，但養分控釋性能差，氮素利用率低，一次施用容易導致作物在後期有脫肥現象；國外主要以硫包衣尿素(SCU)(參見US3295950)為代表，其價格雖然不高且塗層是作物所必需的營養元素，但也存在養分難釋放、硫塗層易氧化破碎、長期大量施用易造成土壤酸化的問題。這些缺點限制了這類肥料的發展。有機聚合物包膜肥料可分為熱塑性和熱固性樹脂兩種類型的包膜控釋肥料，此類產品控釋性能較好。熱塑性樹脂包膜的控釋肥料以日本的"Meister"為代表，熱固性樹脂包膜的控釋肥料主要以美國的"Osmocote"為代表。這類包膜控釋肥料多是先將包膜樹脂用溶劑溶解後採用流化床工藝進行包膜。此工藝雖然塗膜均勻，但其能耗高，溶劑大多有毒且難以全部回收，易造成生產車間及周圍環境的汙染，而且工藝複雜難以實現大批量生產；在國內，有機聚合物包膜肥料以中國專利CN1569773(200410024049.7)所述熱固性環氧樹脂包膜控釋肥料為代表，此專利較上述有機聚合物包膜肥料解決了包膜工藝複雜，有機溶劑對生產車間及其周圍環境汙染的問題，但這類肥料的共同缺點是①包膜材料生物不可降解，容易造成"白色汙染"，②生產成本高，(D適用的作物範圍窄，僅適用於園藝作物、草坪、高爾夫球場和觀賞植物等。目前的緩/控釋肥料，無論是無機物包膜緩/控釋還是有機聚合物包膜緩控/釋肥主要是用於提高養分的利用率或同時提供一些營養元素，而很少參與植物的生長、發育和抗逆性調節，不能從改善植物外部營養環境和調控內部生長發育因子兩個方面來促進植物的生長、發育和產量、品質的形成鑑於此，研究和開發既能同時改善植物生長外部營養環境和調控內部生長發育因子、又可生物降解、控釋性能好、適於快速大批量生產，並可同時應用於尿素和複合(混)肥料的控釋包膜新配方、新工藝，將對我國控釋肥料的健康發展和產業化有重大意義。
發明內容針對現有技術的不足，本發明要解決的問題是提供一種既能改善植物生長外部營養環境和調控內部生長發育因子又可生物降解的多功能自控緩釋肥料及其製備方法。本發明技術方案如下一種生物可降解型多功能自控緩釋肥料，由尿素或復混肥顆粒表面均勻噴塗一層控釋層包膜材料製成，該包膜材料為含植物生長調節劑的水溶性高分子聚合物乳液，其原料重量比組分為纖維素聚乙烯醇聚氨酯預聚物交聯劑乳化劑引發劑植物生長調節劑去離子水為(1218):(68):(1722):(12):(o.ioo.15):(0.0010.002):(0.20.3):(5064)。優選的，所述尿素或復混肥顆粒與包膜材料的重量比為(9.29.5):(0.50.S)。其中，所述尿素為大顆粒尿素，所述復混肥為噴漿造粒型的復混肥。所述尿素、復混肥顆粒的平均粒徑優選2.03.5mm。所述纖維素由羧甲基纖維素和羥甲基纖維素以重量比1:1混合組成。優選的，所述聚乙烯醇平均聚合度是10001800，分子量是4900089000道爾頓，醇解度是78%98%(摩爾分數)。進一步優選的，所述聚乙烯醇平均聚合度為17001800，分子量為8400089000道爾頓，醇解度為87%89%(摩爾分數)。所述聚氨酯預聚物為雙組分水性聚氨酯預聚物，可由市場購得，如淄博華天化工有限公司產的聚氨酯預聚物；也可按如下方法製得將相對分子量為1000的210聚醚98112重量份裝入250ml的三口瓶中，IO(TC真空脫氣2h，加入研磨過的二羥甲基丙酸121140重量份和134150重量份的^甲基_2-吡咯烷酮溶劑，攪拌均勻後，加入甲苯二異氰酸酯(TDI，65/35，工業級)297重量份，8(TC反應3h，用正丁垸滴定法判斷反應終點，然後向上述預聚物中加入50重量份三乙胺和80重量份丙酮溶劑，50。