專利名稱：一種高效包膜型控釋尿素及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化肥技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種能控制尿素緩慢釋放的環(huán)保 型控釋肥料，特別涉及一種高效包膜型控釋尿素及其制備方法。
背景技術(shù)：
尿素作為一種含氮量最高、使用量最大的氮肥品種，在各國(guó)的工 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位。但是，我國(guó)農(nóng)田化肥的當(dāng)季利用率，
氮肥僅為30%~35。/o，磷肥為10% 20%，鉀肥為35%~50%。以氮
肥為例，每年損失的氮量相當(dāng)于1900多萬(wàn)噸的尿素，折合人民幣380 多億元。
這種高耗低效的化肥不僅導(dǎo)致資源的巨大浪費(fèi)，而且加劇了溫室 氣體排放和水體富營(yíng)養(yǎng)化，惡化生態(tài)環(huán)境，危機(jī)人類生存健康，并影 響農(nóng)作物質(zhì)量和產(chǎn)量。隨著各國(guó)日益重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)和實(shí)施經(jīng)濟(jì)可 持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提高尿素及其他化肥肥效和利用率、減輕或消除肥料 污染，發(fā)展持續(xù)、高效農(nóng)業(yè)已成為世界各國(guó)普遍關(guān)注的重大課題。
目前，美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家采用各種先進(jìn)的增效技術(shù)后，尿素 利用率已提高到50%~60。/0，其中緩釋或控釋尿素技術(shù)就是最有效的 增效手段。然而控釋肥研制的關(guān)鍵是找到價(jià)格低廉、性能良好的控釋 材料，盡管國(guó)內(nèi)外已有控釋效果較好的控釋肥，但它們的應(yīng)用，特別在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面,還很有限，最主要的原因在于它們的成本太高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種高效包膜型控釋尿素，以克服現(xiàn)有 技術(shù)所存在的缺陷。
本發(fā)明還提供了上述高效包膜型控釋尿素的制備方法。
本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn) 一種包膜型緩釋尿素，為包括內(nèi)、 中、外三層的顆粒狀產(chǎn)品，其中內(nèi)層為尿素，中層為無(wú)機(jī)包覆材料， 外層為有機(jī)物包衣材料；尿素、無(wú)機(jī)包覆材料與有機(jī)物包衣材料的重 量比為1: (0.2 1): (0.02 0.2)。顆粒直徑范圍是1-6um。
所述的無(wú)機(jī)包覆材料選自沸石、羥基磷酸鈣、硅藻土、白土或重 過磷酸鈣；優(yōu)選為沸石。
所述的有機(jī)物包衣材料選自羧甲基纖維素(CM32)、羧甲基纖維 素鈉(CMC)、聚乙二醇(PEG)或聚乙烯醇-淀粉(PVA-ST);優(yōu)選為 羧甲基纖維素。
上述高效包膜型控釋尿素的制備方法，包括如下工藝步驟
(1) 將尿素加熱到100。C 120。C，使尿素處于熔融狀態(tài)，投 入無(wú)機(jī)包覆材料粉體，保溫并攪拌10 60min，冷卻凝固后得到無(wú)機(jī) 材料包裹的尿素；尿素與無(wú)機(jī)包覆材料粉體的重量比為1: (0.2 1);
