專(zhuān)利名稱(chēng)：環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及緩釋化肥，特別涉及一種環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，屬于化肥工業(yè)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
目前，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域所使用的化肥基本都是速溶化肥，有效利用率僅30% -40%，化肥 浪費(fèi)非常驚人。采用包膜物對(duì)化肥進(jìn)行包膜制成包膜型化肥，利用包膜使化肥緩慢釋放，是 目前提高化肥利用率所采用的最主要和最有效方法，包膜型化肥目前是世界各國(guó)農(nóng)業(yè)化肥 的研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。采用環(huán)境可降解材料包膜的包膜型緩釋化肥符合環(huán)境保護(hù)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的 要求，是緩釋化肥的重要方向。但是，完全采用環(huán)境降解聚合物包膜的包膜型化肥，比如氨 基樹(shù)脂、聚乙烯醇及其共聚物的縮醛樹(shù)脂和天然聚合物及其衍生物等包膜的包膜型化肥， 往往釋放期短，緩釋性能差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種釋放期較長(zhǎng)、緩釋性能較好、包膜可部分環(huán)境降解的包 膜型緩釋化肥。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，由化肥芯和 化肥芯外包膜構(gòu)成，包膜是由A膜層和B膜層組成的復(fù)合膜層，A膜層為極性天然聚合物 及其衍生物質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 20%的聚合物膜層，B膜層為極性天然聚合物及其衍生物質(zhì)量分?jǐn)?shù) <20%的高阻透性有機(jī)膜層。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥中，A膜層是由含有極性天然聚合物及其衍生物 和以下聚合物的混合物所形成的膜層聚氯乙烯及其共聚物、聚偏二氯乙烯及其共聚物、聚 醋酸乙烯酯及其共聚物、聚丙烯酸酯及其共聚物、ABS、丁腈橡膠、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和 聚酯、酚醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、其他極性聚合物以及非極性聚合物等中的一種或一種以上。非 極性聚合物可以是聚烯烴、聚苯乙烯、順丁橡膠、天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、丁苯橡膠、丁 基橡膠、乙丙橡膠及三元乙丙橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯-異戊二 烯_苯乙烯嵌段共聚物及其他非極性聚合物等中的一種或一種以上。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的B膜層可以是極性有機(jī)物和/或非極性有機(jī)物 形成的膜層。極性有機(jī)物可以是聚氯乙烯及其共聚物、聚偏二氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙 烯酯及其共聚物、聚丙烯酸酯及其共聚物、ABS、丁腈橡膠、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、 酚醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、古馬隆_茚樹(shù)脂、浙青、松香及其酯及其他極性有機(jī)物等中的一種或 一種以上。非極性有機(jī)物可以是聚烯烴、聚苯乙烯、順丁橡膠、天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、 丁苯橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠及三元乙丙橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙 烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、芳香樹(shù)脂、石油樹(shù)脂和石蠟及其他非極性有機(jī)物等中的 一種或一種以上。
本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的A膜層中，極性天然聚合物及其衍生物的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)最好為25% -50%。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的B膜層中，極性天然聚合物及 其衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最好為零，即B膜層中最好不含極性天然聚合物及其衍生物。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥包膜中采用的極性天然聚合物及其衍生物最好 是淀粉及其衍生物中的一種或一種以上。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，最好采用A膜層為主要膜層，A膜層總厚度最好 是B膜層總厚度的3倍或以上。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的包膜總厚度最好為22 200 μ m，A膜層總厚度最好為20 180 μ m, B膜層總厚度最好為2 30 μ m。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有顯著優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥采用極 性天然聚合物及其衍生物質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 20%的聚合物膜層(A膜層，即降解型膜層)進(jìn)行包 膜，由于極性天然聚合物及其衍生物環(huán)境可降解，因此本發(fā)明包膜型緩釋化肥的包膜可以 部分環(huán)境降解。