C反應40min，冷卻。向上述中和產物中加1134重量份的去離子水，同時以800010000r/mim轉速強烈攪拌30min，即得聚氨酯預聚物。所述的交聯劑為N—羥甲基丙烯醯胺，乳化劑為吐溫80，引發劑為過硫酸鉀。所述植物生長調節劑為a-萘乙酸鈉、復硝酚鈉中的一種或兩種；若為兩種時，a-萘乙酸鈉與復硝酚鈉重量比優選為1:1。本發明所述生物可降解型多功能自控緩釋肥料製備方法如下先採用膠乳互穿網絡技術將纖維素、聚乙烯醇、聚氨酯預聚物、植物生長調節劑、乳化劑、交聯劑、引發劑合成以水作為分散介質的水溶性高分子聚合物乳液，然後將其均勻的噴塗到尿素或復混肥顆粒表面，經加熱、固化後，製成生物可降解型多功能自控緩釋肥料。本發明所述生物可降解型多功能自控緩釋肥料的製備方法，具體步驟如下(1)包膜材料水溶性高分子聚合物乳液的製備按上述重量配比分別稱取包膜材料的各原料組分，先將聚乙烯醇投入計量好的常溫水中，浸泡50-70min，並攪拌使其充分溶脹、分散。然後以2-3。C/min的速度升溫至8CTC，並不停地攪拌，攪拌速率為60100r/min。聚乙烯醇完全溶解後，邊攪拌邊冷卻至常溫，攪拌均勻。再過60目篩，貯存備用。然後將上述聚乙烯醇水溶液、纖維素、聚氨酯預聚物、植物生長調節劑、交聯劑，倒入盛有乳化劑和去離子水的容器中，在2(TC27X:下，以600010000r/mim轉速剪切乳化0.50.7h，得乳液，調乳液pH值到7-8;同時用預留的去離子水將過硫酸鉀配成濃度為lmg/ml的溶液，作為引發劑；取1/10體積量的乳液和1/5體積量的引發劑溶液加入反應器中，通入氮氣，升溫至75。C85。C，20min後，將上述剩餘的乳液和剩餘的引發劑溶液混合，滴加到反應器中，2h內滴加完畢，之後繼續反應33.5h,得水溶性高分子聚合物乳液；作為包膜材料備用。(2)尿素或復混肥顆粒初次包膜與固化按尿素或復混肥顆粒與包膜材料的重量比為(9.29.5):(0.50.8)取料。將尿素或復混肥顆粒加入加熱乾燥轉鼓中，滾動並預熱至8(TC9(TC;然後轉鼓以4560轉/分滾動，同時將步驟(1)製得的包膜材料經泵或承壓形式送至雙流體噴嘴或噴頭組，並將其霧化後噴塗到轉鼓中的尿素或復混肥顆粒上，包膜材料用量為所取包膜材料總重量的60-70%;同時將轉鼓內的肥料加熱到9(TC11(TC，進行加熱固化，停止噴塗後繼續加熱固化5-8分鐘，乳狀的包膜材料即完全固化，即得初次包膜顆粒。(3)過篩與二次包膜將歩驟(2)得到的初次包膜肥料顆粒趁熱過5mm篩；同時將粒徑〉5mm的顆粒常規破碎，與粒徑《5mm的初次包膜肥料顆粒合併，再按步驟(2)的噴塗方法進行二次包膜，此次包膜材料用量為所取包膜材料總重量的30-40%，得二次包膜顆粒；(4)篩分與包裝將步驟(3)製得的二次包膜顆粒過5mm篩，將粒徑大於5mm的肥料顆粒進行簡單破碎後與粒徑《5隱的肥料顆粒合併，冷卻後包裝，即得產品。上述生物可降解型多功能自控緩釋肥料，當步驟(1)所述水溶性高分子聚合物乳液的各組分以重量配比為纖維素聚乙烯醇聚氨酯預聚物交聯劑乳化劑引發劑植物生長調節劑去離子水為(1213):(67):(1718):(12):(o.io0.15):(0.0010.002):(0.20.3):(6064)稱取時，所得控釋肥料產品在25'C條件下，可控養分釋放時間為60±2天。上述生物可降解型多功能自控緩釋肥料，當步驟(1)所述水溶性高分子聚合物乳液的各組分以重量配比為纖維素聚乙烯醇聚氨酯預聚物交聯劑乳化劑引發劑植物生長調節劑去離子水為(1415):(67):(1920):(i2):(o.io0.15):(0.0010.002):(0.20.3):(5660)稱取時，所得控釋肥料產品在25。