專利名稱：一種環(huán)境友好的肥料包膜材料及制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包膜緩釋肥料的包膜材料制造方法，特別是一種環(huán)境友好的肥料 包膜材料及制造方法。
背景技術：
化學肥料是當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)資料之一，大量統(tǒng)計表明，肥料的投入占 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總投入的50%以上。由于化學肥料利用率低，不僅導致大量養(yǎng)分的損失，而且還污 染了生態(tài)環(huán)境。為提高化肥利用率，減輕施化肥過量造成的環(huán)境污染，發(fā)展可持續(xù)、高效農(nóng) 業(yè)已成為世界各國關注的問題。近年來，國內(nèi)外眾多學者相繼開展了關于包膜緩釋肥料的 研究工作。目前，已應用的肥料包膜材料可分為無機(礦)物粉末和有機高分子聚合物兩大 類。作為肥料包膜材料的無機(礦)物有硅、硫、石膏、磷酸鹽、沸石粉、硅藻土、膨潤土 等。例如，美國在19世紀20年代初首先研制成功硫磺包膜尿素(S⑶)，其包膜層由包硫?qū)印?密封層(石蠟-煤焦油)、撲粉層所組成。1983年鄭州工業(yè)大學以枸溶性鈣鎂磷肥為包裹層， 通過在包裹層中加入微肥及螯合劑、氮肥增效劑、農(nóng)藥等，以無機酸為粘結劑包裹而成的一 種植物營養(yǎng)復合體。無機(礦)物作為包膜材料的優(yōu)點是材料來源廣泛、價格低，肥料養(yǎng)分 釋放完了以后，殘留在土壤中空殼能夠自行破碎，不僅對土壤環(huán)境無污染而且還有改善土 壤結構、提供某些微量元素的作用；其缺點是緩釋效果差，養(yǎng)分含量低，未能真正達到緩釋 養(yǎng)分的目的。關于高分子聚合物包膜肥料的專利有很多，例如英國專利(GB2011367A)公開 了一種顆粒肥料包膜及其生產(chǎn)方法，其包膜材料是由聚烯烴或乙烯類樹脂構成。日本專利 (1279683)公開了一種顆粒肥料包膜及其制法，其包膜材料是由聚烯烴或乙烯與乙酸乙烯 酯共聚物和滑石粉所組成。美國在有機高分子聚合物包膜肥料的專利中作為包膜材料的物 質(zhì)主要有，用甲苯和硫酸處理松香所得的蠟狀物，乙烯與甲基丙烯酸的共聚物，醇酸樹脂與 不飽和油酯的共聚物，聚脲氨基甲酸酯和異氰酸酯等。有機高分子聚合物作為包膜材料大 多以苯類和有機氯作為溶劑，不僅污染環(huán)境，價格昂貴，生產(chǎn)工藝復雜，而且更為嚴重的是， 此類包膜肥料養(yǎng)分釋放殆盡以后，殘留在土壤中的有機高分子聚合物降解緩慢甚至不降 解，長期下去，會破壞土壤結構對農(nóng)作物生長造成不利的影響?，F(xiàn)在美國、日本等學者通過 添加光敏劑(主要成分為醋酸鐵)的方法，以此加快膜材料在自然環(huán)境中的降解速度，不僅 工藝使包膜工藝更加復雜，而且又增加了膜材料的成本。當前，開發(fā)出來源廣泛、價格低廉、 緩釋效果好、對環(huán)境無污染的包膜材料成為生產(chǎn)的急需。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)境友好的肥料包膜材料及制造方法。利用草炭或碳化 稻殼的吸附性及其富含多種營養(yǎng)元素的特性，聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮和聚乳酸(殼聚 糖)的粘結性及成膜性，同時加入調(diào)理劑甲醛和過磷酸鈣，通過共混聚合技術制成顆粒肥料的包膜材料。養(yǎng)分緩釋效果好，原材料來源廣泛，成本低廉，在生產(chǎn)和應用過程中對環(huán)境友 好。本發(fā)明的技術方案內(nèi)容如下
1.環(huán)境友好的肥料包膜材料組分及重量比例如下
聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮6-10，
聚乳酸或殼聚糖2_5，
甲醛(濃度；35%-37%) 1-4,
草炭或碳化稻殼2_6，
磷酸二氫鈣或硅酸鈣0. 5-2，
油母頁巖灰渣或高爐鋼渣2_6，
蒸餾水67-86. 5。.環(huán)境友好的肥料包膜材料制造方法如下