(2) 將有機(jī)物包衣材料溶液噴到上述被無(wú)機(jī)材料包覆的尿素上， 進(jìn)行包衣；在包衣過程中不斷攪拌，以保證包衣均勻并防止結(jié)塊；尿 素與有機(jī)包衣材料的重量比為1: (0.02 0.2)。包衣后的產(chǎn)品在90 °C 120 °C下保溫1 5小時(shí)烘干，同時(shí)不 斷攪拌，防止結(jié)塊。
步驟(2)中，有機(jī)物包衣材料溶液的濃度為0.1 0.2kg/L。
步驟(1)中，在尿素加熱熔融前可先用水潤(rùn)濕尿素表面，尿素 與水的重量比為1: (0.01 0.1)。
本發(fā)明所述的高效包膜型控/緩釋尿素的制備方法，其中該無(wú)機(jī)包 裹材料可以是沸石、羥基磷酸鈣、硅藻土、白土或重過磷酸鈣。優(yōu)選 為沸石。
本發(fā)明所述的高效包膜型控/緩釋尿素的制備方法，其中該有機(jī)包 裹材料可以是羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、聚乙二醇或聚乙烯醇-淀粉。優(yōu)選為羧甲基纖維素。
本發(fā)明的高效包膜型緩釋尿素，氮的釋放速率穩(wěn)定，氮的流失速 度降低，不僅能夠大大提高肥料的利用率，而且其生產(chǎn)成本低廉，制 造工藝簡(jiǎn)單，便于工業(yè)化生產(chǎn)。另外，該緩釋尿素可以減輕或消除肥 料污染，因此是一種環(huán)境友好的緩釋化肥。


圖1為不同比例沸石包裹尿素對(duì)尿素中氮的流失率的影響曲線(外層 沒有有機(jī)材料包衣)。
圖2為不同無(wú)機(jī)包覆材料對(duì)尿素中氮的流失率的影響曲線(外層有 機(jī)包衣材料為CM32);此處尿素、無(wú)機(jī)包覆材料與有機(jī)物包衣材料的 重量比為1:0.5 :0.15。圖3為不同有機(jī)包覆材料對(duì)尿素中氮的流失率的影響曲線(使用沸 石作為尿素的中層包裹材料)；此處尿素、無(wú)機(jī)包覆材料與有機(jī)物包衣
材料的重量比為1:0.5:0.15。
圖4為包膜尿素的透射電鏡圖片；此處尿素、沸石包覆材料與CM32 包衣材料的重量比為1: 0.5 : 0.15。
具體實(shí)施例方式
以下通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。但應(yīng)理解，這些實(shí)施例只是 示例性的，本發(fā)明不局限于此。 實(shí)施例1
(1) 稱取2.000Kg尿素置于50L電熱反應(yīng)釜中，用100ml蒸餾 水潤(rùn)濕表面，升溫至105°C，使尿素處于熔融狀態(tài)；投入1.000Kg沸石 粉，保溫并攪拌30min，冷卻凝固后得到沸石包覆的尿素。
(2) 稱取3.0Kg羧甲基纖維素(CM32)與30L蒸餾水混合， 攪拌溶解并加熱至100°(:使其熔化，趁熱將溶液轉(zhuǎn)入噴壺中。用噴壺 將3L上述羧甲基纖維素溶液噴在步驟(1)得到的沸石包覆的尿素表 面，同時(shí)攪拌，進(jìn)行包衣；然后將產(chǎn)品置于100°C保溫烘干2h，保 溫過程中不斷攪拌。冷卻至室溫，得粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品顆粒直徑范圍 為1-6um。
實(shí)施例2
(1)稱取2.000Kg尿素置于50L電熱反應(yīng)釜中，用100ml蒸餾
7水潤(rùn)濕表面，升溫至100°C，使尿素處于熔融狀態(tài)；投入2.000Kg沸石 粉，保溫并攪拌30min，冷卻凝固后得到沸石包覆的尿素。
(2)稱取4.0Kg羧甲基纖維素(CM32)與30L蒸餾水混合， 攪拌溶解并加熱至100。C使其熔化，趁熱將溶液轉(zhuǎn)入噴壺中。用噴壺 將1L羧甲基纖維素溶液噴在步驟(1)得到的沸石包覆的尿素表面， 同時(shí)攪拌，進(jìn)行包衣；然后將產(chǎn)品置于100°C保溫烘干2h，保溫過 程中不斷攪拌。冷卻至室溫，得粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品顆粒直徑范圍為 1國(guó)6um。
實(shí)施例3