本發(fā)明同時(shí)采用高阻透性有機(jī)膜層(B膜層)進(jìn)行復(fù)合包膜，所制得包膜型 緩釋化肥的釋放期較長(zhǎng)，緩釋性能較好。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，由化肥芯和化肥芯外包膜構(gòu)成，包膜是由A膜 層和B膜層組成的復(fù)合膜層，A膜層為極性天然聚合物及其衍生物質(zhì)量分?jǐn)?shù)> 20%的聚合 物膜層，B膜層為極性天然聚合物及其衍生物質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 20%的高阻透性有機(jī)膜層。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的包膜中所采用的極性天然聚合物及其衍生物 是室溫下不溶于水的聚合物。極性天然聚合物及其衍生物可以是纖維素(比如木材、稻殼、 稻草、麥桿及其他植物莖等)、紫膠、甲殼素、木質(zhì)素及其他等天然聚合物(或粉)及其衍生 物中的一種或一種以上，但是最好是淀粉或者淀粉衍生物中的一種或一種以上。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥中，A膜層為聚合物膜層，作用是發(fā)揮承擔(dān)化肥芯 吸水膨脹所產(chǎn)生的撐脹力、保證整個(gè)包膜不致被撐破所需的包膜力學(xué)強(qiáng)度和剛度的作用， 因此膜層中除極性天然聚合物及其衍生物外的主體聚合物最好是力學(xué)強(qiáng)度較高(比如拉 伸強(qiáng)度IOMPa以上)的聚合物。A膜層可以是由含有極性天然聚合物及其衍生物和以下聚 合物的混合物所形成的膜層聚氯乙烯及其共聚物、聚偏二氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙烯 酯及其共聚物、聚丙烯酸酯及其共聚物、ABS、丁腈橡膠、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、酚 醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂(以及其他極性聚合物)和非極性聚合物等中的一種或一種以上。非極 性聚合物可以是聚烯烴、聚苯乙烯、順丁橡膠、天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、丁苯橡膠、丁基 橡膠、乙丙橡膠及三元乙丙橡膠、苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯_異戊二 烯-苯乙烯嵌段共聚物以及其他非極性聚合物等中的一種或一種以上。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的B膜層可以是極性有機(jī)物和/或非極性有機(jī)物 形成的膜層。極性有機(jī)物可以是聚氯乙烯及其共聚物、聚偏二氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙 烯酯及其共聚物、聚丙烯酸酯及其共聚物、ABS、丁腈橡膠、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、 酚醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、古馬隆_茚樹(shù)脂、浙青、松香及其酯及其他極性有機(jī)物等中的一種或 一種以上。非極性有機(jī)物可以是聚烯烴、聚苯乙烯、順丁橡膠、天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、 丁苯橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠及三元乙丙橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙 烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、芳香樹(shù)脂、石油樹(shù)脂和石蠟及其他非極性有機(jī)物等中的
4一種或一種以上。非極性有機(jī)物可以是其他非極性有機(jī)物，比如其他的蠟(合成蠟等)。本發(fā)明中，將凡是分子結(jié)構(gòu)中含有氯乙烯鏈節(jié)的共聚物均歸為聚氯乙烯共聚物。 本發(fā)明中，將凡是分子結(jié)構(gòu)中含有偏二氯乙烯鏈節(jié)但不含氯乙烯鏈節(jié)的共聚物均歸為聚偏 二氯乙烯共聚物。本發(fā)明中，將凡是分子結(jié)構(gòu)中含有醋酸乙烯酯鏈節(jié)但是不含有氯乙烯鏈 節(jié)和偏二氯乙烯鏈節(jié)的共聚物均歸為聚醋酸乙烯酯共聚物。本發(fā)明中，將凡是分子結(jié)構(gòu)中 含有丙烯酸(和/或酯)鏈節(jié)但是不含有醋酸乙烯酯鏈節(jié)、氯乙烯鏈節(jié)和偏二氯乙烯鏈節(jié) 的共聚物均歸為聚丙烯酸酯共聚物。由于非極性有機(jī)物對(duì)化肥的透過(guò)性很低，因此B膜層 材料最好采用非極性有機(jī)物。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥包膜中的A膜層和B膜層在 室溫下均呈固態(tài)。但是，A膜層可以含有不是聚合物的有機(jī)物(室溫下呈固態(tài)或液態(tài))，B 膜層可以含有室溫下呈液態(tài)的有機(jī)物，比如液態(tài)增塑劑(比如B膜層為聚氯乙烯膜層，其中 含有鄰苯二甲酸二辛酯等液態(tài)增塑劑)。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的A膜層中，極性天然聚合物及其衍生物的質(zhì)量 分?jǐn)?shù)最好為25% -50%。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的B膜層中，可以含有質(zhì)量分?jǐn)?shù) <20%的極性天然聚合物及其衍生物，但是極性天然聚合物及其衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最好為 零，即B膜層中最好不含極性天然聚合物及其衍生物。