基于水基反应成膜技术的聚合物包膜控释肥料及其制备方法技术

基于水基反应成膜技术的聚合物包膜控释肥料及其制备方法，由肥料与其外部的高分子包膜构成，特征是高分子包膜的原料的质量比是：丙烯酸单体１００份、乳化剂１０～１６份、引发剂０．５～１．２份、水５０～２００份、有机硅０～３０份和交联剂０～５份；高分子包膜的原料占肥料质量的５～１５％。其制备工艺过程分为包衣母液制备、包衣液配制和包膜肥料制备三部分。本发明专利技术肥料养分的释放得到了有效的控制，且能在２５℃的水中连续释放达３０天以上；本发明专利技术使用丙烯酸类物质作包衣聚合物主体，采用水基反应成膜技术生产聚合物包膜，生产过程中无有机溶剂造成的二次污染，而且包膜材料的疏水性得到了有效控制，控释效果良好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属肥料制造
，具体涉及一种基于水基反应成膜技术的聚合物包膜控释肥料，以及这种包膜控释肥料的制备方法。
技术介绍
控释肥料能有效提高养分利用率、减少环境效应，节省劳动力，在园艺植物及经济 作物中具有广泛的应用。目前，肥料养分的控释可以分为三类一是将肥料制成有机氮化 物，二是包囊法，三是载体法。每一种都有很多实现机制，而利用聚合物对肥料进行包膜属 包囊法的一种，也是最具发展前景的控释肥料。世界上缓释/控释肥料的消费总量达 100多万吨。其中聚合物包膜肥料占到一半以上。聚合物包膜肥料通过有机包膜层来调节 肥料颗粒内部速效养分的释放速率，从而达到肥料中营养元素的释放与作物对养分的需求 基本同步。聚合物包膜材料的开发是研制包膜型控释肥料的关键，在包膜材料的选择上，必 须综合考虑控释效果、价格、环境等因素。综合国内外缓/控释肥料有关的研究文献资料， 聚合物包膜材料可分为天然高分子材料和合成高分子材料。天然高分子材料来源广，易被 生物降解，属于环境友好材料，适合作缓释肥，但纯天然高分子包膜材料控释特性较差，目 前还很难应用。合成高分子包膜的特点是养分扩散速率可由聚合物的化学性质控制，并且 由于包膜的弹性好，适合于机械化施肥。合成高分子包括热固性聚合物包膜肥料和热塑性 聚合物包膜肥料。热固性聚合物包膜肥料通常为交联而成的疏水性聚合物，现在应用最广 泛的这类聚合物包膜肥料是美国产的Osmocote。热塑性聚合物包膜肥料则是将包膜物质 (如聚乙烯)溶于有机溶剂后喷在肥料颗粒的表面制成。现在已有很多热塑性聚合物包膜 而成的肥料，如低密度聚乙烯(LDPE)。以上聚合物包膜肥料的控释效果虽然较好，但这些聚 合物要么本身难以降解，且在生产过程中大多要使用有机溶剂‘，这些都可能导 致二次污染。近年来在包衣工业中用水代替有机溶剂成为重要的发展方向，但由于包 膜具有亲水性，导致养分的控释效果还不太理想。埃泽·扬·图斯马.受控释放的肥料组合物和它们的制备方法.US: CN98806930. Χ，2000· 08. 02.樊小林.水溶性树脂流化包膜控释肥料制备方法. CN :CN03140097. 3， 2004. 02. 11.张民.回收热塑性树脂与热固性树脂多层复合包膜控释肥料的生产方法. CN:CN200710114124. 2,2007. 11. 09.武志杰.一种树脂包膜控释肥料及制备方法. CN :CN200610134753. 7， 2008. 06. 18.武志杰.一种控效肥料及其生产工艺. CN :CN200410021359. 3,2005. 09. 14胡树文.一种水基聚合物包膜及其包膜控释肥料的制备方法. CN:CN200710178608. 3,2008. 05. 21.林海涛.一种生物可降解型多功能自控缓释肥料及其制备方法. CN: CN200810015602. 9,2008. 08. 20.
