一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥及其制備方法，屬于肥料【技術(shù)領(lǐng)域】。其制備方法包括以下步驟：(1)制備全營養(yǎng)肥芯；(2)制備保水型可降解包膜液：將硫磺在熔融于高速剪切攪拌機(jī)中，加入氨基樹脂和膜改良劑后加熱，攪拌加入保水劑，攪拌至形成穩(wěn)定的保水型可降解包膜液；(3)預(yù)熱全營養(yǎng)肥芯；(4)包膜：制備保水型可降解包膜液涂覆在預(yù)熱后全營養(yǎng)肥芯的表面上。本發(fā)明制備的機(jī)施包膜肥營養(yǎng)全面、價格低廉、可降解、可機(jī)施，且具有保水、改土等功能，可以施用于我國西北干旱地區(qū)的大田作物。
【專利說明】一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及肥料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥及其 制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，緩控釋肥料是農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向，其優(yōu)點尤其體現(xiàn)在減少施肥頻次方面，隨著 我國土地集約化的發(fā)展，對于種植管理成本的要求越來越苛刻，現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)方面的技術(shù)也 能朝著這一方向在發(fā)展，比如耕作機(jī)械化，因此種植大田作物的農(nóng)戶對于能和種子同播的 緩控釋肥的需求程度不斷增加。
[0003] 包膜肥能夠?qū)⒎柿橡B(yǎng)分包裹在防水惰性的膜材料里面，從而達(dá)到延緩、控制肥料 養(yǎng)分的釋放的效果。目前國內(nèi)市面上應(yīng)用的主要機(jī)施包膜肥包括硫包衣尿素、脲醛樹脂包 膜肥、高聚合度的樹脂包膜肥。這些肥料在制造和使用的過程中存在以下幾個問題：硫包 衣尿素養(yǎng)分太過于單一，無法提供全面的營養(yǎng)；脲醛樹脂包膜肥會釋放游離的甲醛，在運輸 和貯存的過程中會危害人體健康；樹脂包膜肥雖然具有良好的防水性、耐磨性好、緩釋時間 長、控釋效果好等優(yōu)點，但是價格過高，許多含苯的，高聚合度的樹脂材料不能在土壤中降 解，影響土壤環(huán)境，而且許多樹脂材料在包膜的過程中需要借助易揮發(fā)有毒的鹵化有機(jī)物 為溶劑，增加了回收溶劑的設(shè)備成本，若回收不徹底還會造成人體危害；除此之外，由于造 粒的肥芯抗壓性差，或是包膜不牢，包膜不均勻，在運輸、貯存的過程中容易脫粉、吸潮而板 結(jié)，堵塞種肥同播機(jī)的肥料出口；緩釋性差的肥料在土壤中前期養(yǎng)分釋放過多易造成燒苗 危害。
[0004] 申請?zhí)枮?00610088270. 8的專利公開的緩釋肥所采用的薄膜材料的制備方法 為：熔融硫磺及環(huán)氧樹脂、聚氨酯、酚醛樹脂等熱固性樹脂，熱塑性樹脂如聚烯烴、聚氯乙 烯，和順丁橡膠、天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、丁苯橡膠等材料得到聚合物含硫混合物膜層。 具體為：先將硫磺在150°C下熔融，然后加入聚合物溶液混合后或者其組分分別噴涂在肥 料顆粒表面。此方法采用的樹脂所需成本高，不利于工業(yè)生產(chǎn)。
[0005] 申請?zhí)枮?00510095392. 5的專利公開了一種改進(jìn)硫復(fù)合包膜型緩釋肥料，該肥 料的制備方法是先用硫磺包膜肥料顆粒，然后在此基礎(chǔ)上包一層非極性低分子有機(jī)物或非 極性聚合物，如蠟、聚丁二烯、聚異戊二烯等，最后再包一層高極性聚合物，如熱固性聚合物 或熱塑性聚氨酯。此方法制備過程中需進(jìn)行三次包膜過程，生產(chǎn)工藝繁雜；且還需要高聚合 物的包膜層，其施用后對環(huán)境易造成負(fù)面影響。