C條件下，可控養分釋放時間為90±3天。上述生物可降解型多功能自控緩釋肥料，當步驟(1)所述水溶性高分子聚合物的各組分以重量配比為纖維素聚乙烯醇聚氨酯預聚物交聯劑乳化劑引發劑植物生長調節劑去離子水為(1618):(78):(2i22):(i2):(o.ioo.15):(0.0010.002):(0.20.3):(5055)稱取時，所得控釋肥料產品在25'C條件下，可控養分釋放時間為120±4天。上述生物可降解型多功能自控緩釋肥料的製備方法中步驟(1)所述水溶性高分子聚合物乳液優選製備條件為在25。C下，以8000r/mim步驟(2)所述尿素為大顆粒尿素，所述復混肥為噴漿造粒型的復混肥；所述尿素或復混肥的平均粒徑優選2.53.0mm。本發明通過選用生物可降解的材料來製備包膜材料，從而保證了肥料的可降解性；通過在膜材料中添加植物生長調節劑來調控植物的生長、發育。本發明製備方法中，首先用水作為分散介質將纖維素配成乳液進行交聯，然後將交聯的纖維素乳液作為"種子"，再加入單體(聚乙烯醇、聚氨酯預聚物、交聯劑、固化劑和引發劑)，使單體在"種子"膠乳粒表面進行聚合和交聯，製得膠乳互穿網絡聚合物。將該聚合物噴塗到肥料顆粒的表面，經加熱固化後，即形成了以纖維素為骨架，高聚物低滲材料為填充物的疏水膜。該疏水膜上有許多微孔，土壤中的水以氣態的形式通過膜上的微孔進入肥料內部，使肥芯吸溼溶脹，肥料中的養分就會在巨大的內外濃度梯度下通過膜上微孔進入土壤中，實現自控緩釋肥料的效果。膜上微孔的數量和孔徑的大小成為養分釋放快慢的控制性因素，而微孔的數量和孔徑的大小又受膜材料用量和組分的影響，本發明通過調節膜材料的用量和組分，有效地實現了養分釋放的可控性。存在於膜材料中的植物生長調節劑主要以兩種形態存在，一種是以游離態存在的，這部分經膜上的微孔隨肥料內部的肥料溶液進入土壤中；另一種是以結合態存在的，這部分通過膜材料的生物降解進入土壤中。進入土壤中的這些植物生長調節劑通過植物根系吸收進入植物體內，實現對植物生長發育和抗逆性的調控。本發明的優點是，以纖維素為主要組分來合成包膜材料，保證了包膜材料的生物可降解性，膠乳互穿網絡技術的應用，大大提高了肥料自身的控釋性能和氮素利用率，減少了包膜材料的用量，降低了成本，從而使適用作物範圍進一步擴大；通過在膜材料中添加植物生長調節劑在實現改善植物生長所需的營養環境的同時，還參入了植物自身生長發育和抗逆性的調控，雙管直下，實現作物產量、品質以及抗逆性的顯著提高。此外，本發明還具有製備工藝簡單，溶劑無毒，適合快速、大規模生產的優點，並且一次施肥就能滿足作物整個生育期對養分的需要。本發明所制的生物可降解型多功能自控緩釋肥料具有良好的控釋性能和降解性以及較高的氮素利用率，下面以表1和表2中的數據來對本發明的效果作進一步說明。表1聚合物組成對膜材料吸水性和水蒸氣滲透性的影響包膜材纖維素含量聚氨酯預聚固化溫度/吸水性水蒸氣滲透性料/%物/%。c/%/[g/(m2.d)控601217901627控9015191001119控1201822105912注控60是指能夠控釋60天的包膜材料，其它膜材料依次類推。表2聚合物組成對氮素利用率和降解率的影響包膜材料纖維素含量聚氨酯預聚物/%/%氮素利用率/%膜材料降解率/%控6012176034控9015196627控120_^_^___注試驗材料為小麥，計算膜材料降解率的時間為360天。