低成本硫包膜型緩釋肥料的製作方法
2023-10-05 02:24:24
專利名稱：低成本硫包膜型緩釋肥料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種緩釋肥料，特別涉及一種低成本硫包膜型緩釋肥料，屬於肥料工業領域。
背景技術：
緩釋肥料是農業肥料的發展方向。但是，目前緩釋肥料的成本偏高，其應用領域很有限，如多限於苗圃和草坪，因此採用低成本包膜材料製備緩釋肥料，拓展其應用領域是緩釋肥料研究和開發的重點。
由於硫磺的價格低，與採用聚合物為包膜材料的聚合物包膜型緩釋肥料相比，以硫磺為包膜材料的硫包膜型緩釋肥料的成本相對較低，同時硫磺對水和肥料具有較高的阻透性，可以具有較長的釋放期，因此硫包膜型緩釋肥料是一類很重要和可廣泛應用的緩釋肥料。但是由於硫磺性脆，硫磺膜層在儲藏、運輸和施肥過程很容易破損，僅用硫磺包膜的硫包膜型緩釋肥料的釋放期通常不長也不穩定。因此，採用其它材料膜層與硫磺膜層複合是一條途徑，如採用低分子有機物或聚合物膜層與硫磺膜層複合的方法製備硫包膜型緩釋肥料。
U.S.5,984,994等公開了用低分子有機物膜層與硫磺膜層複合包膜製備的硫包膜型緩釋尿素，硫磺膜層為包膜的裡層，外面塗覆石蠟及其混合物等低分子有機物膜層，但是低分子有機物膜層在室溫下也呈脆性和強度低，同時表面結合力不強，因此其複合的硫包膜型緩釋尿素的情況並不理想。
U.S.6,338,746等公開了用聚氨酯膜層與硫磺膜層複合包膜製備的硫包膜型緩釋尿素，硫磺膜層為包膜的裡層或中間層；而CN 1569774A公開了硫為底塗外包環氧樹脂或聚氨酯膜層的硫包膜型緩釋肥料，它們都獲得了較長的釋放期。但是，環氧樹脂和聚氨酯價格很高，因此聚氨酯或環氧樹脂與硫磺複合包膜製備的硫包膜型緩釋尿素的價格較高，應用領域仍然受到局限。
發明內容
本發明的目的在於提供一種釋放較長且成本低的硫包膜型緩釋肥料。
實現本發明目的的技術解決方案為一種低成本硫包膜型緩釋肥料，由肥料芯和肥料芯外面的包膜組成，包膜包含硫磺膜層和熱固性聚合物膜層，硫磺膜層是整個包膜的裡層或中間層；其中，熱固性聚合物膜層為不飽和聚酯樹脂和/或酚醛樹脂的膜層。
本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的熱固性聚合物膜層中最好含有增塑劑。增塑劑用量以在0～60％之間為佳。
本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的硫磺膜層中可以含有緩釋調節劑。緩釋調節劑可以是粘土、滑石粉、分子篩粉、骨粉、水溶性化合物和植物粉等中的一種或多種。
本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的包膜總平均厚度可以為15～140μm。其中，硫磺膜層的平均厚度可以為8～100μm，熱固性聚合物膜層的總平均厚度可以為2～35μm；硫磺膜層是整個包膜的中間層時，硫磺膜層往裡和往外的熱固性聚合物膜層平均厚度可以為2～25μm。
與現有技術相比，本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的釋放較長並且成本低，具有顯著的優點。本發明低成本硫包膜型緩釋肥料所用不飽和聚酯樹脂和酚醛樹脂的價格比聚氨酯或環氧樹脂低得多。比如，按肥料的成本指數為100計，則硫磺的成本指數約為50，聚氨酯和環氧樹脂的成本指數約為2000和2500，而不飽和聚酯樹脂和酚醛樹脂的成本指數約為800～1000。以肥料86％、硫磺10％和聚合物4％組成的硫包膜型緩釋肥料為例計算，則現有技術中以聚氨酯膜層和環氧樹脂膜層與硫磺膜層複合的硫包膜型緩釋肥料的總成本指數分別約為171和191，而本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的總成本指數約為123～131。可見，本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的成本優勢明顯，其成本僅比純肥料成本高25％～31％左右。同時，本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的釋放期較長，特別是不飽和聚酯樹脂膜層對水和肥料的透過能力一般都比聚氨酯膜層和環氧樹脂膜層略低，其複合的硫包膜型緩釋肥料的釋放期比採用聚氨酯膜層或環氧樹脂膜層複合的硫包膜型緩釋肥料的釋放期略長。因此，本發明低成本硫包膜型緩釋肥料可望在許多領域獲得推廣應用，特別是可望在肥料最主要的應用領域即普通農業田地用肥方面獲得推廣應用。