[0006] 申請?zhí)枮?01310160431. X的專利公開了一種可降解樹脂包膜緩控釋肥生產(chǎn)工 藝。該工藝采用桐油、脲醛樹脂、熱塑性樹脂、熱固性樹脂、聚丙酰胺、改性淀粉、聚乙烯醇為 原材料，加熱混合形成包膜材料。該發(fā)明中所用的淀粉和桐油太容易被土壤微生物降解，直 接影響?zhàn)B分的長效性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施 包膜肥及其制備方法，通過分別制備全營養(yǎng)肥芯及包膜液，并將包膜液涂覆在全營養(yǎng)肥芯 上得到全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥。
[0008] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0009] 一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥，所述機(jī)施包膜肥由全營養(yǎng)肥芯和包裹在 核芯表面的硫磺-氨基樹脂包膜層組成，按重量百分比計，所述硫磺-氨基樹脂包膜層占所 述機(jī)施包膜肥的3% -10%，所述全營養(yǎng)肥芯由含大量元素肥料、含中量元素的鈣鎂磷肥、 氨基酸絡(luò)合的微量元素、粘結(jié)劑、增效助劑組成；所述硫磺-氨基樹脂包膜層由硫磺、氨基 樹脂、保水劑和膜改良劑組成。
[0010] 一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥的制備方法，包括以下步驟：
[0011] ⑴制備全營養(yǎng)肥芯；將含大量元素的化肥原料、含中量元素的鈣鎂磷肥、以氨基 酸螯（絡(luò)）合的微量元素、粘結(jié)劑、增效助劑通過高塔造粒工藝配制而成；
[0012] (2)制備保水型可降解包膜液：將硫磺在120-140°C下完全熔融于高速剪切攪拌 機(jī)中，分別依次加入氨基樹脂和膜改良劑，整個體系在120-140°C下加熱，以200-300轉(zhuǎn)/ 分鐘的攪拌速度攪拌5-15分鐘，添加保水劑，以200-300轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度攪拌5-15分 鐘，形成穩(wěn)定的保水型可降解包膜液；硫磺的熔點為120°C，整個體系在120-140 °C下加熱， 是為了保證其充分熔化為流體態(tài)。使用所述高速剪切攪拌機(jī)是為了保證不同物料混合、溶 解、分散、細(xì)化，得到的包膜液流動性好，便于噴涂。
[0013] (3)預(yù)熱：將步驟（1)制備的全營養(yǎng)肥芯在轉(zhuǎn)鼓或包衣鍋或流化床預(yù)熱；
[0014] (4)包膜：將保水型可降解包膜液涂覆在經(jīng)步驟（3)預(yù)熱的全營養(yǎng)肥芯的表面上， 干燥、冷卻后形成硫磺-氨基樹脂包膜層制得全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥。
[0015] 步驟（1)中制備的全營養(yǎng)肥芯的組分按重量百分比計為：含大量元素的化肥原料 10-60%、含中量元素的鈣鎂磷肥5-40%、以氨基酸螯（絡(luò)）合的微量元素5-20%、粘結(jié)劑 1-30%、增效助劑1-40%。
[0016] 按重量百分比計，所述含大量元素的化肥原料中的氮（總氮）、磷（P2O5)和鉀（K 2O) 分別占全營養(yǎng)肥芯的15-20%、8-16%和15-20% ;所述以氨基酸螯（絡(luò)）合的微量元素包 括以氨基酸螯（絡(luò)）合鋅、硼、錳、銅、鐵，所述以氨基酸螯（絡(luò)）合的微量元素按重量百分 比計，分別均占全營養(yǎng)肥芯的1/1000?2/1000,提供了全面的微量營養(yǎng)元素；
[0017] 所述粘結(jié)劑選自蒙脫石、硅藻土、高嶺土、凹凸棒土、二氧化硅、硅藻土、滑石粉中 的一種或者多種，粒徑為200-400目；優(yōu)選蒙脫石和硅藻土，粒徑優(yōu)選400目，小粒徑具有較 高的比表面積，加之材料本身的多孔隙結(jié)構(gòu)能夠促使多種營養(yǎng)成分牢固地結(jié)合，為后面的 覆膜又提供了較多的附著位點。
[0018] 所述增效助劑選自海藻酸、海藻酸鈉、海藻酸鉀、腐殖酸、黃腐酸、黃腐酸鉀中的一 種或者多種。優(yōu)選黃腐酸鉀，黃腐酸鉀能夠促進(jìn)植物根系吸收營養(yǎng)元素，同時具有改土、抗 逆的一系列調(diào)節(jié)功能。
[0019] 按重量百分比計，所述保水型可降解包膜液的組分為：硫磺30-70%、氨基樹脂 20-70%、膜改良劑10-30 %和保水型材料5-20%。優(yōu)選的，所述保水型可降解包膜液的組 分（按重量百分比計）為：硫磺40-60%、氨基樹脂20-40%、膜改良劑10-20%和保水型材 料 10-20 %〇
