包膜控釋尿素及其生產方法

2023-05-11 22:15:01 4

專利名稱：：包膜控釋尿素及其生產方法
技術領域：
：本發明涉及包膜控釋肥料領域，特別是涉及一種包膜控釋尿素及其生產方法。
背景技術：
：目前，常見的控釋尿素一般是高分子包膜控釋尿素，即採用水分透過率很低的高分子樹脂材料噴包在尿素顆粒表面，形成一層水分滲透性很低的樹脂膜，肥料施用後，土壤中的水分通過樹脂膜進入肥料顆粒內，將養分溶出膜外供作物吸收，膜內肥料的溶出速度，就是肥料養分釋放的有效速度，養分控釋速度由包膜控制。包膜尿素生產通常採用噴動床包膜方式進行生產將高分子包膜材料溶解於溶劑中，形成一定濃度的溶液，通過噴嘴將溶液均勻噴塗於尿素顆粒表面，然後用高溫將溶劑揮發，溶劑通過降溫回收再利用。其工藝流程圖如圖l所示，包括如下步驟(l)將包膜材料溶解在IO(TC以上高溫的溶劑中，形成包覆液；(2)鼓風機1將由加熱器2加熱的高壓風，吹入導管3;(3)尿素顆粒由加料口4加入，流至噴嘴7處被高壓風託起穿過導管3落下再流至噴嘴7處反覆循環；(4)包覆液通過壓力泵5從溶解槽6中吸出，由噴嘴7噴出包在尿素顆粒表面；(5)高溫高速風將包覆液乾燥，使其在尿素顆粒表面形成一層膜，溶劑通過冷凝器8回收再利用。其中，溶解高分子包膜材料目前國內外一般使用石油類溶劑的較多，如松節油、甲苯、二甲苯、石油醚等，另外如三氯乙烯、四氯乙烯等；高分子包膜材料多用聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、醋酸纖維素、賽露等，但一般只能用一次料而不能應用二次料或廢舊料；包膜添加劑多採用滑石粉、膨潤土、硅藻土等無機礦物；包膜對象有顆粒狀尿素、磷酸銨、鉀肥、各種養分含量複合肥等。高分子包膜控釋尿素應用效果經多年應用已被證實，但由於生產成本較高，限制其應用，降低肥料的生產成本是當前控釋尿素研究改進最為重要的一環。目前，高分子包膜控釋尿素生產存在以下不足(1)肥料包膜材料、添加劑和加工成本較高，限制了肥料的應用；(2)所用的石油類溶劑毒性較高，生產、應用時對生產和使用人員健康不利；且該類溶劑多屬一級易燃易爆溶劑，使用和保存時容易發生危險，對廠房的防爆防火要求高；其他溶劑，如三氯乙烯、四氯乙烯破壞臭氧層，對環境不利，已被限制使用。此外，目前包膜尿素生產中作為溶劑使用較多的松節油，由於其價格偏高，因此生產出的包膜控釋肥料成本較高，限制了此類肥料在大田作物上的廣泛應用。
發明內容本發明的目的是提供一種包膜控釋尿素及其生產方法。本發明所提供的利用廢舊塑料生產包膜控釋尿素的方法，包括如下步驟將包膜材料加熱溶解在有機溶劑中形成包覆液，然後將所述包覆液和滑石粉混勻後噴塗在尿素表面，乾燥得到包膜控釋尿素；其中，所述有機溶劑為雙戊烯。上述製備方法中，所述包膜材料與所述雙戊烯的重量份數比為3-18:IOO，優選下述比例a-比例1中的任意一個比例a:9:100，比例b:ii:ioo，比例c:12:100，比例d:3.5:100，比例e:10:100，比例f:3.5-9:100，比例g:3.5-10:100，比例h:3.5-11:100，比例i:3.5-12:100，比例j:10-12:100，比例k:10-11:100，比例1:11-12:100，。所述溶解步驟中，溫度為140-15(TC，優選145°C。所述尿素與所述雙戊烯的重量份數比為110-130:100，優選i25:ioo。為了降低肥料的生產成本，可選用廢舊塑料作為包膜材料，如各種廢舊包裝材料、大棚膜、地膜、廢舊塑料管材等，所述廢舊塑料選自下述材料a-材料f中的任意一種材料a:廢舊聚乙烯；材料b:廢舊聚丙烯，材料C:廢舊聚乙烯和廢舊聚丙烯的混合物，材料d:廢舊聚乙烯和廢舊聚苯乙烯的混合物，材料e:廢舊聚丙烯和廢舊聚苯乙烯的混合物，材料f:廢舊聚乙烯、廢舊聚丙烯和廢舊聚苯乙烯的混合物。所述材料d中，所述廢舊聚乙烯和廢舊聚苯乙烯的重量份數比為8:3;所述材料e中，所述廢舊聚丙烯和所述廢舊聚苯乙烯的重量份數比為8:3;所述材料f中，所述廢舊聚乙烯、所述廢舊聚丙烯和所述廢舊聚苯乙烯的重量份數比選自下述組分i-組分ni中的任意一種組分i:6:6:3，組分n:i.5:1.5:0.5，組分ni:4:4:2。