(1) 稱取2.000Kg尿素置于電熱反應(yīng)釜中，用100ml蒸餾水 潤(rùn)濕表面，升溫至110°〇，使尿素處于熔融狀態(tài)。投入0.500Kg沸石 粉，保溫并攪拌30min。冷卻至室溫，凝固后得到沸石包覆的尿素。
(2) 再稱取4.0Kg羧甲基纖維素(CM32)與30L蒸餾水混合， 攪拌溶解并加熱至100。C使其熔化，趁熱將羧甲基纖維素溶液轉(zhuǎn)入噴 壺中，用噴壺將1L羧甲基纖維素溶液噴在步驟(1)得到的沸石包覆 的尿素表面，同時(shí)攪拌，進(jìn)行包衣；然后將產(chǎn)品在90°C下保溫烘干 5h，保溫過程中不斷攪拌。冷卻至室溫，得粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品顆粒直 徑范圍為1-6um。
實(shí)施例4
(1)稱取2.000Kg尿素置于電熱反應(yīng)釜中，用100ml蒸餾水潤(rùn)濕表面，升溫至120。C，使尿素處于熔融狀態(tài)。投入1.000Kg白土， 保溫并攪拌30min，冷卻凝固后得到白土包覆的尿素。
(2)再稱取4.0Kg羧甲基纖維素(CM32)與30L蒸餾水混合， 攪拌溶解并加熱至100°0使其熔化，趁熱將液體轉(zhuǎn)入噴壺中。用噴壺 將0.5L羧甲基纖維素溶液噴在步驟(1)得到的白土包覆的尿素表面， 同時(shí)攪拌，進(jìn)行包衣然后將產(chǎn)品在100。C下烘干4h，保溫過程中不 斷攪拌。冷卻至室溫，得粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品顆粒直徑范圍為1-6um。
實(shí)施例5
(1) 稱取2.000Kg尿素置于電熱反應(yīng)釜中，用100ml蒸餾水 潤(rùn)濕表面，升溫至105。C，使尿素處于熔融狀態(tài)。投入2.000Kg羥基 磷酸鈣，保溫并攪拌60min，冷卻凝固后得到羥基磷酸鈣包覆的尿素。
(2) 稱取4.0Kg羧甲基纖維素(CM32)與30L蒸餾水混合， 攪拌溶解并加熱至100。C使其熔化，趁熱將液體轉(zhuǎn)入噴壺中。用噴壺 將3L羧甲基纖維素溶液對(duì)噴在步驟(1)得到的羥基磷酸鈣包覆的尿 素表面，同時(shí)攪拌，進(jìn)行包衣；然后將產(chǎn)品在120。C下烘干2h，保 溫過程中不斷攪拌。冷卻至室溫，得粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品顆粒直徑范圍 為1-6um。
實(shí)施例6
(1)稱取2.000Kg尿素置于電熱反應(yīng)釜中，用100ml蒸餾水 潤(rùn)濕表面，升溫至105。C，使尿素處于熔融狀態(tài)。投入2.000Kg重過磷酸鈣，保溫并攪拌15min，冷卻凝固后得到重過磷酸鈣包覆的尿素。 (2)稱取4.0Kg聚乙二醇(PEG)與20L蒸餾水混合，攪拌 溶解并加熱至100°C使其熔化，趁熱將液體轉(zhuǎn)入噴壺中。用噴壺將 0.6L PEG溶液噴在步驟(1)得到的重過磷酸鈣包覆的尿素表面，同 時(shí)攪拌，進(jìn)行包衣；然后將產(chǎn)品在10CrC下烘干2h，保溫過程中不 斷攪拌，冷卻至室溫，得粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品顆粒直徑范圍為1-6um。 產(chǎn)品顆粒直徑范圍為1-6um。
實(shí)施例7
(1) 稱取2.000Kg尿素置于電熱反應(yīng)釜中，用20ml蒸餾水潤(rùn) 濕表面，升溫至105°C，使尿素處于熔融狀態(tài)。投入1.000Kg沸石粉， 保溫并攪拌30min，冷卻凝固后得到沸石包覆的尿素。
(2) 稱取4.0Kg聚乙烯醇-淀粉(PVA-ST)與40L蒸餾水混合， 攪拌溶解并加熱至100。C使其熔化，趁熱將液體轉(zhuǎn)入噴壺中。用噴壺 將2L聚乙烯醇-淀粉溶液噴在步驟(1)得到的沸石包覆的尿素表面， 同時(shí)攪拌，進(jìn)行包衣；然后將產(chǎn)品在100°C下烘干2h，保溫過程中 不斷攪拌，冷卻至室溫，得粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品顆粒直徑范圍為1-6um。