B膜層是高阻透性有機(jī)膜層，即是對(duì) 化肥的透過(guò)性低于包膜中所采用A膜層的膜層。B膜層采用的膜層材料對(duì)化肥的透過(guò)性低 于包膜中A膜層所采用的膜層材料對(duì)化肥的透過(guò)性，兩者對(duì)化肥的透過(guò)性之間的差距愈大 愈好。A膜層和B膜層采用的包膜材料中除極性天然聚合物及其衍生物外的其他材料，可以 相同，比如，A膜層為淀粉含量30襯％的聚乙烯-淀粉混合物膜層，B膜層為聚乙烯膜層；也 可以不同，比如A膜層為淀粉含量30襯％的聚乙烯-淀粉混合物膜層，B膜層為鄰苯二甲酸 二辛酯含量15wt%的聚氯乙烯膜層。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的包膜中，可以有一層或一層以上的A膜層，各 層A膜層之間的包膜材料可以相同，也可以不同。也可以有一層或一層以上的B膜層，各層 B膜層之間的包膜材料可以相同，也可以不同。所述“不同”可以是指組成成分不同的情況， 也可以是指組成成分相同但配比不同的情況。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，最好采用A膜層為主要膜層，即承擔(dān)化肥芯吸 水膨脹所產(chǎn)生的撐脹力、保證整個(gè)包膜不致被撐破所需的包膜力學(xué)強(qiáng)度和剛度主要由A膜 層提供，而B(niǎo)膜層主要發(fā)揮對(duì)化肥起阻透作用，A膜層總厚度最好是B膜層總厚度的3倍或 以上。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的包膜總厚度最好為22 200 μ m，其中A膜層總厚 度最好為20 180 μ m，B膜層總厚度最好為2 30 μ m。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥包膜的A膜層和B膜層的包膜材料中，均可以含 有除上述所述物質(zhì)之外的其它物質(zhì)。比如，可以復(fù)合固體填料(比如碳酸鈣、粘土、硫磺 等)；也可以混合有表面活性劑、增塑劑等各種調(diào)節(jié)膜體性能和包膜特性的助劑；以及其 他；等。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥的化肥芯可以是氮肥、磷肥、鉀肥或復(fù)混肥等?；?肥芯的形狀可以是粒狀、片狀等，但以粒狀為佳，最好是球狀。下面以尿素作為化肥芯的本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋尿素為例，說(shuō)明本發(fā)明環(huán)境 降解包膜型緩釋化肥的一些具體實(shí)施方法和發(fā)明效果。采用水中溶出法評(píng)價(jià)緩釋性能，水 中溶出法是測(cè)定本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋尿素在水中的尿素溶出速率，具體做法是將10克本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋尿素浸泡于200毫升的水中，25°C恒溫浸泡，測(cè)定初期溶 出率和平均微分溶出率。初期溶出率V1是指最初開(kāi)始浸泡的24h內(nèi)溶出的尿素質(zhì)量占所 取10克本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋尿素中尿素總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，而平均微分溶出率VnJU 是從浸泡第2天到第7天每天平均溶出的尿素質(zhì)量占所取10克本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩 釋尿素中尿素總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。根據(jù)初期溶出率V1和平均微分溶出率Ψω，計(jì)算本發(fā)明環(huán) 境降解包膜型緩釋尿素在水中的釋放期t(天)t = ^ +1
Wm實(shí)施例1將粒徑為2. 0 4. Omm的球狀工業(yè)尿素加入控溫95 °C的轉(zhuǎn)鼓包膜設(shè)備中，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn) 鼓(轉(zhuǎn)速70r/min)使球狀尿素在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流動(dòng)。將含鄰苯二甲酸二辛酯的聚苯乙烯(蘭州石 化公司B-1)甲苯溶液(鄰苯二甲酸二辛酯聚苯乙烯質(zhì)量比為1 9)慢慢噴涂于球狀尿 素表面，噴涂直到形成的鄰苯二甲酸二辛酯增塑聚苯乙烯膜層質(zhì)量達(dá)到最終成品環(huán)境降解 包膜型緩釋尿素總質(zhì)量的3%。然后，繼續(xù)噴涂含玉米淀粉的低密度聚乙烯(揚(yáng)子石化-巴 斯夫有限責(zé)任公司BYC-01)甲苯溶液(玉米淀粉低密度聚乙烯質(zhì)量比為1 4)，噴涂直 到形成的含玉米淀粉低密度聚乙烯膜層質(zhì)量達(dá)到最終成品環(huán)境降解包膜型緩釋尿素總質(zhì) 量的17%。所制得的本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋尿素的釋放期為79天。實(shí)施例2將粒徑為2. 0 4. Omm的球狀工業(yè)尿素加入控溫95 °C的轉(zhuǎn)鼓包膜設(shè)備中，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn) 鼓(轉(zhuǎn)速70r/min)使球狀尿素在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流動(dòng)。將低密度聚乙烯(揚(yáng)子石化-巴斯夫有限 責(zé)任公司BYC-01)甲苯溶液慢慢噴涂于球狀尿素表面，噴涂直到形成的低密度聚乙烯膜層 質(zhì)量達(dá)到最終成品環(huán)境降解包膜型緩釋尿素總質(zhì)量的2%。然后，繼續(xù)噴涂含玉米交聯(lián)淀 粉(將玉米淀粉用乙二醛進(jìn)行交聯(lián)改性制得，乙二醛與催化劑氯化鎂的用量分別為玉米淀 粉質(zhì)量的12%與5%，在水中115°C下反應(yīng)30min)和鄰苯二甲酸二辛酯的聚氯乙烯(青島 海晶化工集團(tuán)有限公司HS-1300)環(huán)己酮溶液(玉米交聯(lián)淀粉鄰苯二甲酸二辛酯聚氯 乙烯質(zhì)量比為7 1 9)，噴涂直到形成的含玉米交聯(lián)淀粉鄰苯二甲酸二辛酯增塑聚氯乙 烯膜層質(zhì)量達(dá)到最終成品環(huán)境降解包膜型緩釋尿素總質(zhì)量的20%。所制得的本發(fā)明環(huán)境降 解包膜型緩釋尿素的釋放期為67天。