廢舊材料回收後，擦洗至不含有較大的土粒、草葉、紙張等雜物，即可直接用於包膜控釋尿素的肥料包膜。上述包膜控釋尿素肥料的包膜率一般為4-13%，肥料的包膜率主要取決於所要生產的控釋尿素養分釋放天數。在製備包膜尿素時，作為包膜添加物的滑石粉的作用是調控肥料養分釋放速度及降低生產成本。所述滑石粉與所述雙戊烯的重量份數比為0.5-3:100，優選1.25:100。此外，為了保證尿素顆粒能夠被鼓風機託起形成包膜效果良好的包膜尿素，需限定作為原料的尿素粒徑為0.5-5毫米。按照上述方法製備得到的包膜控釋尿素，也屬於本發明的保護範圍。本發明以雙戊烯作為包膜材料的溶劑生產包膜尿素，與現有的包膜尿素的生產方法相比，具有如下優點雙戊烯是低毒性溶劑，生產中對人的危害低，且雙戊烯屬二級易燃易爆溶劑，保管要求較低，降低了保管成本；以滑石粉作為包膜添加物，滑石粉比重輕，較易與高分子材料混勻，可有效調控肥料養分的釋放情況；使用回收的廢舊塑料作為包膜主材，其價格只是新材料價格的三分之一或四分之一，大大降低了肥料的生產成本，使包膜控釋尿素能在大田作物上推廣應用。圖1為包膜控釋尿素的生產流程圖。具體實施例方式實施例1、廢舊塑料包膜控釋尿素的製備製備工藝流程如圖1，包括如下步驟(1)取廢舊聚乙烯9份加入到100份的雙戊烯溶劑中，在反應釜(溶解槽)6中加熱至14(TC使廢舊聚乙烯溶解，形成包覆液；(2)取2份滑石粉加入到反應釜6中，用攪拌機攪勻；(3)取125份粒徑為1.5毫米±0.3毫米的顆粒尿素從加料口4加入，用鼓風機1產生的風被加熱器2加熱至ll(TC將尿素託起，進行循環流動；(4)將包覆液經壓力泵5加壓，通過噴嘴7噴塗到尿素表面，同時用熱風將溶劑烘乾，在顆粒表面形成一層塑料膜，溶劑通過冷凝器8回收再利用；(5)停機將包好的尿素放出，冷卻，得到本發明提供的包膜控釋尿素肥料，包膜率為8.09%。按照GB/T23348-2009中25。C用水靜置浸泡試料的測試方法進行測試，測得該包膜尿素中氮素養分釋放80%所用的天數是90d。實施例2、廢舊塑料包膜控釋尿素的製備按照與實施例1完全相同的步驟製備包膜控釋尿素，僅作如下更改將廢舊聚乙烯滑石粉尿素和雙戊烯的重量份數比改為9:2:125:ioo，加熱溶解溫度為i50°c，最後得到包膜率為8.09%的包膜控釋尿素。按照GB/T23348-2009中25。C用水靜置浸泡試料的測試方法進行測試，測得該包膜尿素中氮素養分釋放80%所用的天數是80d。實施例3、廢舊塑料包膜控釋尿素的製備按照與實施例1完全相同的步驟製備包膜控釋尿素，僅作如下更改取廢舊聚乙烯廢舊聚苯乙烯滑石粉尿素和雙戊烯的重量份數比改為8:3:2:125:ioo，加熱溶解溫度為15(TC，最後得到包膜率為9.42%的包膜控釋尿素。按照GB/T23348-2009中25。C用水靜置浸泡試料的測試方法進行測試，測得該包膜尿素中氮素養分釋放80%所用的天數是120d。實施例4、廢舊塑料包膜控釋尿素的製備按照與實施例1完全相同的步驟製備包膜控釋尿素，僅作如下更改將廢舊聚丙烯廢舊聚苯乙烯滑石粉尿素和雙戊烯的重量份數比改為8:3:0.5:125:ioo，加熱溶解溫度為15(TC，最後得到包膜率為8.42%的包膜控釋尿素。按照GB/T23348-2009中25。C用水靜置浸泡試料的測試方法進行測試，測得該包膜尿素中氮素養分釋放80%所用的天數是90d。6實施例5、廢舊塑料包膜控釋尿素的製備按照與實施例1完全相同的步驟製備包膜控釋尿素，僅作如下更改將廢舊聚乙烯廢舊聚丙烯廢舊聚苯乙烯滑石粉尿素和雙戊烯的重量份數比改為6:6:3:3:125:ioo，加熱溶解溫度為15(TC，最後得到包膜率為12.59%的包膜控釋尿素。按照GB/T23348-2009中25。C用水靜置浸泡試料的測試方法進行測試，測得該包膜尿素中氮素養分釋放80%所用的天數是200d。實施例6、廢舊塑料包膜控釋尿素的製備按照與實施例1完全相同的步驟製備包膜控釋尿素，僅作如下更改將廢舊聚乙烯廢舊聚丙烯廢舊聚苯乙烯滑石粉尿素和雙戊烯的重量份數比改為1.5:1.5:0.5:0.5:125:ioo，加熱溶解溫度為145t:，最後得到包膜率為3.io%的包膜控釋尿素。按照GB/T23348-2009中25。