一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥制造技术

本发明专利技术公开一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，该控释肥由500‑7000质量份化肥、100‑200质量份聚乙烯醇、10‑40质量份石墨烯、1‑10质量份硼酸组成。该控释肥具有化肥粒‑石墨烯聚乙烯醇复合包膜的核‑壳结构，通过特定的的制备工艺制备。该控释肥具有包膜柔韧性好，不易破裂、包膜材料不破坏土壤生态环境、控释性能优异且可调控的特点。

A polyvinyl alcohol / graphene coated controlled release fertilizer

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥
本专利技术涉及农林领域，具体是一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥。
技术介绍
改革开放以来，我国农业得到长足发展，以占世界9%的耕地供养世界上25%的人口，其中化肥发挥了至关重要的作用。有关统计数据表明，1978年-2011年，我国粮食产量从约3亿吨增长到5.7亿多吨，化肥用量从884万吨增长到6027万吨。粮食大幅增长的同时，化肥的大量使用也带来诸多环境问题。截止至2017年，我国农用化肥单位面积用量达434.3千克/公顷，为安全用量上限的1.93倍。化肥大量使用的原因之一是化肥的低利用率，造成了一系列如资源浪费、环境污染、种植成本增加、农产品质量下降、粮食安全问题等等。自20世纪70年代以来，缓释/控释肥的研制与应用为解决这个问题指明了新的方向。缓释/控释肥相比传统化肥，其养分释放速率大大降低，既能够满足植物生长的需求，同时又增加了营养元素的利用率，降低了营养元素向环境的排放，是21世纪肥料产业的重要发展方向。当前缓释/控释肥的主要问题是在经济上相比传统化肥性价比太低，目前难以在农业上大规模推广。缓释/控释肥的发展处在我国处于千年一遇之变局的历史大背景下。我国目前坚定不移地推行产业升级，在多个领域正一步一步走向产业链上游。经济的整体发展一方面会导致环境污染的机会成本越来越高,对缓释/控释肥的需求越来越强烈；另一方面随着整体生产力的提高，缓释/控释肥的相对成本即随之降低。因而可以预见缓释/控释肥在未来必将大规模发展。包膜型缓释/控释肥属于缓释/控释肥中的一种，具有成本较为低廉、有效成分含量高等特点。目前包膜型缓释/控释肥面临两个主要问题，其一是肥料芯在吸收水分后会产生体积膨胀，导致包膜破裂失效；其二是许多包膜采用难降解的聚合物，如聚乙烯等材料喷淋成膜，包膜材料在土壤中不断累积，破坏土壤生态环境，降低土壤品质。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术的目的是提供一种石墨烯缓释肥，以解决上述存在的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，,由500-7000质量份化肥、100-200质量份聚乙烯醇、10-40质量份石墨烯、1-10质量份硼酸组成。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥具有化肥粒-石墨烯聚乙烯醇复合包膜的核-壳结构。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，所含化肥为颗粒状的磷肥、氮肥、钾肥，以及其中两者或三者复合肥。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥由如下步骤制备：（1）将100-200质量份聚乙烯醇粉末、10-40质量份氧化石墨烯与1-10质量份硼酸在85-90℃下溶解在1000-4000质量份水中，冷却至0-5℃；（2）将一半质量的混合溶液喷洒在500-7000质量份化肥上直至完全包覆；（3）包覆好的化肥在—10-—15℃下冷冻，在1-5℃下包膜融化，执行两次冻融，得到包膜固化的化肥；（4）将另一半质量的混合溶液喷洒在包膜固化的化肥上直至完全包覆；（5）二次包覆的化肥在—10-—15℃下冷冻，在1-5℃下包膜融化，执行两次冻融，得到二次包膜固化的化肥；（6）将二次包膜固化的化肥晾干，得到聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥。本专利技术具有如下有益效果：（1）包膜具有良好的柔韧性，不易破裂。聚乙烯醇本身具有不错的柔性和强度，与石墨烯复合后，强度与柔性均增大了，并且片状的石墨烯在聚乙烯醇材料中的存在可以分散集中的应力，避免包膜破裂；（2）聚乙烯醇本身属于可降解材料，特制的分子量比较均一的聚乙烯醇还可用作生物医用材料，所以不会对土壤生态造成任何破坏。石墨烯降解周期较长，但石墨烯本身属于高比表面积的材料，也不具备显著的生物毒性，不会破坏土壤环境。事实上许多高比表面积的材料被用于改善土壤性能，如珍珠岩、活性炭等；（3）具有优异、可控的控释性能。聚乙烯醇本身具有丰富的多孔结构，对营养元素离子有很好的吸附能力。石墨烯碳网络的存在降低了聚乙烯醇的亲水性和离子透过能力，使得营养元素的释放十分缓慢；营养元素的释放速率还可通过改变原料配比实现调控。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，由2200质量份化肥、100质量份聚乙烯醇、11质量份石墨烯、1质量份硼酸组成。