總之，本發明由於膜材料主要採用了生物可降解型材料，克服了高聚物包膜由於不可生物降解帶來的"白色汙染"問題；在膜材料的製備過程中採用了膠乳互穿網絡技術，從而提高了肥料的控釋性能，降低了膜材料成本。養分按作物需肥規律緩慢釋放，植物生長調節劑的引入促進了作物的生長發育，提高了作物對養分的吸收能力，氮素利用率提高25%35%，一次施用即可滿足作物全生育期的需要，節肥，省工，減少環境汙染，應用前景十分廣闊。為了說明在包膜材料添加植物生長調節劑的優越性，我們進行了對比試驗。從表3中，可以明顯看出，添加植物生長調節劑的包膜控釋肥較未添加植物生長調節劑的包膜控釋肥，次根數量、根長密度明顯增加，分別提高75%和23%;萎蔫係數下降，表明抗旱能力增加；氮素利用率明顯提高，提高25%;籽粒產量和粗蛋白含量明顯增加，表明產量和品質得到了明顯得提高。表3不同肥料處理對冬小麥生長、抗旱性、氮素利用率以及產量、品質的影響tableseeoriginaldocumentpage8注對照為火顆粒尿素、Tl為不含植物生長調節劑的包膜控釋肥、T2為含植物生長調節劑的包膜控釋肥。這三個處理純氮、磷、鉀的施w量相同。供試作物為冬小麥，採用盆栽，每盆保持有效分櫱數為15個。同時設不施氮肥，其它施肥處理同以上二個處理的絕對對照，進行氮素利用率的計算。具體實施方式下面結合實施例對本發明做進一步說明，但不僅限於此。實施例中所用原料說明如下尿素顆粒，山東諸城市良豐化學有限公司售，纖維素(羥甲基纖維素、羧甲基纖維素)，湖北鍾祥市金漢江纖維素有限公司售，聚乙烯醇，上海康湖化工有限公司售，聚氨酯預聚物，淄博華天化工有限公司售，植物生長調節劑(a-萘乙酸鈉、復硝酚鈉)，濰坊大千化工有限公司售，交聯劑N—羥甲基丙烯醯胺，淄博中森化工有限公司售。實施例1一種生物可降解型多功能自控緩釋肥料的製備方法，具體步驟如下(1)水溶性高分子聚合物包膜材料乳液的製備分別稱取纖維素12g，聚乙烯醇6g，聚氨酯預聚物17g，交聯劑lg，乳化劑O.10g，引發劑0.001g，植物生長調節劑0.2g，去離子水為60g，先將聚乙烯醇(平均聚合度為17001800，分子量為8400089000道爾頓，醇解度89%)慢慢地分散投入計量好的常溫水中，浸泡lh左右，並適當攪拌，使其充分溶脹、分散。然後以3'C/min的速度逐步提溫至8(TC，並不停地攪拌，攪拌速率為60100r/min。聚乙烯醇完全溶解後，邊攪拌邊冷卻，直至常溫，並攪拌均勻為止。再過60目篩，貯存備用。然後將上述聚乙烯醇水溶液與纖維素(羥甲基纖維素羧甲基纖維素之間的混合重量比為i:i)、聚氨酯預聚物、植物生長調節劑、N—羥甲基丙烯醯胺倒入盛有吐溫80和去離子水的容器中，在25'C下，以8000r/mim轉速剪切乳化0.5h,得乳液；同時用預留的去離子水將過硫酸鉀配成濃度為lmg/ml的溶液，作為引發劑；調乳液pH值到7.5;取1/10體積量的乳液和1/5體積量的引發劑溶液加入四口瓶中或反應釜中，通入氮氣，升溫至80'C,20min後，將上述剩餘的乳液和剩餘的引發劑溶液混合，滴加到反應器中，2h內滴加完，之後繼續反應3h，得水溶性高分子聚合物包膜材料乳液；作為包膜材料備用。