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中，按包膜材料組分加入重量比6-10 的聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮、重量比2-5的聚乳酸或殼聚糖，加入重量比1-4的甲醛(濃 度35%-37%)，加入重量比67-86. 5的蒸餾水，攪拌下加熱到90-95°C，恒溫反應時間為6(Γ90 分鐘，待完全溶解，冷卻到60-70°C ；再加入重量比2-6的粒徑為0. 0308mm -0. 0740mm的草 炭或碳化稻殼、重量比0. 5-2的磷酸二氫鈣或硅酸鈣，把溫度升高到80-90°C，轉(zhuǎn)速為每分 鐘100轉(zhuǎn)攪拌30 60分鐘，加入重量比2-6的粒徑為0. 0308mm -0. 0740mm油母頁巖灰渣或 高爐鋼渣，溫度保持在80-90°C，轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌3(Γ60分鐘，即成環(huán)境友好型肥料 包膜材料。利用轉(zhuǎn)鼓或流化床工藝將包膜材料包覆到顆粒肥料上，制成包膜緩釋肥料。包 膜材料與被包膜肥料的重量比例為5-7 :100。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點
1.本發(fā)明采用來源廣泛、價格低廉、對環(huán)境友好的無機物和有機高分子聚合物作為合 成包膜材料的原材料，避免了單一材料作為包膜材料的缺點。包膜材料與被包膜肥料的重 量比例為5-7:100，則每噸肥料包膜材料成本僅為200-300元，大大降低了包膜緩釋肥料的 成本。2.本發(fā)明的環(huán)境友好型包膜材料黏度適中、霧化效果好，包膜過程中不易粘連、成 膜效果好、包膜完整，養(yǎng)分緩釋效果好。3.膜材料生產(chǎn)過程中，不使用有機溶劑，肥料包膜過程中工藝要求簡單，膜材料 生產(chǎn)和肥料包膜過程對周圍環(huán)境無污染；包膜材料在土壤中經(jīng)過一個生長季后能夠自行破 碎、降解，包膜材料及其降解產(chǎn)物又是土壤優(yōu)良的改良劑，不會對土壤環(huán)境造成二次污染。4.田間作物試驗表明，與當前現(xiàn)有的包膜緩釋肥料相比本發(fā)明的包膜緩釋肥料對 養(yǎng)分緩釋效果和抑制氮素揮發(fā)效果明顯，作物(辣椒和玉米)增產(chǎn)肥料利用率提高15%以上。
具體實施例方式
實施例1
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中加入聚乙烯醇6g和聚乳酸2g，濃度 為37%甲醛溶液lg，蒸餾水86. 5g，在攪拌下加熱到90°C，反應時間為60分鐘，完全溶解，冷 卻到60°C ；加入粒徑為0. 0308mm草炭2g，磷酸二氫鈣0. 5g，把溫度升高到80°C，攪拌器轉(zhuǎn) 速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，加入粒徑為0. 0308mm油母頁巖灰渣2 g，加熱到80°C，攪拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用轉(zhuǎn)鼓工藝將包 膜材料包覆到顆粒肥料上，制成包膜緩釋肥料。包膜材料與被包膜肥料的重量比例為5-7 100。實施例2
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中加入聚乙烯醇8g和殼聚糖3g，濃度 為36%甲醛溶液lg，蒸餾水81 g，在攪拌下加熱到90°C，反應時間為60分鐘，完全溶解，冷 卻到60°C ；加入粒徑為0. 0308mm碳化稻殼3g，硅酸鈣lg，把溫度升高到80°C加速攪拌30 分鐘，加入粒徑為0. 0308mm高爐鋼渣3 g，加熱到80°C，轉(zhuǎn)速每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即 成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用轉(zhuǎn)鼓工藝將包膜材料包覆到顆粒肥料上，制成包膜緩釋 肥料。包膜材料與被包膜肥料的重量比例為5-7 :100。 實施例3