[0020] 優(yōu)選的，所述硫磺純度大于99%，熔點為114°C，高純度的硫磺冷卻后有更好的防 水性。
[0021] 所述氨基樹脂選自尿醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、苯胺甲醛樹脂的一種或多種。優(yōu) 選三聚氰胺甲醛樹脂，粒徑小于20-40nm，含氮量大于54%，冷水不溶氮含量大于30%。優(yōu) 選的冷水不溶氮含量為40 %，游離醛小于0. 5 %。粒徑越小混合時越均勻，含氮量高可以增 加氮素養(yǎng)分，冷水不溶氮能夠起到一定時間的緩釋，冷水可溶性氮又可以滿足作物短期的 需要，游離醛含量越低越安全。
[0022] 所述膜改良劑選自聚醋酸乙烯脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、丙烯酸樹脂、聚乙烯 醇中一種或多種，優(yōu)選聚醋酸乙烯脂，粘度大于5000Pa · s，拉伸強(qiáng)度大于34MPa。
[0023] 所述保水劑為礦物型或有機(jī)高分子型，所述礦物型選自高嶺土、蒙脫石、硅藻土、 二氧化硅硅膠的一種或多種，高分子型選自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯 酸銨的一種或多種。優(yōu)選硅藻土和聚丙烯酸的混合物，粒徑在5微米以下，優(yōu)選粒徑為1-2 微米。硅藻土具有良好的調(diào)濕性，并且可以依據(jù)環(huán)境的變化調(diào)節(jié)包膜層的水分，另外其多孔 結(jié)構(gòu)能夠吸附三聚氰胺甲醛樹脂中釋放出來的游離甲醛，聚丙烯酸含大量酰胺和羧基親水 基團(tuán)，利用內(nèi)部離子和基團(tuán)與水溶液相關(guān)成分的濃度之差產(chǎn)生的滲透壓及高分子電解質(zhì)與 水的親和力而可大量吸水。
[0024] 優(yōu)選的，步驟（4)中的包膜過程可在包衣鍋或轉(zhuǎn)鼓或流化床中進(jìn)行；將保水型可 降解包膜液采用高壓噴霧器噴涂或雙流噴嘴噴涂或直接倒入的方式涂覆在預(yù)熱至70-80°C 全營養(yǎng)肥芯的表面上。
[0025] 所述的一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥在灌溉施肥中應(yīng)用。
[0026] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果如下：
[0027] 1、營養(yǎng)全面、保水型和緩釋效果好、可降解
[0028] 本發(fā)明通過高塔造粒工藝將含大量元素的化肥原料、含中量元素的媽鎂磷肥、以 氨基酸螯（絡(luò)）合的微量元素、粘結(jié)劑、增效助劑制備成營養(yǎng)全面的肥芯。首先，營養(yǎng)比例 適合西北地區(qū)大田作物，如玉米、小麥的生長需要。其次，肥芯內(nèi)含有粘結(jié)劑和增效劑，能夠 提高養(yǎng)分的吸收，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高包膜的附著力。
[0029] 米用硫橫、氣基樹脂、I旲改良劑、保水劑制備的硫橫_氣基樹脂包I旲材料防水性 好，因此緩釋效果更好。同時，其也容易降解。此外，氨基樹脂中的氮還能提供緩釋養(yǎng)分；硫 磺能為土壤提供營養(yǎng)，分解后轉(zhuǎn)化為硫酸提高土壤局部養(yǎng)分利用率，保水劑可以吸附土壤 中重金屬，用于干旱地區(qū)持續(xù)釋放養(yǎng)分，改善土壤結(jié)構(gòu)。
[0030] 2、無毒、對環(huán)境無污染、操作簡單，適合產(chǎn)業(yè)化
[0031] 氨基樹脂可以很好地溶解于乙醇溶劑中，操作過程中無毒，乙醇易在加熱后易揮 發(fā)。本發(fā)明包膜過程只需進(jìn)行一次，生產(chǎn)簡單，易操作，適合工業(yè)化生產(chǎn)。在硫磺的基礎(chǔ)上 進(jìn)行改性，而不需要高聚合物的包膜層，施用后無環(huán)境負(fù)面影響。
[0032] 3、硫磺-氨基樹脂包膜材料成本低、韌性和塑性高，防水性、穩(wěn)定性好