(2)尿素或復混肥顆粒包膜與固化將尿素或復混肥顆粒1650g(平均粒徑2.02.5mm)倒入加熱乾燥轉鼓中，滾動並預熱至80'C9(TC;然後轉鼓以55轉/分滾動，同時將步驟(1)製得的水溶性高分子聚合物包膜材料乳液經泵或承壓形式送至雙流體噴嘴或噴頭組，並將其霧化後噴塗到轉鼓中的肥料顆粒上，此次乳狀的包膜材料用量為60g;同時將轉鼓內的肥料加熱到9CTCIO(TC，進行加熱固化，停止噴塗後繼續加熱固化5分鐘，乳狀的包膜材料即完全固化；(3)過篩與二次包膜將步驟(2)得到的包膜肥料顆粒趁熱過5mm篩；同時將粒徑〉5mm的肥料顆粒常規破碎，與粒徑《5mm的肥料顆粒合併，共同重複步驟(2)的噴塗程序進行二次包膜，此次乳狀的包膜材料用量為36g;(4)篩分與包裝將步驟(3)二次包膜後的肥料顆粒過5mm篩，將粒徑大於5mm的肥料顆粒進行簡單破碎後與粒徑《5mm的肥料顆粒合併，冷卻後包裝。所得控釋肥料產品尿素或復混肥顆粒與包膜材料的重量比為9.45:0.55，在25°C條件下，可控養分釋放約為60天。實施例2一種生物可降解型多功能自控緩釋肥料的製備方法，具體步驟如下(1)水溶性高分子聚合物包膜材料乳液的製備分別稱取纖維素14g，聚乙烯醇6g，聚氨酯預聚物19g，交聯劑lg，乳化劑O.10g，引發劑0.001g,植物生長調節劑0.2g，去離子水為56g，先將聚乙烯醇(平均聚合度為17001800，分子量為8400089000道爾頓，醇解度88%)慢慢地分散投入計量好的常溫水中，浸泡lh左右，並適當攪拌，使其充分溶脹、分散。然後以3'C/min的速度逐步升溫至8(TC，並不停地攪拌，攪拌速率為60100r/min。聚乙烯醇完全溶解後，邊攪拌邊冷卻，直至常溫，並攪拌均勻為止。再過60目篩，貯存備用。然後將上述溶液與纖維素(羥甲基纖維素羧甲基纖維素之間的混合重量比為i:i)、聚氨酯預聚物、植物生長調節劑、N—羥甲基丙烯醯胺倒入盛有吐溫80和去離子水的容器中，在25'C下，以9000r/mim轉速剪切乳化0.6h，得乳液；同時用預留的去離子水將過硫酸鉀配成濃度為lmg/ml的溶液，作為引發劑；調乳液pH值到7.5;取1/10體積量的乳液和1/5體積量的引發劑溶液加入四口瓶中或反應釜中，通入氮氣，升溫至8(TC，20min後，將上述剩餘的乳液和剩餘的引發劑溶液混合，滴加到反應器中，2h內滴加完，之後繼續反應3.5h，得水溶性高分子聚合物包膜材料乳液作為包膜材料備用。(2)尿素或復混肥顆粒包膜與固化將尿素或復混肥顆粒1385g(平均粒徑2.53.0mm)倒入加熱乾燥轉鼓中，滾動並預熱至8(TC90'C;然後轉鼓以60轉/分滾動，同時將步驟(1)製得的水溶性高分子聚合物包膜材料乳液經泵或承壓形式送至雙流體噴嘴或噴頭組，並將其霧化後噴塗到轉鼓中的肥料顆粒上，此次乳狀的包膜材料用量為60g;同時將轉鼓內的肥料加熱到10(TC1Q5。C，進行加熱固化，停止噴塗後繼續加熱固化5分鐘，乳狀的包膜材料即完全固化；(3)過篩與二次包膜將步驟(2)得到的包膜肥料顆粒趁熱過5mm篩；同時將粒徑〉5mm的肥料顆粒常規破碎，與粒徑《5mm的肥料顆粒合併，共同重複步驟(2)的噴塗程序進行二次包膜，乳狀的包膜材料用量為36g;(4)篩分與包裝將步驟(3)二次包膜後的肥料顆粒過5mm篩，將粒徑大於5mm的肥料顆粒進行簡單破碎後與粒徑《5mm的肥料顆粒合併，冷卻後包裝。所得控釋肥料產品尿素或復混肥顆粒與包膜材料的重量比為9.35:0.65，在25°C條件下，可控養分釋放約為90天。實施例3一種生物可降解型多功能自控緩釋肥料的製備方法，具體步驟如下將60g聚乙烯醇(平均聚合度為17001800，分子量為8400089000道爾頓，醇解度89%)慢慢地分散投入盛放400g的常溫去離子水1000ml燒杯中，浸泡lh左右，並適當攪拌，使其充分溶脹、分散。然後3'C/min的速度逐步升溫至8(TC，並不停地攪拌，攪拌速率為60100r/min。聚乙烯醇完全溶解後，邊攪拌邊冷卻，直至常溫，並攪拌均勻為止。