水性聚合物－石蜡双层包膜控释肥料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水性聚合物－石蜡双层包膜控释肥料及其制备方法。该包膜控释肥料由肥料芯和肥料芯外面的包膜组成，其中所述包膜包含石蜡膜和石蜡膜上由包含水性聚合物乳液和可生物降解天然高分子的复合包膜剂形成的聚合物膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包膜控释肥料，更具体地说，涉及一种，属于肥料生产
背景纟支术化肥在农业生产中占有非常主要的地位，目前化肥的使用存在t者多问 题，其中化肥的流失不仅造成资源的巨大浪费，也给水源、土壤和大气带 来严重污染。如何降低施肥量和提高肥料利用率，是农业可持续t艮中必 须解决的关键问题之一，研究开发高效环保的緩控释肥料是解决这一问题 的有效途径。聚合物包膜控释肥料因其具有优异的养分控制释放性能而在世界范围内受到了广泛关注，并且实现了产业化，其中美国Scotts公司的热固性树 脂包膜控释肥料、以及日本Chisso-Asahi肥料公司的热塑性树脂包膜控释 肥料是该类控释肥料的典型代表。然而，对于热固性树脂包膜控释肥料而 言，聚合物包膜剂价格昂贵，制造工艺复杂，生产的肥料成本过高，难以 在大田作物上推广应用；对于热塑性树脂包膜控释月C^而言，除了聚合物 包膜剂价格农然较高外，另一个明显缺陷;U巴料生产过程中必须使用大量 有机溶剂，这不仗造成了能源和资源的浪费，而且对人身健康和环境造成 了危害。即使生产过程中外加溶剂回收系统，残留在产品中的少量有机溶 剂在储存和使用过程中仍会H慢挥发而污染环境.另外，上述两种聚合物 包膜控释肥料在肥料养M放完后，聚合物残膜在土壤中需要较长时间才 能降解，长期^f吏用会对土壤造成一定的污染。利用水性聚合物作为包膜剂制备聚合物包膜控释肥料具有无有机溶剂 造成的污染和成本低的优点。水性聚合物包膜剂可分为水分軟性树脂和水 溶性树脂两类。US 4，549，897最先公开了利用天然胶乳作为包膜剂制造控释肥料的方法，也有用聚偏二氯乙烯水悬浮液作为肥科包膜剂的文献报道(见Shavia A等，Fertilizer Research, 1993， 35: 1; Tzika M等，Powder Technology, 2003， 132:16)。 CN 1388169和CN 1546543公开了以废弃塑料 等为主要原料制备水性聚合物化肥包膜剂的方法，该方法部分地消除了溶 剂型聚合物肥料包膜剂的缺点，但并没有完全消除有机溶剂的危害。 CN1473806A公开了以水溶性树脂作为包膜剂制备聚合物包膜控释月C^的 方法，但没有公开水溶性树脂包膜剂的种类、组成和性质.聚合物包膜控释肥料的控释性能取决于包膜材料.水性聚合物包膜剂 在肥料的包膜过程中只需要脱除水分，工艺设备简单，易于实现产业化， 但对于那些快速水溶的肥料颗粒如尿素、石危酸钾等，最终产品往往因包膜 过程中肥料的少量溶解而产生缺陷，从而降低了其养分控释性能.因此需 要克服水性聚合物包膜剂存在的问题，充分发挥水性聚合物包膜控释月e^ 绿色环保和低成本的优势。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种环境友好的水性聚合物-石蜡双层包膜控释 肥料，能够消除传统聚合物包膜剂对环境造成的危害，同时大幅度降低聚 合物包膜剂的成本，并有效地阻止水性聚合物包膜过程中水分对肥料的溶 解。该目的通过一种水性聚合物-石蜡双层包膜控释月e^而实现，该控释肥 料由肥料芯和肥料芯外面的包膜组成，其特征在于所述包膜包含石蜡膜和 石蜡膜外由包含水性聚合物乳液和可生物降解天然高分子的复合包膜剂形 成的聚合物膜。本专利技术还提供一种制备上述水性聚合物-石蜡双层包膜控释肥料的方 法，该方法包括首先在肥料颗粒表面涂覆石蜡，然后再在已涂石蜡的肥料 表面包覆包含水性聚合物乳液和可生物降解天然高分子的复合包膜剂而形 成聚合物膜.本专利技术水性聚合物-石蜡双层包膜控释肥料由于在水性聚合物复合包 膜剂包覆之前，肥料颗粒表面已经被石蜡疏水层所覆盖，因此有效地阻止了水性聚合物复合包膜剂包膜过程中水分对肥料的溶解，消除了传统水性 聚合物包膜剂给膜层带来的缺陷，使肥料产品具有更好的控释性能。