[0033] 本發(fā)明所采用的硫磺-氨基樹脂材料價格都比較低。本發(fā)明所添加的膜改良劑和 保水劑能提尚硫橫和氣基樹脂的混合有良好的分散效果，能夠提尚硫橫 -氣基樹脂包I旲材 料的韌性和塑性，同時也能提高硫磺-氨基樹脂包膜材料的防水性、抗壓性、延展性和穩(wěn)定 性，所述肥料可機(jī)施，所添加的氨基樹脂中甲醛的釋放也進(jìn)一步降低。此外，保水、保肥、保 溫效果好，為作物提供良好的生長環(huán)境。

【具體實施方式】
[0034] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實施例表達(dá)的范圍。
[0035] 本發(fā)明中所制備的機(jī)施包膜肥的緩釋性能按控釋肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（HG/T3931 - 2007) 來測定。即在25°C的條件下，采用水浸泡法根據(jù)已累積養(yǎng)分釋放率達(dá)到80%所需天數(shù)來表 示養(yǎng)分釋放期。
[0036] 實施例1
[0037] (1)制備全營養(yǎng)肥芯：
[0038] 原料用量以一千份成品的質(zhì)量來記，
[0039] 尿素 300份 磷一銨 240份 氯化鉀 260份 鈣鎂磷肥 50份 氨基酸螯（絡(luò)）合鋅、硼、錳、銅、鐵 50份 黃腐酸鉀 50份 蒙脫石 50份
[0040] 其中，蒙脫土的粒徑為400目，上述原料充分混合后通過高塔造粒工藝制得全營 #月巴&〇
[0041] (2)制備保水型可降解包膜液：
[0042] 以100份包膜液的質(zhì)量來記，將40g硫磺在120°C下完全熔融于高速剪切攪拌機(jī) 中，分別依次添加40g三聚氰胺甲醛樹脂、IOg聚醋酸乙烯酯，于120°C下繼續(xù)加熱，以200 轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度，攪拌5分鐘，然后添加5g娃藻土和5g聚丙稀酸，以200轉(zhuǎn)/分鐘的 攪拌速度，攪拌5分鐘，形成穩(wěn)定的包膜液；
[0043] (3)預(yù)熱、包膜：
[0044] 將步驟（1)制備的全營養(yǎng)肥芯50kg裝入流化床內(nèi)，開機(jī)預(yù)熱到80°C，將步驟⑵ 制備的熔融保水型可降解包膜液通過雙流體噴頭噴涂到全營養(yǎng)肥芯顆粒表面，噴涂速度為 500g/min，噴涂8分鐘，同時鼓吹熱風(fēng)進(jìn)行干燥，熱風(fēng)溫度為90°C，冷卻后制備得到全營養(yǎng) 保水型可降解的機(jī)施包膜肥，標(biāo)記為16-12-15。
[0045] 實施例1所制備的全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥按控釋肥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（HG/ T3931 - 2007)測定后發(fā)現(xiàn)其養(yǎng)分釋放期為60天，按照同樣的標(biāo)準(zhǔn)測定普通的硫磺機(jī)施包 膜肥發(fā)現(xiàn)其養(yǎng)分釋放期只能達(dá)到30天左右。
[0046] 以實施例1制備的樣品肥（16-12-15)和普通的同NPKS養(yǎng)分的硫磺機(jī)施包膜肥對 比，小區(qū)種植玉米，每個小區(qū)面積為100m 2,每個小區(qū)施用8kg，都采用機(jī)施的方式，并且每次 澆等量的水，分析時采集20cm層土壤樣，得到的農(nóng)化試驗效果如下表：
[0047]

【權(quán)利要求】
1. 一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥，其特征在于，所述機(jī)施包膜肥由全營養(yǎng)肥 芯和包裹在核芯表面的硫磺-氨基樹脂包膜層組成，按重量百分比計，所述硫磺-氨基樹脂 包膜層占所述機(jī)施包膜肥的3 % -10 %，所述全營養(yǎng)肥芯由含大量元素肥料、含中量元素的 鈣鎂磷肥、氨基酸絡(luò)合的微量元素、粘結(jié)劑、增效助劑組成；所述硫磺-氨基樹脂包膜層由 硫磺、氨基樹脂、保水劑和膜改良劑組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥的制備方法，其特征 在于，包括以下步驟： (1) 制備全營養(yǎng)肥芯：以大量元素肥料、鈣鎂磷肥、氨基酸絡(luò)合微量元素、粘結(jié)劑、增效 助劑為原料，通過高塔造粒工藝制成肥芯； (2) 