實(shí)施例8
(1)稱取3.000Kg尿素置于電熱反應(yīng)釜中，用50ml蒸餾水潤(rùn) 濕表面，升溫至105°C，使尿素處于熔融狀態(tài)。投入1.000Kg硅藻土，
保溫并攪拌30min，冷卻凝固后得到硅藻土包覆的尿素。(2)稱取4.0Kg羧甲基纖維素(CM32)于與30L蒸餾水混合， 攪拌溶解并加熱至100。C使其熔化，趁熱將液體轉(zhuǎn)入噴壺中。用噴壺 將2L羧甲基纖維素溶液噴在步驟(1)得到的硅藻土包覆的尿素表面， 同時(shí)攪拌，進(jìn)行包衣；然后將產(chǎn)品在100。C下烘干2h，保溫過程中 不斷攪拌，冷卻至室溫，得粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品顆粒直徑范圍為1-6um。
實(shí)施例9
(1) 稱取4.000g尿素置于電熱反應(yīng)釜中，用100ml蒸餾水潤(rùn) 濕表面，升溫至105°C，使尿素處于熔融狀態(tài)。投入1.000Kg沸石粉， 保溫并攪拌30min，冷卻凝固后得到沸石包覆的尿素。
(2) 稱取6.0Kg羧甲基纖維素(CM32)與30L蒸餾水混合， 攪拌溶解并加熱至100。C使其熔化，趁熱將液體轉(zhuǎn)入噴壺中。用噴壺 將2L羧甲基纖維素溶液噴在步驟(1)得到的沸石包覆的尿素表面， 同時(shí)攪拌，進(jìn)行包衣；然后將產(chǎn)品在100。C下烘干2h，保溫過程中 不斷攪拌，冷卻至室溫，得粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品顆粒直徑范圍為1-6um。
實(shí)施例10
(1)稱取5.000g尿素置于電熱反應(yīng)釜中，用100ml蒸餾水潤(rùn) 濕表面,升溫至105。C，使尿素處于熔融狀態(tài)。投入1.000Kg沸石粉， 保溫并攪拌20min，冷卻凝固后得到沸石包覆的尿素。
稱取4.0Kg羧甲基纖維素鈉(CMC)與30L蒸餾水，攪拌溶解 并加熱至100。C使其熔化，趁熱將液體轉(zhuǎn)入噴壺中。用噴壺將2L羧甲基纖維素鈉溶液噴在步驟(1)得到的沸石包覆的尿素表面，同時(shí) 攪拌，進(jìn)行包衣；然后將產(chǎn)品在100°C下烘干2h，保溫過程中不斷
攪拌，冷卻至室溫，得粉末狀產(chǎn)品。產(chǎn)品顆粒直徑范圍為1-6um。
實(shí)施例11
用白土代替實(shí)施例1步驟(1)中的沸石，白土用量為1.000kg ， 其余同實(shí)施例1，得到的產(chǎn)品顆粒直徑范圍為1-6um。
實(shí)施例12
用硅藻土代替實(shí)施例1步驟(1)中的沸石，硅藻土用量為 1.000kg ，其余同實(shí)施例1，得到的產(chǎn)品顆粒直徑范圍為1-6um。
實(shí)施例13
用重過磷酸鈣代替實(shí)施例1步驟(1)中的沸石，重過磷酸鈣用 量為1.000kg ，其余同實(shí)施例1，得到的產(chǎn)品顆粒直徑范圍為1-6um。
實(shí)施例14
用羧甲基纖維素鈉(CMC)代替實(shí)施例1步驟(2)中的，羧甲 基纖維素鈉用量為3.000kg ，其余同實(shí)施例1，得到的產(chǎn)品顆粒直徑 范圍為1-6um。
12實(shí)施例1 5
用聚乙二醇(PEG)代替實(shí)施例1步驟(2)中的，聚乙二醇用 量為3.000kg ，其余同實(shí)施例1，得到的產(chǎn)品顆粒直徑范圍為1-6um。
實(shí)施例16
用聚乙烯醇-淀粉(PVA-ST)代替實(shí)施例1步驟(2)中的，聚乙 烯醇-淀粉用量為3.000kg ，其余同實(shí)施例1，得到的產(chǎn)品顆粒直徑范 圍為1-6um。
實(shí)施例1、 11 13產(chǎn)品的氮流失率曲線如圖2所示；實(shí)施例