權(quán)利要求
一種環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，由化肥芯和化肥芯外包膜構(gòu)成，其特征在于包膜是由A膜層和B膜層組成的復(fù)合膜層，A膜層為極性天然聚合物及其衍生物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥20％的聚合物膜層，B膜層為極性天然聚合物及其衍生物質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜20％的高阻透性有機(jī)膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，其特征在于A膜層是由含有極性 天然聚合物及其衍生物和以下聚合物的混合物所形成的膜層聚氯乙烯及其共聚物、聚偏 二氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙烯酯及其共聚物、聚丙烯酸酯及其共聚物、ABS、丁腈橡膠、 聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、酚醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂和非極性聚合物中的一種或一種以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，其特征在于非極性聚合物為聚 烯烴、聚苯乙烯、順丁橡膠、天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠及三 元乙丙橡膠、苯乙烯_ 丁二烯_苯乙烯嵌段共聚物和苯乙烯_異戊二烯_苯乙烯嵌段共聚 物中的一種或一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，其特征在于B膜層是極性有機(jī)物 和/或非極性有機(jī)物所形成的膜層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，其特征在于極性有機(jī)物為聚氯 乙烯及其共聚物、聚偏二氯乙烯及其共聚物、聚醋酸乙烯酯及其共聚物、聚丙烯酸酯及其共 聚物、ABS、丁腈橡膠、聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、酚醛樹(shù)脂、醇酸樹(shù)脂、古馬隆-茚樹(shù) 月旨、浙青和松香及其酯中的一種或一種以上；非極性有機(jī)物為聚烯烴、聚苯乙烯、順丁橡膠、 天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、乙丙橡膠及三元乙丙橡膠、苯乙烯-丁二 烯_苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯_異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、芳香樹(shù)脂、石油樹(shù)脂和石 蠟中的一種或一種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，其特征在于A膜層中極 性天然聚合物及其衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25% -50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，其特征在于B膜層中極 性天然聚合物及其衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為零。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，其特征在于極性天然 聚合物及其衍生物為淀粉及其衍生物中的一種或一種以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的環(huán)境降解包膜型緩釋化肥，其特征在于包膜總厚 度為22 200 μ m，其中A膜層總厚度為20 180 μ m, B膜層總厚度為2 30 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種環(huán)境降解包膜型緩釋化肥。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥由化肥芯和化肥芯外包膜構(gòu)成，包膜是由A膜層和B膜層組成的復(fù)合膜層，A膜層為極性天然聚合物及其衍生物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥20％的聚合物膜層，B膜層為極性天然聚合物及其衍生物質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜20％的高阻透性有機(jī)膜層。A膜層中極性天然聚合物及其衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最好為25％-50％，B膜層中極性天然聚合物及其衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最好為零。本發(fā)明環(huán)境降解包膜型緩釋化肥包膜中，A膜層總厚度最好是B膜層總厚度的3倍或以上。包膜總厚度最好為22～200μm，A膜層總厚度最好為20～180μm，B膜層總厚度最好為2～30μm。本發(fā)明緩釋化肥的包膜部分環(huán)境降解，釋放期較長(zhǎng)。
文檔編號(hào)C05G3/08GK101880195SQ20091002750
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月9日
發(fā)明者應(yīng)宗榮, 王娟, 齊孝勇 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)