再過60目篩，貯存備用。然後將上述溶液與120g纖維素(羥甲基纖維素羧甲基纖維素之間的混合重量比為i:i)、nog聚氨酯預聚物、iga-萘乙酸鈉、ig復硝酚鈉、10gN—羥甲基丙烯醯胺倒入盛有lg吐溫80和227ml去離子水的容器中，在25'C下，以8000r/mim轉速剪切乳化0,5h，得乳液；同時用預留的10ml去離子水將過硫酸鉀配成濃度為lmg/ml的溶液，作為引發劑；調乳液pH值到7.5;取1/10體積量的乳液和1/5體積量的引發劑溶液加入四口瓶中或反應釜中，通入氮氣，升溫至80'C，20min後，將上述剩餘的乳液和剩餘的引發劑溶液混合，滴加到反應器中，2h內滴加完，之後繼續反應3h，得水溶性高分子聚合物包膜材料乳液，作為包膜材料備用。將尿素或復混肥顆粒17180g(平均粒徑2.02.5mm)加入轉鼓中，預熱到8CTC9(TC，同時用泵或承壓形式將包膜材料乳液送至雙流體噴嘴(或噴頭組)，將其霧化後噴塗到轉鼓中的肥料顆粒表面，此次乳狀的包膜材料用量為625g;同時將轉鼓內的肥料加熱到9CTC10(TC之間，轉速調至55轉/分，停止噴塗約5分鐘後，乳狀的包膜材料即可固化。趁熱過5隱篩，將粒徑〉5咖相互粘連的肥料顆粒進行破碎，破碎後連同粒徑《5mm的肥料顆粒一起進行二次包膜，乳狀的包膜材料用量為375g。過5mm篩，將粒徑大於5mm的肥料顆粒進行簡單破碎後與粒徑《5mm的肥料顆粒合併，冷卻後包裝、貯存。所得控釋肥料產品尿素或復混肥顆粒與包膜材料的重量比為9.45:0.55，在25°C條件下可控養分釋放約為60天。實施例4一種生物可降解型多功能自控緩釋肥料的製備方法，具體步驟如下將70g聚乙烯醇(平均聚合度為17001800，分子量為8400089000道爾頓，醇解度88%)慢慢地分散投入盛放430g的常溫去離子水1000ml燒杯中，浸泡lh左右，並適當攪拌，使其充分溶脹、分散。然後3'C/min的速度逐步升溫至80'C,並不停地攪拌，攪拌速率為60100r/min。聚乙烯醇完全溶解後，邊攪拌邊冷卻，直至常溫，並攪拌均勻為止。再過60目篩，貯存備用。然後將上述溶液與140g纖維素(羥甲基纖維素羧甲基纖維素之間的混合重量比為1:1)、190g聚氨酯預聚物、lga-萘乙酸鈉、lg復硝酚鈉、10gN—羥甲基丙烯醯胺倒入盛有lg吐溫80和147ml去離子水的容器中，在25'C下，以8000r/mim轉速剪切乳化0.6h，得乳液；同時用預留的10ml去離子水將過硫酸鉀配成濃度為lmg/ml的溶液，作為引發劑；調乳液pH值到7.5;取1/10體積量的乳液和1/5體積量的引發劑溶液加入四口瓶中或反應釜中，通入氮氣，升溫至8(TC,20min後，將上述剩餘的乳液和剩餘的引發劑溶液混合，滴加到反應器中，2h內滴加完，之後繼續反應3.5h，得水溶性高分子聚合物包膜材料乳液；作為包膜材料備用。將尿素或復混肥顆粒14380g(平均粒徑2.53.0mra)加入轉鼓中，預熱到8CTC90°C，同時用泵或承壓形式將包膜材料乳液送至雙流體噴嘴(或噴頭組)，將其霧化後噴塗到轉鼓中的肥料顆粒上，此次乳狀的包膜材料用量為625g;同時將轉鼓內的肥料加熱到10(TC105'C之間，轉速調至60轉/分，停止噴塗約5分鐘後，乳狀的包膜材料即可固化。趁熱過5咖篩，將粒徑〉5mm相互粘連的肥料顆粒進行破碎，破碎後連同粒徑《5mm的肥料顆粒一起進行二次包膜，乳狀的包膜材料用量為375g。過5mm篩，將粒徑大於5mra的肥料顆粒進行簡單破碎後與粒徑《5mm的肥料顆粒合併，冷卻後包裝、貯存。