具體實施例方式
本發明低成本硫包膜型緩釋肥料，由肥料芯和肥料芯外面的包膜組成，包膜包含硫磺膜層和熱固性聚合物膜層，硫磺膜層是整個包膜的裡層或中間層；其中，熱固性聚合物膜層為不飽和聚酯樹脂和/或酚醛樹脂的膜層。
本發明低成本硫包膜型緩釋肥料所用的包膜材料不飽和聚酯樹脂和酚醛樹脂的韌性不高，因此最好加入增塑劑來提高其膜層的韌性，使其膜層能更好地保護處於裡面的硫磺膜層不易發生破損和保證其自身不易破裂。增塑劑的用量以在0～60％之間為好。
對於本發明低成本硫包膜型緩釋肥料，硫磺膜層中可以含有緩釋調節劑，比如粘土、滑石粉、分子篩粉、骨粉、水溶性化合物和植物粉等。其中，以粘土、滑石粉、分子篩粉、骨粉等有立體連通微孔的多孔性顆粒物為優選。在硫磺膜層中加入上述緩釋調節劑，可以調節本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的釋放期。此外，在硫磺膜層中使用的粘土、滑石粉、分子篩粉、骨粉、水溶性化合物或植物粉等緩釋調節劑的顆粒粒徑以大於硫磺膜層厚度為佳。
本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的包膜總平均厚度可以為15～140μm。其中，硫磺膜層的平均厚度可以為8～100μm，熱固性聚合物膜層的總平均厚度可以為2～35μm；硫磺膜層是整個包膜的中間層時，硫磺膜層往裡和往外的熱固性聚合物膜層的平均厚度可以為2～25μm。
當然，對於本發明低成本硫包膜型緩釋肥料，包膜總平均厚度、硫磺膜層的平均厚度和熱固性聚合物膜層的總平均厚度等都可以比上述提出的範圍更寬，比如比上述提出的各自高限值更大，這些厚度更大，則得到的本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的釋放期會更長。
此外，本發明低成本硫包膜型緩釋肥料包膜的熱固性聚合物膜層中可以添加各種添加物，比如添加硫磺、碳酸鈣等增量劑，以達到諸如進一步調節各膜層的某種性能或降低成本等的目的。熱固性聚合物膜層中還可以混入韌性聚合物以增加膜層韌性。
下面以尿素作為肥料芯的本發明低成本硫包膜型緩釋尿素為例，說明本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的具體實施方法和發明效果。採用水中溶出法評價緩釋性能，水中溶出法是測定本發明低成本硫包膜型緩釋尿素中尿素在水中的溶出速率，具體做法是取10克本發明低成本硫包膜型緩釋尿素浸泡於200毫升的水中，25℃恆溫浸泡，測定初期溶出率和平均微分溶出率。初期溶出率是指最初開始浸泡的24h內溶出的尿素質量佔所取10克本發明低成本硫包膜型緩釋尿素中尿素總質量的百分數，而平均微分溶出率則是從浸泡第2天到第7天每天平均溶出的尿素質量佔所取10克本發明低成本硫包膜型緩釋尿素中尿素總質量的百分數。根據初期溶出率ψ1和平均微分溶出率ψm，可計算本發明低成本硫包膜型緩釋尿素在水中的釋放期t(天)t=1-lm+1]]>實施例1將粒徑為2.0～4.0mm的粒狀工業尿素加入控溫85℃的轉鼓包膜設備中，轉動轉鼓(轉速40r/min)使粒狀尿素在轉鼓內流動。在粒狀尿素表面噴塗含過氧化苯甲醯1.5％和少量催化劑的S-772型不飽和聚酯預聚物，噴塗直到形成的不飽和聚酯樹脂膜層質量達到最終成品低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的2％，使膜層中的不飽和聚酯樹脂適當固化。然後，將150℃左右熔融硫慢慢噴塗於不飽和聚酯樹脂膜層表面，噴塗直到形成的硫磺膜層質量達到最終成品低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的13％。最後，再在硫磺膜層表面噴塗含增塑劑鄰苯二甲酸丁酯·苄酯15％、過氧化苯甲醯1.5％和少量催化劑的S-249型不飽和聚酯預聚物，噴塗直到形成的含增塑劑鄰苯二甲酸丁酯·苄酯不飽和聚酯樹脂膜層質量達到最終成品低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的2％。使膜層中的不飽和聚酯樹脂充分固化，即得低成本硫包膜型緩釋尿素。所製得的低成本硫包膜型緩釋尿素的釋放期為165天。