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于水基反应成膜技术的聚合物包膜控释肥料，以及这种聚合物包膜控释肥料的制备方法。本专利技术根据现有技术中的以上问题，采用两种有效途 径提高包膜材料的疏水性，一是用有机硅改性丙烯酸酯乳液来提高乳液的疏水性，二是采 用反应成膜技术在表面成膜制成疏水性包膜肥料。既能生产出控释效果良好、环境友好，同 时与国际同类产品相比又可大幅度的降低产品的生产成本。且本专利技术水性聚合物包膜剂的 固含量高，粘度低，玻璃化温度可以通过配方中软硬单体比例调节；可制备出一种控释效果 良好、环境友好、成本更低的新型聚合物包膜肥料。完成上述专利技术任务的技术方案为一种基于水基反应成膜技术的聚合物包膜控释 肥料，由肥料(肥芯颗粒)与其外部的高分子包膜构成，其特征在于，所述高分子包膜的原料是丙烯酸单体100份、乳化剂10 16份、引发剂0. 3 1. 2份、水50 200份、有机硅0 30份和交联剂0 5份；高分子包膜原料的干物质质 量占肥料(肥芯颗粒)质量的5 15%。所述的肥料(肥芯颗粒)可以采用现有技术中常用的各种农业肥料，包括各种化 学肥料、复合肥料或其他功能性肥料。以上肥料通过现有技术的制粒技术制成颗粒。丙烯酸单体采用一定比例的软单体和硬单体，此外少量功能单体。所选软单体为 化学式为CH2 = CH-C(O)R的丙烯酸酯的一种或多种。所选硬单体为甲基丙烯酸甲酯和苯乙 烯类单体的一种或多种。功能单体选用甲基丙烯酸、丙烯酸和丁烯二酸中的一种或多种。软 单体硬单体功能性单体的质量比为92 110 90 110 2 5。乳化剂选自阴离 子型乳化剂和非离子型乳化剂，其中阴离子乳化剂选自烷基磺酸钠RSO3Na或烷基苯磺酸钠 RC6H4SO3Na,其中R为C12 C18的烷基。非离子乳化剂选自烷基酚聚氧乙烯醚类(0P-10) 和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯类的一种或多种。阴离子型乳化剂非离子型乳化剂= 1 1 1 3。引发剂选用过硫酸钾或过硫酸铵。有机硅选用甲基硅油或甲基硅醇钠或乙烯基三乙氧基硅烷或丙基三甲氧基硅烷。交联剂选用氮丙啶或乙二胺二酰胼。本专利技术推荐所述的包衣液干物质占肥芯颗粒质量的8 12%。本专利技术推荐的最佳比例是丙烯酸单体丙烯酸丁酯110g、甲基丙烯酸甲酯92g、甲基丙烯酸3. 5g乳化剂十二烷基苯磺酸钠4. 12g、0P-108. 24g引发剂过硫酸钾0.68g有机硅甲基硅油5g交联剂氮丙啶3. 24g7jC250g ；所述的包衣液干物质占肥芯颗粒质量的10%。完成上述专利技术任务的技术方案是一种基于水基反应成膜技术的聚合物包膜控释肥料的指标方法，其制备工艺过程主要为包衣母液制备、包衣液配制和包膜肥料制备三部分。包衣母液制备(1)、将乳化剂和去离子水一起搅拌，形成均勻水相；(2)、将所述的三种丙烯酸单体混合形成油相；(3)、将步骤(2)得到的油相在持续搅拌下逐滴加入步骤(1)得到的的水相中；(4)、将步骤(3)得到的混合物倒出一大部分(最好能占到总量的75% )，待反应 容器中剩下的混合物温度上升到(70 100°C)时，将引发剂溶液和倒出的混合物分次交替 地加入反应体系进行反应；(5)、在步骤(4)得到的纯丙乳液中，加入或不加一定比例的有机硅改性，得到包 衣母液；包衣液配制(6)、在步骤(5)得到的包衣母液中，加入或不加入交联剂，再用一定量水(占包衣 母液100 200wt% )稀释包衣母液，搅拌均勻配成包衣液；包膜肥料制备(7)、用配成的包衣液与肥芯颗粒(尿素或复合肥)一起，在流化床包衣机上制作 包膜肥料。包衣母液和包衣液分两步配制的优点是包衣母液能长期存放，而包衣液须利用 包衣母液现配现用，因此两步配制的方法可实现水基反应成膜，同时也方便包衣液的制备。本专利技术推荐包衣液配制可在室温下进行，所述步骤(7)的包膜肥料制备最优温 度为40°C。优化方案中，步骤⑷所述的“将引发剂和步骤⑷倒出的混合物分次交替地 加入到步骤(3)得到的油水混合相中”的具体操作是指待油相加完后，从三口瓶中倒出3/4的油水相混合物，打开电热套，等反应温度上 升到85°C后，向三口瓶中剩余的油水相混合物中加入引发剂溶液和倒出的3/4油水相混合 物。将引发剂溶液和从三口瓶倒出的混合物均分为四份，依次交替加入，整个过程维持搅 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于水基反应成膜技术的聚合物包膜控释肥料，由肥料与其外部的高分子包膜构成，其特征在于，　　所述高分子包膜的原料的质量比是：丙烯酸单体１００份、乳化剂１０～１６份、引发剂０．５～１．２份、水５０～２００份、有机硅０～３０份和交联剂０～５份；　　高分子包膜的原料占肥料质量的５～１５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜昌文，申亚珍，周健民，
申请(专利权)人：中国科学院南京土壤研究所，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]