制備保水型可降解包膜液：將硫磺在120-140°C下熔融于高速剪切攪拌機(jī)中，分別 加入氨基樹脂和膜改良劑，混合后在120-140°C下加熱，以200-300轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度攪 拌5-15分鐘，添加保水劑，以200-300轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度攪拌5-15分鐘，形成穩(wěn)定的保 水型可降解包膜液； (3) 預(yù)熱：將步驟（1)制備的全營養(yǎng)肥芯預(yù)熱； (4) 包膜：將保水型可降解包膜液涂覆在經(jīng)步驟（3)預(yù)熱的全營養(yǎng)肥芯的表面上，干燥 后得到全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥的制備方法，其 特征在于，步驟（1)中制備的全營養(yǎng)肥芯的組分按重量百分比計為：含大量元素的化肥 原料10-60%、含中量元素的鈣鎂磷肥5-40%、以氨基酸絡(luò)合的微量元素5-20%、粘結(jié)劑 1-30%、增效助劑1-40%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥的制備方法，其特征 在于，按重量百分比計，所述含大量元素的化肥原料中的氮、磷（P205)和鉀（K20)分別占全 營養(yǎng)肥芯的15-20%、8-16%和15-20%;所述以氨基酸螯（絡(luò)）合的微量元素包括以氨基酸 螯（絡(luò)）合鋅、硼、錳、銅、鐵，微量元素按重量百分比計，分別均占全營養(yǎng)肥芯的1/1000? 2/1000 ;所述粘結(jié)劑選自蒙脫石、硅藻土、高嶺土、凹凸棒土、二氧化硅、硅藻土、滑石粉中 的一種或者多種，粒徑為200-400目；所述增效助劑選自海藻酸、海藻酸鈉、海藻酸鉀、腐殖 酸、黃腐酸、黃腐酸鉀中的一種或者多種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項所述的一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥的制備方 法，其特征在于，按重量百分比計，所述保水型可降解包膜液的組分為：硫磺30-70%、氨基 樹脂20-70%、膜改良劑10-30 %和保水型材料5-20%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥的制備方法，其特征 在于，所述硫磺純度大于99 %。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥的制備方法，其特征 在于，所述氨基樹脂選自尿醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、苯胺甲醛樹脂的一種或多種，所述 膜改良劑選自聚醋酸乙烯脂、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液、丙烯酸樹脂、聚乙烯醇中一種或多 種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥的制備方法，其特征 在于，所述保水劑為礦物型或有機(jī)高分子型，所述礦物型選自高嶺土、蒙脫石、硅藻土、二氧 化硅硅膠的一種或多種，高分子型選自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚丙烯酸銨 的一種或多種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥的制備方法，其特征 在于，步驟（4)中的包膜過程可在包衣鍋或轉(zhuǎn)鼓或流化床中進(jìn)行；將保水型可降解包膜液 采用高壓噴霧器噴涂或雙流噴嘴噴涂或直接倒入的方式涂覆在預(yù)熱至70-80°C全營養(yǎng)肥芯 的表面上。
10. 權(quán)利要求1所述的一種全營養(yǎng)保水型可降解的機(jī)施包膜肥在灌溉施肥中應(yīng)用。
【文檔編號】A01C21/00GK104496650SQ201410710077
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】徐步洲, 陳文哲, 朱偉根 申請人:深圳市芭田生態(tài)工程股份有限公司