C用水靜置浸泡試料的測試方法進行測試，測得該包膜尿素中氮素養分釋放80%所用的天數是30d。實施例7、廢舊塑料包膜控釋尿素的製備按照與實施例1完全相同的步驟製備包膜控釋尿素，僅作如下更改將廢舊聚乙烯廢舊聚丙烯廢舊聚苯乙烯滑石粉尿素和雙戊烯的重量份數比改為4:4:2:1.5:125:ioo，加熱溶解溫度為15(TC，最後得到包膜率為8.26%的包膜控釋尿素。按照GB/T23348-2009中25。C用水靜置浸泡試料的測試方法進行測試，測得該包膜尿素中氮素養分釋放80%所用的天數是60d。將上述實施例1-7製備所得包膜控釋尿素採用GB/T23348-2009中25。C用水靜置浸泡試料的測試方法，測定肥料的溶出速率，結果如表1所示。表1、包膜尿素的溶出率(％)tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8由表1可知，本發明提供的包膜控釋尿素能很好地控制氮素養分的釋放，效果良好。權利要求一種生產包膜控釋尿素的方法，包括如下步驟將包膜材料加熱溶解在有機溶劑中形成包覆液，然後將所述包覆液和滑石粉混勻後噴塗在尿素表面，乾燥，得到所述包膜控釋尿素；其特徵在於所述有機溶劑為雙戊烯。2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述包膜材料與所述雙戊烯的重量份數比為3-18:100，優選下述比例a-比例1中的任意一個比例a:9:100，比例b:11:ioo，比例c:12:ioo，比例d:3.5:ioo，比例e:10:ioo，比例f:3.5-9:ioo，比例g:3.5-io:ioo，比例h:3.5-li:ioo，比例i:3.5-12:ioo，比例j:10-12:ioo，比例k:10-ii:ioo，比例1:11-12:ioo，。3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於所述溶解步驟中，溫度為140-150°C，優選145°C。4.根據權利要求1-3任一所述的方法，其特徵在於所述尿素與所述雙戊烯的重量份數比為110-130:100，優選i25:ioo。5.根據權利要求l-4任一所述的方法，其特徵在於所述包膜材料為廢舊塑料。6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於所述廢舊塑料選自下述材料a-材料f中的任意一種材料a:廢舊聚乙烯；材料b:廢舊聚丙烯，材料c:廢舊聚乙烯和廢舊聚丙烯的混合物，材料d:廢舊聚乙烯和廢舊聚苯乙烯的混合物，材料e:廢舊聚丙烯和廢舊聚苯乙烯的混合物，材料f:廢舊聚乙烯、廢舊聚丙烯和廢舊聚苯乙烯的混合物。7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於所述材料d中，所述廢舊聚乙烯和廢舊聚苯乙烯的重量份數比為8:3;所述材料e中，所述廢舊聚丙烯和所述廢舊聚苯乙烯的重量份數比為8:3;所述材料f中，所述廢舊聚乙烯、所述廢舊聚丙烯和所述廢舊聚苯乙烯的重量份數比選自下述組分I-組分III中的任意一種組分i:6:6:3，組分n:i.5:1.5:o.5，組分ni:4:4:2。8.根據權利要求l-7任一所述的方法，其特徵在於所述滑石粉與所述雙戊烯的重量份數比為0.5-3:100，優選1.25:100。9.根據權利要求1-8任一所述的方法，其特徵在於所述尿素的粒徑為0.5-5毫米。10.權利要求1-9任一所述方法製備得到的包膜控釋尿素'全文摘要本發明公開了一種包膜控釋尿素及其生產方法。該方法，包括如下步驟將包膜材料加熱溶解在有機溶劑中形成包覆液，然後將所述包覆液和滑石粉混勻後噴塗在尿素表面，乾燥得到包膜控釋尿素；其中，所述有機溶劑為雙戊烯。本發明以雙戊烯作為包膜材料的溶劑生產包膜尿素，生產中對人的危害低，保管要求較低，包膜尿素質量穩定。使用回收的廢舊塑料作為包膜主材，大大降低了生產成本，使包膜控釋尿素能在大田作物上推廣應用。文檔編號C05G3/08GK101774867SQ201010112160公開日2010年7月14日申請日期2010年2月11日優先權日2010年2月11日發明者劉寶存,徐秋明,曹兵,李亞星,李鴻雁,楊宜斌,衣文平,谷佳林申請人:北京市農林科學院