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中加入聚乙烯吡咯烷酮7g和聚乳酸 3. 5g，濃度為35%甲醛溶液2g，蒸餾水79 g，在攪拌下加熱到90°C，反應時間為60分鐘，完 全溶解，冷卻到60°C ；加入粒徑為0. 0308mm草炭4g，磷酸二氫鈣1. 5g，把溫度升高到80°C 攪拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，加入粒徑為0. 0308mm油母頁巖灰渣3g，加熱到 80°C，攪拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用轉(zhuǎn)鼓 工藝將包膜材料包覆到顆粒肥料上，制成包膜緩釋肥料。包膜材料與被包膜肥料的重量比 例為 5-7 =IOOo 實施例4
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中加入聚乙烯吡咯烷酮6. 5g和殼聚糖 3. 5g，濃度為37%甲醛溶液2. 5g，蒸餾水83g，在攪拌下加熱到90°C，反應時間為60分鐘， 完全溶解，冷卻到60°C ；加入粒徑為0. 0308mm碳化稻殼2. 5g，硅酸鈣0. 5g，把溫度升高到 80°C攪拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，加入粒徑為0. 0508mm高爐鋼渣1. 5g，加熱到 80°C攪拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用轉(zhuǎn)鼓工 藝將包膜材料包覆到顆粒肥料上，制成包膜緩釋肥料。包膜材料與被包膜肥料的重量比例 為 5-7 =IOOo實施例5
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸燒瓶中加入聚乙烯醇IOg和聚乳酸5g，濃度為 35%甲醛溶液4g，蒸餾水72g，在攪拌下加熱到90°C，反應時間為60分鐘，完全溶解，冷卻到 600C ；加入粒徑為0. 0508mm草炭6g，磷酸二氫鈣2g，把溫度升高到80°C攪拌器轉(zhuǎn)速為每分 鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，加入粒徑為0. 0308mm油母頁巖灰渣6g，加熱到80°C，攪拌器轉(zhuǎn)速為 每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用轉(zhuǎn)鼓工藝將包膜材料包覆 到顆粒肥料上，制成包膜緩釋肥料。包膜材料與被包膜肥料的重量比例為5-7 :100。實施例6
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中加入聚乙烯醇9g和殼聚糖4g，濃度 為36%甲醛溶液3g，蒸餾水72ml，在攪拌下加熱到90°C，反應時間為60分鐘，完全溶解，冷 卻到60°C ；加入粒徑為0. 0508mm碳化稻殼5g，硅酸鈣2g，把溫度升高到80°C，攪拌器轉(zhuǎn)速每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，加入粒徑為0. 0508mm高爐鋼渣5g，加熱到80°C，攪拌器轉(zhuǎn)速每 分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用轉(zhuǎn)鼓工藝將包膜材料包覆到 顆粒肥料上，制成包膜緩釋肥料。包膜材料與被包膜肥料的重量比例為5-7 :100。實施例7
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中加入聚乙烯吡咯烷酮8g和聚乳酸 5g，濃度為37%甲醛溶液4g，蒸餾水72g，在攪拌下加熱到90°C，反應時間為60分鐘，完全溶 解，冷卻到60°C ；加入粒徑為0. 0308mm草炭4g，磷酸二氫鈣2g，把溫度升高到80°C攪拌器 轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，加入粒徑為0. 0308mm油母頁巖灰渣5g，加熱到80°C，攪 拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用轉(zhuǎn)鼓工藝將包 膜材料包覆到顆粒肥料上，制成包膜緩釋肥料。包膜材料與被包膜肥料的重量比例為5-7 100。 實施例8