實施例2將粒徑為2.0～4.0mm的粒狀工業尿素加入控溫85℃的轉鼓包膜設備中，轉動轉鼓(轉速40r/min)使粒狀尿素在轉鼓內流動。將150℃左右熔融硫慢慢噴塗於粒狀尿素表面，噴塗直到形成的硫磺膜層質量達到最終成品低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的11％。然後，在硫磺膜層表面噴塗含增塑劑鄰苯二甲酸丁酯·苄酯25％、過氧化苯甲醯1.5％和少量催化劑的S-772型不飽和聚酯預聚物，噴塗直到形成的含增塑劑鄰苯二甲酸丁酯·苄酯不飽和聚酯樹脂膜層質量達到最終成品低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的4％。使不飽和聚酯樹脂充分固化，即得低成本硫包膜型緩釋尿素。所製得的低成本硫包膜型緩釋尿素的釋放期為134天。
實施例3將粒徑為2.0～4.0mm的粒狀工業尿素加入控溫85℃的轉鼓包膜設備中，轉動轉鼓(轉速40r/min)使粒狀尿素在轉鼓內流動。將150℃左右熔融硫慢慢噴塗於粒狀尿素表面，噴塗直到形成的硫磺膜層質量達到最終成品低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的17％。然後，在硫磺膜層表面噴塗含增塑劑鄰苯二甲酸丁酯·苄酯10％的F98-1型酚醛樹脂預聚物，噴塗直到形成的含增塑劑鄰苯二甲酸丁酯·苄酯酚醛樹脂膜層質量達到最終成品低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的5％。使酚醛樹脂充分固化，即得低成本硫包膜型緩釋尿素。所製得的低成本硫包膜型緩釋尿素的釋放期為168天。
實施例4採用的原料尿素是粒徑為2.0～4.0mm的粒狀工業尿素，各膜層塗覆方法可採用上述相應的方法或其它合適的方法。粒狀尿素表面往外的第一膜層為含增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯50％的S-739S型不飽和聚酯樹脂膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的1.5％。第二膜層為硫磺膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的13％。第三膜層為含增塑劑磷酸三苯酯15％的F98-1型酚醛樹脂膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的4％。所製得的低成本硫包膜型緩釋尿素的釋放期為145天。
實施例5採用的原料尿素是粒徑為2.0～4.0mm的粒狀工業尿素，各膜層塗覆方法可採用上述相應的方法或其它合適的方法。粒狀尿素表面往外的第一膜層為硫磺膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的8％。第二膜層為含增塑劑鄰苯二甲酸二異丁酯10％的S-739S型不飽和聚酯樹脂膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的2％。所製得的低成本硫包膜型緩釋尿素的釋放期為92天。
實施例6採用的原料尿素是粒徑為2.0～4.0mm的粒狀工業尿素，各膜層塗覆方法可採用上述相應的方法或其它合適的方法。粒狀尿素表面往外的第一膜層為硫磺膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的4％。第二膜層為S-772型不飽和聚酯樹脂膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的3％。所製得的低成本硫包膜型緩釋尿素的釋放期為62天。