所得控釋肥料產品尿素或復混肥顆粒與包膜材料的重量比為9.35:0.65，在25°C條件下可控養分釋放約為90天。實施例5一種生物可降解型多功能自控緩釋肥料的製備方法，具體步驟如下將80g聚乙烯醇(平均聚合度為17001800，分子量為8400089000道爾頓，醇解度88%)慢慢地分散投入盛放480g的常溫去離子水1000ml燒杯中，浸泡lh左右，並適當攪拌，使其充分溶脹、分散。然後3'C/min的速度逐步升溫至8(TC，並不停地攪拌，攪拌速率為60100r/min。聚乙烯醇完全溶解後，邊攪拌邊冷卻，直至常溫，並攪拌均勻為止。再過60目篩，貯存備用。然後將上述溶液與160g纖維素(羥甲基纖維素羧甲基纖維素之間的混合重量比為1:1)、210g聚氨酯預聚物、lga-萘乙酸鈉、lg復硝酚鈉、10gN—羥甲基丙烯醯胺倒入盛有lg吐溫80和47ml去離子水的容器中，在25'C下，以8000r/mim轉速剪切乳化0.6h，得乳液；同時用預留的10tnl去離子水將過硫酸鉀配成濃度為lmg/ml的溶液，作為引發劑；調乳液pH值到7.5;取1/10體積量的乳液和1/5體積量的引發劑溶液加入四口瓶中或反應釜中，通入氮氣，升溫至8(TC，20min後，將上述剩餘的乳液和剩餘的引發劑溶液混合，滴加到反應器中，，2h內滴加完，之後繼續反應3.5h，得水溶性高分子聚合物包膜材料乳液；作為包膜材料備用。將尿素或復混肥顆粒12330g(平均粒徑3.03.5mm)加入轉鼓中，預熱到90°C，同時用泵或承壓形式將包膜材料乳液送至雙流體噴嘴(或噴頭組)，將其霧化後噴塗到轉鼓中的肥料顆粒上，此次乳狀的包膜材料用量為625g,同時將轉鼓內的肥料加熱到105°C之間，轉速調至60轉/分，約5分鐘後，乳狀的包膜材料即可固化。趁熱過5mm篩，將粒徑〉5mm相互粘連的肥料顆粒進行破碎，破碎後連同粒徑《5mm的肥料顆粒一起進行二次包膜，乳狀的包膜材料用量為375g。過5腿篩，將粒徑大於5mm的肥料顆粒進行簡單破碎後與粒徑《5,的肥料顆粒合併，冷卻後包裝、貯存。所得控釋肥料產品尿素或復混肥顆粒與包膜材料的重量比為9.25:0.75，在25°C條件下可控養分釋放約為120天。權利要求1、一種生物可降解型多功能自控緩釋肥料，其特徵在於，由尿素或復混肥顆粒表面均勻噴塗一層控釋層包膜材料製成，該包膜材料為含植物生長調節劑的水溶性高分子聚合物乳液，其原料重量比組分為纖維素∶聚乙烯醇∶聚氨酯預聚物∶交聯劑∶乳化劑∶引發劑∶植物生長調節劑∶去離子水為(12～18)∶(6～8)∶(17～22)∶(1～2)∶(0.10～0.15)∶(0.001～0.002)∶(0.2～0.3)∶(50～64)。2、如權利要求1所述的生物可降解型多功能自控緩釋肥料，其特徵在於，所述尿素或復混肥顆粒與包膜材料的重量比為(9.29.5):(0.50.8)。3、如權利要求1所述的生物可降解型多功能自控緩釋肥料，其特徵在於，所述纖維素由羧甲基纖維素和羥甲基纖維素以重量比1:1混合組成。4、如權利要求1所述的生物可降解型多功能自控緩釋肥料，其特徵在於，所述聚乙烯醇平均聚合度是10001800，分子量是4900089000道爾頓，醇解度是78%98%。5、如權利要求4所述的生物可降解型多功能自控緩釋肥料，其特徵在於，所述聚乙烯醇平均聚合度為17001800，分子量為8400089000道爾頓，醇解度為87%89%。6、如權利要求1所述的生物可降解型多功能自控緩釋肥料，其特徵在於，所述的交聯劑為N—羥甲基丙烯醯胺，乳化劑為吐溫80，引發劑為過硫酸鉀。