1、 14 16產(chǎn)品的氮流失率曲線如圖3所示。
對(duì)照例
分別稱取1000kg、 2.000Kg、 3.000kg、 4.000kg和5.000kg尿
素置于50L電熱反應(yīng)釜中，用100ml蒸餾水潤(rùn)濕表面，升溫至105。C， 使尿素處于熔融狀態(tài)；分別投入1.000Kg沸石粉，保溫并攪拌30min， 冷卻凝固后得到沸石包覆的尿素，尿素與沸石的質(zhì)量比分別為1:1、 2:1、 3:1、 4:1和5:1。與未包裹的尿素，進(jìn)行氮流失率測(cè)試，結(jié)果如 圖1所示。
權(quán)利要求
1、一種高效包膜型控釋尿素，結(jié)構(gòu)包括內(nèi)層、中層及外層；其特征在于，內(nèi)層為尿素，中層為無(wú)機(jī)包覆材料，外層為有機(jī)物包衣材料；尿素、無(wú)機(jī)包覆材料與有機(jī)物包衣材料的重量比為1∶(0.2～1)∶(0.02～0.2)；所述的無(wú)機(jī)包覆材料選自沸石、羥基磷酸鈣、硅藻土、白土或重過磷酸鈣；所述的有機(jī)物包衣材料選自羧甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、聚乙二醇或聚乙烯醇-淀粉。
2、 權(quán)利要求1所述一種高效包膜型控釋尿素，其特征在于，顆粒直 徑范圍在1 6um。
3、 權(quán)利要求1所述一種高效包膜型控釋尿素，其特征在于，所述的 無(wú)機(jī)包覆材料為沸石。
4、 權(quán)利要求1所述一種高效包膜型控釋尿素，其特征在于，所述的 有機(jī)物包衣材料為羧甲基纖維素。
5、 權(quán)利要求1所述一種高效包膜型控釋尿素的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1) 將尿素加熱到100。C 120。C，使尿素處于熔融狀態(tài)，投 入無(wú)機(jī)包覆材料粉體，攪拌10 60min;尿素與無(wú)機(jī)包覆材料粉體的 重量比為1: ((D.2 1);(2) 將有機(jī)物包衣材料溶液噴到上述被無(wú)機(jī)材料包覆的尿素上，進(jìn)行包衣；在包衣過程中不斷攪拌，以保證包衣均勻并防止結(jié)塊; 尿素與有機(jī)包衣材料的重量比為1: (0.02 0.2)。
6、 權(quán)利要求5所述一種高效包膜型控釋尿素的制備方法，其特征在 于，所述步驟(1)中，在尿素加熱熔融前用水潤(rùn)濕尿素表面，尿素 與水的重量比為1: (0.01 0.1)。
7、 權(quán)利要求5所述一種高效包膜型控釋尿素的制備方法，其特征在 于，步驟(2)經(jīng)過包衣后的產(chǎn)品在90°C 120°C下保溫1 5小時(shí)烘干，同時(shí)不斷攪拌。
8、 權(quán)利要求7所述一種高效包膜型控釋尿素的制備方法，其特征在 于，步驟(2)中所述有機(jī)物包衣材料溶液的濃度為0.1 0.2kg/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及肥料領(lǐng)域，公開了一種高效包膜型控釋尿素，其結(jié)構(gòu)包括內(nèi)層、中層及外層；內(nèi)層為尿素，中層為無(wú)機(jī)包覆材料，外層為有機(jī)物包衣材料；尿素、無(wú)機(jī)包覆材料與有機(jī)物包衣材料的重量比為1∶(0.2～1)∶(0.02～0.2)。這種高效包膜型控釋尿素，氮的釋放速率穩(wěn)定，氮的流失速度降低，不僅能夠大大提高肥料的利用率，并且可以減輕或消除肥料污染，因此是一種環(huán)境友好的緩釋化肥。本發(fā)明還公開了這種高效包膜型緩釋尿素的制備方法。
文檔編號(hào)C05C9/00GK101503330SQ20091004716
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者余錫賓, 楊緒勇, 浦旭鑫 申請(qǐng)人:上海師范大學(xué)