實施例7採用的原料尿素是粒徑為2.0～4.0mm的粒狀工業尿素，各膜層塗覆方法可採用上述相應的方法或其它合適的方法。粒狀尿素表面往外的第一膜層為含增塑劑鄰苯二甲酸丁酯·苄酯10％的S-772型不飽和聚酯樹脂膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的2％。第二膜層為含蒙脫土硫磺膜層(蒙脫土的平均粒徑為50μm，蒙脫土的質量分數為10％)，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的13％。第三膜層為含增塑劑鄰苯二甲酸丁酯·苄酯15％的S-249型不飽和聚酯樹脂膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的2％。所製得的低成本硫包膜型緩釋尿素的釋放期為102天。
實施例8採用的原料尿素是粒徑為2.0～4.0mm的粒狀工業尿素，各膜層塗覆方法可採用上述相應的方法或其它合適的方法。粒狀尿素表面往外的第一膜層為含豬骨粉的硫磺膜層(豬骨粉的平均粒徑為45μm，豬骨粉的質量分數為25％)，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的11％。第二膜層為含增塑劑鄰苯二甲酸丁酯·苄酯25％的S-772型不飽和聚酯樹脂膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的4％。所製得的低成本硫包膜型緩釋尿素的釋放期為69天。
實施例9採用的原料尿素是Φ8×3mm的片狀尿素，各膜層塗敷方法可採用上述相應的方法或其它合適的方法。片狀尿素表面往外的第一膜層為硫磺膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的16％。第二膜層為含增塑劑鄰苯二甲酸丁酯·苄酯10％的S-772型不飽和聚酯樹脂膜層，該膜層佔低成本硫包膜型緩釋尿素總質量的3％。所製得的低成本硫包膜型緩釋尿素的釋放期為252天。
權利要求
1.一種低成本硫包膜型緩釋肥料，由肥料芯和肥料芯外面的包膜組成，其特徵在於包膜包含硫磺膜層和熱固性聚合物膜層，硫磺膜層是整個包膜的裡層或中間層；其中，熱固性聚合物膜層為不飽和聚酯樹脂和/或酚醛樹脂的膜層。
2.根據權利要求1所述的低成本硫包膜型緩釋肥料，其特徵在於熱固性聚合物膜層中含有增塑劑。
3.根據權利要求2所述的低成本硫包膜型緩釋肥料，其特徵在於增塑劑用量為0～60％。
4.根據權利要求1所述的低成本硫包膜型緩釋肥料，其特徵在於硫磺膜層中含有緩釋調節劑。
5.根據權利要求4所述的低成本硫包膜型緩釋肥料，其特徵在於緩釋調節劑為粘土、滑石粉、分子篩粉、骨粉、水溶性化合物和植物粉中的一種或多種。
6.根據權利要求1～5任一項所述的低成本硫包膜型緩釋肥料，其特徵在於包膜總平均厚度為15～140μm，其中硫磺膜層的平均厚度為8～100μm，熱固性聚合物膜層的總平均厚度為2～35μm；硫磺膜層是整個包膜的中間層時，硫磺膜層往裡和往外的熱固性聚合物膜層的平均厚度為2～25μm。
全文摘要
本發明提供一種低成本硫包膜型緩釋肥料。本發明低成本硫包膜型緩釋肥料由肥料芯和肥料芯外面的包膜組成，包膜包含硫磺膜層和熱固性聚合物膜層，硫磺膜層是整個包膜的裡層或中間層；其中，熱固性聚合物膜層為不飽和聚酯樹脂和/或酚醛樹脂的膜層。不飽和聚酯樹脂和酚醛樹脂膜層中最好含有增塑劑，增塑劑用量以在0～60％之間為佳。硫磺膜層中加入粘土、滑石粉、分子篩粉、骨粉、水溶性化合物和植物粉等緩釋調節劑可調節釋放期。本發明低成本硫包膜型緩釋肥料的包膜總平均厚度為15～140μm，其中硫磺膜層的平均厚度為8～100μm，熱固性聚合物膜層的總平均厚度為2～35μm。本發明低成本硫包膜型緩釋肥料成本低，釋放期較長且可靠。
文檔編號C05G5/00GK1962569SQ20051009533
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月8日 優先權日2005年11月8日
發明者應宗榮 申請人:南京理工大學