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中加入聚乙烯吡咯烷酮IOg和殼聚糖 5g，濃度為35%甲醛溶液3g，蒸餾水72. 5g，在攪拌下加熱到90°C，反應時間為60分鐘，完全 溶解，冷卻到60°C ；加入粒徑為0. 0608mm碳化稻殼4. 5g，硅酸鈣2g，把溫度升高到80°C攪 拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，加入粒徑為0. 0608mm高爐鋼渣3g，加熱到80°C，攪 拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用轉(zhuǎn)鼓工藝將包 膜材料包覆到顆粒肥料上，制成包膜緩釋肥料。包膜材料與被包膜肥料的重量比例為5-7 100。實施例9
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中加入聚乙烯吡咯烷酮IOg和殼聚糖 5g，濃度為36%甲醛溶液4g，蒸餾水67g，在攪拌下加熱到90°C，反應時間為60分鐘，完全溶 解，冷卻到60°C ；加入粒徑為0. 074mm碳化稻殼6g，硅酸鈣2g，把溫度升高到80°C攪拌器轉(zhuǎn) 速每分鐘為100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，加入粒徑為0. 074mm高爐鋼渣6g，加熱到80°C，攪拌器轉(zhuǎn) 速每分鐘為100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用轉(zhuǎn)鼓工藝將包膜材料 包覆到顆粒肥料上，制成包膜緩釋肥料。包膜材料與被包膜肥料的重量比例為5-7 :100。實施例10
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中加入聚乙烯醇9g和殼聚糖5g，濃度 為37%甲醛溶液3g，蒸餾水73g，在攪拌下加熱到90°C，反應時間為60分鐘，完全溶解，冷卻 到60°C ；加入粒徑為0. 074mm碳化稻殼6g，硅酸鈣2g，把溫度升高到80°C攪拌器轉(zhuǎn)速為每 分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，加入粒徑為0. 074mm高爐鋼渣2g，加熱到80°C，攪拌器轉(zhuǎn)速每分 鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用轉(zhuǎn)鼓工藝將包膜材料包覆到顆 粒肥料上，制成包膜緩釋肥料。包膜材料與被包膜肥料的重量比例為5-7 :100。 實施例11
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中加入聚乙烯吡咯烷酮9. 5g和聚乳酸 4. 5g，濃度為35%甲醛溶液3. 5g，蒸餾水70g，在攪拌下加熱到95°C，反應時間為60分鐘， 完全溶解，冷卻到70°C ；加入粒徑為0. 0408mm草炭5. 5g，磷酸二氫鈣1. 5g，把溫度升高到90°C攪拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，加入粒徑為0. 0308mm油母頁巖灰渣5. 5g，加 熱到90°C，攪拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用 轉(zhuǎn)鼓工藝將包膜材料包覆到顆粒肥料上，制成包膜緩釋肥料。包膜材料與被包膜肥料的重 量比例為5-7 =IOO0 實施例12