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥具有化肥粒-石墨烯聚乙烯醇复合包膜的核-壳结构。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，所含化肥为颗粒状的氮、磷复合肥。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥由如下步骤制备：（1）将100质量份聚乙烯醇粉末、11质量份氧化石墨烯与1质量份硼酸在87℃下溶解在1000质量份水中，冷却至0℃；（2）将一半质量的混合溶液喷洒在2200质量份化肥上直至完全包覆；（3）包覆好的化肥在—10℃下冷冻，在1℃下包膜融化，执行两次冻融，得到包膜固化的化肥；（4）将另一半质量的混合溶液喷洒在包膜固化的化肥上直至完全包覆；（5）二次包覆的化肥在—10℃下冷冻，在1℃下包膜融化，执行两次冻融，得到二次包膜固化的化肥；（6）将二次包膜固化的化肥晾干，得到聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥。实施例2一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，由1050质量份化肥、150质量份聚乙烯醇、19.5质量份石墨烯、1.5质量份硼酸组成。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥具有化肥粒-石墨烯聚乙烯醇复合包膜的核-壳结构。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，所含化肥为颗粒状的氮、磷复合肥。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥由如下步骤制备：（1）将150质量份聚乙烯醇粉末、19.5质量份氧化石墨烯与1.5质量份硼酸在85℃下溶解在2100质量份水中，冷却至3℃；（2）将一半质量的混合溶液喷洒在1050质量份化肥上直至完全包覆；（3）包覆好的化肥在—12℃下冷冻，在3℃下包膜融化，执行两次冻融，得到包膜固化的化肥；（4）将另一半质量的混合溶液喷洒在包膜固化的化肥上直至完全包覆；（5）二次包覆的化肥在—12℃下冷冻，在3℃下包膜融化，执行两次冻融，得到二次包膜固化的化肥；（6）将二次包膜固化的化肥晾干，得到聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥。实施例3一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，由700质量份化肥、100质量份聚乙烯醇、18质量份石墨烯、5质量份硼酸组成。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥具有化肥粒-石墨烯聚乙烯醇复合包膜的核-壳结构。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，所含化肥为颗粒状的氮、磷复合肥。所述聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥由如下步骤制备：（1）将100质量份聚乙烯醇粉末、18质量份氧化石墨烯与5质量份硼酸在86℃下溶解在1400质量份水中，冷却至2℃；（2）将一半质量的混合溶液喷洒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，其特征在于,由500-7000质量份化肥、100-200质量份聚乙烯醇、10-40质量份石墨烯、1-10质量份硼酸组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，其特征在于,由500-7000质量份化肥、100-200质量份聚乙烯醇、10-40质量份石墨烯、1-10质量份硼酸组成。


2.根据权利要求1所述一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，其特征在于,具有化肥粒-石墨烯聚乙烯醇复合包膜的核-壳结构。


3.根据权利要求1所述一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，其特征在于,所述化肥为颗粒状，所述化肥为氮肥、磷肥、钾肥当中的一种或几种的复合肥。


4.根据权利要求1所述一种聚乙烯醇/石墨烯包膜控释肥，其特征在于，由如下步骤制备：
（1）将100-200质量份聚乙烯醇粉末、10-40质量份氧化石墨烯与1-10质量份硼酸在85-90℃下溶解在1000-4000质量份水中，冷却至0-5℃；
（2）将一半质量的混合溶液喷洒在500-7000质量份化肥上直至完全包覆；
（3）包覆好的化肥在—10-—15℃下冷冻，在1-5℃下包膜融化，执行两次冻融，得到包膜固化的化肥；
（4）将另一半质量的混合溶液喷洒在包膜固化的化肥上直至完全包覆；
（5）二次包覆的化肥在—10-—15℃下冷冻，在1-5℃下包膜融化，执行两次冻融，得到二次包膜固化的化肥...

【专利技术属性】
技术研发人员：石帅旗，梁春飞，
申请(专利权)人：安徽省聚科石墨烯科技股份公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34