7、如權利要求1所述的生物可降解型多功能自控緩釋肥料，其特徵在於，所述植物生長調節劑為a-萘乙酸鈉、復硝酚鈉中的一種或兩種；若為兩種時，a-萘乙酸鈉與復硝酚鈉重量比為1:1。8、一種如權利要求l所述的生物可降解型多功能自控緩釋肥料的製備方法，步驟如下(1)包膜材料水溶性高分子聚合物乳液的製備按上述重量配比分別稱取包膜材料的各原料組分，先將聚乙烯醇投入計量好的常溫水中，浸泡50-70min,並攪拌使其充分溶脹、分散；然後以2-3'C/min的速度升溫至8(TC，並不停地攪拌，攪拌速率為60100r/min;聚乙烯醇完全溶解後，邊攪拌邊冷卻至常溫，攪拌均勻，再過60目篩，貯存備用；然後將上述聚乙烯醇水溶液、纖維素、聚氨酯預聚物、植物生長調節劑、交聯劑，倒入盛有乳化劑和去離子水的容器中，在20。C27。C下，以600010000r/mim轉速剪切乳化0.50.7h，得乳液，調乳液pH值到7-8;同時用預留的去離子水將過硫酸鉀配成濃度為lmg/ml的溶液，作為引發劑；取1/10體積量的乳液和1/5體積量的引發劑溶液加入反應器中，通入氮氣，升溫至75'C85'C，20min後，將上述剩餘的乳液和剩餘的引發劑溶液混合，滴加到反應器中，2h內滴加完畢，之後繼續反應33.5h，得水溶性高分子聚合物乳液；作為包膜材料備用；(2)尿素或復混肥顆粒初次包膜與固化按尿素或復混肥顆粒與包膜材料的重量比為(9.29.5):(0.50.8)取料；將尿素或復混肥顆粒加入加熱乾燥轉鼓中，滾動並預熱至8(TC9(TC;然後轉鼓以4560轉/分滾動，同時將步驟(1)製得的包膜材料經泵或承壓形式送至雙流體噴嘴或噴頭組，並將其霧化後噴塗到轉鼓中的尿素或復混肥顆粒上，包膜材料用量為所取包膜材料總重量的60-70%;同時將轉鼓內的肥料加熱到90°C110°C，進行加熱固化，停止噴塗後繼續加熱固化5-8分鐘，乳狀的包膜材料即完全固化，即得初次包膜顆粒；(3)過篩與二次包膜將步驟(2)得到的初次包膜肥料顆粒趁熱過5mm篩；同時將粒徑〉5mm的顆粒常規破碎，與粒徑《5mm的初次包膜肥料顆粒合併，再按歩驟(2)的噴塗方法進行二次包膜，此次包膜材料用量為所取包膜材料總重量的30-40%,得二次包膜顆粒；(4)篩分與包裝將步驟(3)製得的二次包膜顆粒過5隱篩，將粒徑大於5mm的肥料顆粒進行簡單破碎後與粒徑《5mm的肥料顆粒合併，冷卻後包裝，即得產品。9、如權利要求8所述的生物可降解型多功能自控緩釋肥料的製備方法，其特徵在於，歩驟(1)所述水溶性高分子聚合物乳液製備條件為在25'C下，以8000r/mim轉速剪切乳化0.6h。10、如權利要求8所述的生物可降解型多功能自控緩釋肥料的製備方法，其特徵在於，步驟(2)所述尿素為大顆粒尿素，所述復混肥為噴漿造粒型的復混肥；所述尿素或復混肥的平均粒徑2.53.Omm。全文摘要本發明涉及一種自控緩釋肥料及其製備方法，屬控釋肥料
技術領域：
。它由尿素或復混肥顆粒表面均勻噴塗一層控釋層包膜材料製成，先採用膠乳互穿網絡技術將纖維素、聚乙烯醇、聚氨酯預聚物、植物生長調節劑、乳化劑、交聯劑、引發劑合成以水作為分散介質的水溶性高分子聚合物乳液，然後將其均勻的噴塗到尿素或復混肥顆粒表面，經加熱、固化後，製成生物可降解型多功能自控緩釋肥料。本發明一次施用即可滿足作物全生育期的需要，節肥，省工，減少環境汙染，應用前景十分廣闊。文檔編號C05G3/08GK101244966SQ20081001560公開日2008年8月20日申請日期2008年3月24日優先權日2008年3月24日發明者劉兆輝,劉海燕,宋效宗,張文君,林海濤,江麗華,梅王,鄭福麗申請人:山東省農業科學院土壤肥料研究所