在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中加入聚乙烯醇IOg和殼聚糖5g，濃度 為37%甲醛溶液4g，蒸餾水67g，在攪拌下加熱到95°C，反應時間為90分鐘，完全溶解，冷卻 到70°C;加入粒徑為0. 0308mm碳化稻殼6g，硅酸鈣2g，把溫度升高到90°C攪拌器轉(zhuǎn)速每分 鐘100轉(zhuǎn)攪拌60分鐘，加入粒徑為0. 0308mm高爐鋼渣6g，加熱到90°C，攪拌器轉(zhuǎn)速每分鐘 100轉(zhuǎn)攪拌30分鐘，即成環(huán)境友好型包膜材料。然后利用轉(zhuǎn)鼓工藝將包膜材料包覆到顆粒 肥料上，制成包膜緩釋肥料。包膜材料與被包膜肥料的重量比例為5-7 :100。辣椒田間肥效試驗
辣椒品種牛角椒2號。試驗在沈陽農(nóng)業(yè)大學科學研究基地進行，設常規(guī)施肥、等養(yǎng)分量 包膜肥料、養(yǎng)分減少20%的包膜肥料三個處理，每一處理重復3次。田間觀察發(fā)現(xiàn)，在整個 生長期包膜肥料處理，辣椒長勢良好，未出現(xiàn)脫肥現(xiàn)象；而常規(guī)施肥處理在生育中期，明顯 養(yǎng)分供應不足，植株弱小，葉片變黃，到生育后期脫肥嚴重，產(chǎn)量降低。統(tǒng)計辣椒總產(chǎn)量時， 包膜肥料、養(yǎng)分減少20%的處理分別比對照增產(chǎn)了 20%和5%。試驗證明，用該環(huán)境友好型 物包膜材料制成的包膜緩釋肥料，具有延緩養(yǎng)分釋放，增加作物產(chǎn)量，提高肥料利用率的作 用。
權利要求
1.一種環(huán)境友好的肥料包膜材料，其特征是所含材料組分及重量比如下 聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮6-10，聚乳酸或殼聚糖2_5， 甲醛(濃度；35%-37%) 1-4, 草炭或碳化稻殼2_6， 磷酸二氫鈣或硅酸鈣0. 5-2， 油母頁巖灰渣或高爐鋼渣2_6， 蒸餾水67-86. 5。
2.一種如權利要求1所述的環(huán)境友好的肥料包膜材料的制造方法，其特征是 在裝有攪拌器、冷凝器、溫度計的三頸磨口燒瓶中，按包膜材料組分加入重量比6-10的聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮、重量比2-5的聚乳酸或殼聚糖，加入重量比1-4的甲醛 (濃度35%-37%)，加入重量比67-86. 5的蒸餾水，攪拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)，攪拌加熱到 90-95°C，恒溫反應時間為6(Γ90分鐘，待完全溶解，冷卻到60-70°C ；再加入重量比2_6的 粒徑為0. 0308mm -0. 0740mm的草炭或碳化稻殼、重量比0. 5-1的磷酸二氫鈣或硅酸鈣，把 溫度升高到80-90°C，攪拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)，攪拌3(Γ60分鐘，加入重量比2_6的粒徑 為0. 0308mm-0. 0740mm油母頁巖灰渣，溫度保持在80_90°C，攪拌器轉(zhuǎn)速為每分鐘100轉(zhuǎn)，攪 拌3(Γ60分鐘，即成環(huán)境友好的肥料包膜材料。
全文摘要
本發(fā)明是一種環(huán)境友好的肥料包膜材料及制造方法，它是由聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮、聚乳酸或殼聚糖、甲醛、草炭或碳化稻殼、磷酸二氫鈣或硅酸鈣、油母頁巖灰渣或高爐鋼渣和蒸餾水等物質(zhì)采用有機高分子聚合共混反應技術制備的。田間試驗表明，與當前現(xiàn)有的包膜緩釋肥料相比本發(fā)明的包膜緩釋肥料對養(yǎng)分緩釋效果和抑制氮素揮發(fā)效果明顯，肥料利用率提高15%以上。膜材料生產(chǎn)過程中，不使用有機溶劑，肥料包膜工藝要求簡單，膜材料生產(chǎn)和肥料包膜過程對周圍環(huán)境無污染；包膜材料在土壤中經(jīng)過一個生長季后能夠自行破碎、降解，包膜材料及其降解產(chǎn)物又是土壤優(yōu)良的改良劑，不會對土壤環(huán)境造成二次污染。具有廣闊的應用前景。
文檔編號C05G3/00GK102126890SQ20111002406
公開日2011年7月20日 申請日期2011年1月21日 優(yōu)先權日2011年1月21日
發(fā)明者于洋, 孟祥東, 張玉玲, 張玉龍, 楊宇, 汪景寬, 王劍, 虞娜, 鄒洪濤, 韓艷玉, 黃毅 申請人:沈陽農(nóng)業(yè)大學