本专利技术水性聚合物-石蜡双层包膜控释肥除具有低成本、抗沖击抗磨损 和优良的控释性能外，还具有在生产和使用过程中无毒无污染、养分释放 后土壤中的聚合物残膜可以生物降解等优点，属于绿色环保产品.附图说明图1是根据本专利技术制备的水性聚合物—石蜡双层包膜控释肥料的剖面结构示意图。本专利技术水性聚合物-石蜡双层包膜控释月C^"包括肥料芯、石蜡膜中间层和聚合物膜外层。 具体实施例方式在本专利技术中，复合包膜剂包含水性聚合物乳液和可生物降解天然高分子。按复合包膜剂干物质重量计算，复合包膜剂中水性聚合物优选占80~99 重量％，可生物降解天然高分子优选占1 20重量％.本专利技术中的复合包膜剂可首先通过不饱和单体的乳液聚合制备出水性 聚合物乳液，然后再与可生物降解的天然高分子混合而得到。 (l)制备水性聚合物乳液本专利技术中所述水性聚合物乳液是由硬单体、软单体和选自可自由基聚 合的不饱和酸的功能单体在引发剂、乳化剂以及任选助乳化剂存在下进行 乳液聚合而得到，其中所述硬单体与软单体的重量比为2:1 1:2，所述功能 单体占单体总重量的0.2~15重量％.在本专利技术的优选实施方案中，制备水性聚合物乳液所用的硬单体选自 苯乙烯类单体和甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种，所述苯乙烯类单体例如 包括苯乙烯和cc-甲基苯乙烯。所述软单体选自化学通式为 CH2=CH-C(0)OR的丙烯酸酯中的一种或多种，其中R为Crds的直链或 支链烷基，优选甲基、乙基、丁基、2-乙基己基或十八烷基。所述功能单 体为可自由基聚合的不饱和酸，优选选自丙烯酸、甲基丙烯酸和丁烯二酸 中的一种或多种。聚合物的玻璃化转变温度可以通过起始原料中硬软单体的比例来调节，玻璃化转变温度为5-65X:，优选15 50C，更优选25 45t:。硬软单 体的重量比为2:1 1:2，优选1.8:1 1:1.5，更优选1.5:1 1:1.2。功能单体的 用量为单体总重量的0.2 15重量％ ，优选0.5~5重量％ 。优选地，本专利技术采用的乳化剂是阴离子型乳化剂或阴离子型乳化剂与 非离子型乳化剂的混合物。本专利技术所用的阴离子型乳化剂为本领域才支术人 员熟知的所有常规阴离子型乳化剂，例如包括脂肪酸钠RCOONa，其中 R为C，2 ds烷基；烷J^t酸钠ROSO;jNa，其中R为<:12~<:18烷基；烷基 磺酸钠RS03Na，其中R为C,广C,8烷基；烷基糾酸钠RC6H4S03Na， 其中R为d2 ds烷基;烷基联苯醚二磺酸钠;歧化松香和烷基M酸钠(拉 开粉)。对本专利技术而言，优选的阴离子型乳化剂为选自上述阴离子型乳化剂 中的一种或多种。本专利技术所用的非离子型乳化剂为本领域技术人员熟知的 所有常规非离子型乳化剂，例如包括聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯类， 烷基酚聚氧乙烯醚类，烷基聚氧乙烯醚类等。对本专利技术而言，优选的非离 子型乳化剂为选自上述非离子型乳化剂中的一种或多种。本专利技术所用的助 乳化剂优选为碳原子数大于或等于8的长链脂肪醇，例如包括正辛醇、 异辛醇、十二烷醇等。阴离子型乳化剂可以单独使用，也可以与非离子型乳化剂结合使用. 相对于单体总重量，阴离子型乳化剂用量优选为0.3~5.0重量％，更优选为 1.0 3.0重量％;非离子型乳化剂用量优选为0 5.0重量％,更优选为0~3.0 重量％;助乳化剂用量优选为0~1.0重量％，更优选0 0.3重量％。在本专利技术中，用于乳液聚合的引发剂为本领域技术人员熟知的用于乳 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性聚合物－石蜡双层包膜控释肥料，其由肥料芯和肥料芯外面的包膜组成，其特征在于所述包膜包含石蜡膜和石蜡膜外由包含水性聚合物乳液和可生物降解天然高分子的复合包膜剂形成的聚合物膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万连步，陈宏坤，李丽，于兵，杨力，
申请(专利权)人：山东金正大生态工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]