天然高分子改性的包膜控释肥料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种天然高分子改性的包膜肥料及其制备方法。该肥料由肥料核芯层和位于所述肥料核芯之外的包膜层组成；其中，构成所述肥料核芯层的材料为肥料颗粒；所述包膜层为一层或两层；所述包膜层为两层的包膜控释肥料，所述包膜层为纤维素层和疏水性膜层。本发明专利技术提供的包膜控释肥，具有良好的控释性能，同时膜材具有生物降解性，解决了控释膜材不可降解带来的环境问题。并且由于采用天然产物纤维素，摆脱了包膜材料对石化资源的依赖，实现了包膜材料的可持续发展。本发明专利技术提供的包膜控释肥料具有提高肥料利用率、减少环境污染、具有可持续发展特征等优点，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包膜肥料及其生产方法，尤其涉及一种天然高分子改性的包膜肥料及其制备方法。
技术介绍
肥料是农业生产最重要的生产资料之一，是作物生长的物资基础。化学肥料代替农家肥给农业、畜牧业、养殖业的迅速发展起到了巨大作用，也给人类社会的发展提供了坚实的物资保障。我国是一个农业大国，每年都要使用大量肥料。随着人口激增、耕地减少，粮食供需矛盾日益加剧，导致农业生产过度依赖肥料，导致肥料过度使用。我国现在生产使用的大多数化肥品种都是水溶性的速效肥。速效肥料因为易流失、分解和固定，利用率很低， 再加上过度使用，导致肥料养分的大量流失，不仅经济上遭受损失，过量使用化肥还导致作物品质下降以及大面积的面源污染。因此如何提高肥料利用率是我国面临的一项重大任务。缓/控释肥料能够延缓或控制养分的释放，使养分释放与作物需求相吻合，从而提高了肥料的利用率，减少养分的流失和对环境的污染，因此在农业上得到广泛的应用。目前国内外包膜控释肥料的类型主要有无机物包膜肥料和有机聚合物包膜肥料。无机物包膜肥料主要是以硫磺、钙镁磷肥、磷矿粉、滑石粉、石膏粉、粉煤灰和无机粘结材料等作为包膜材料(CN1396143、CN1634808, CN1524832, CN1696080、CN1884228, US3295950、CN18M111)，这些无机包膜肥料价格便宜，制作简单，且不会导致环境污染，其包膜层还可给作物提供养分，但是其抗水性差，养分控释性能差，涂层在运输过程易破碎， 使得肥料的利用率仍然很低。目前国内外使用较多的硫包膜肥料长期使用还有可能导致土壤酸化。有机类合成聚合物包膜肥料可分为热塑性树脂和热固性树脂两大类，这种肥料控释性能良好。热塑性树脂包膜控释肥料以日本的“Meister”为代表，热固性树脂包膜控释肥料主要以美国的“Osmocote”和加拿大的“ESN”为代表。这类包膜肥料产品大部分工艺是将包膜树脂用溶剂溶解后采用流化床包膜。这种工艺包膜均勻，但是能耗高，溶剂多数有毒且难以回收，生产效率低，工艺复杂难以实现大批量生产(CN101037371)。加拿大爱禾瑞公司以多元醇和多异氰酸酯在转鼓中喷涂至肥料颗粒表面直接反应成膜，该工艺无需采用溶剂，无反应副产物，实现了安全无毒的连续化生产(CN101068628A)。相关的原位反应聚氨酯类包膜肥料见系列美国专利(US5538531、US5851261、US6;358296131、US2003/0051523A1、 US2004/0016276A1、US2007/0137274A1)。国内热塑性聚合物包膜肥料主要是聚乙烯、聚苯乙烯为主(CN101050148、CN101462907、CN1603^8、CN10137M;M)，再辅以石赌、无机矿物等添加剂。热固性树脂包膜肥料以环氧树脂为主(CN156977;3)，加以适当改性，添加适当添加剂。国内也可见聚氨酯类材料包膜控释肥的相关专利(CN101323M5)。有机聚合物包膜肥料的共同缺点是1、生产成本高，适用的作物面窄，仅适用于园艺作物、高尔夫球场、观赏植物等附加值高的作物，对解决大田施肥过量导致经济损失和环境污染等问题没有帮助；2、包膜材料生物不可降解，长期使用容易造成“白色污染”;3、依赖石油等不可再生资源，难以长期可持续性发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种天然高分子改性的包膜肥料及其制备方法。本专利技术提供的天然高分子改性的包膜肥料及其制备方法(也即纤维素改性的包膜控释肥料)，由肥料核芯层和位于所述肥料核芯层之外的包膜层组成；其中，构成所述肥料核芯层的材料为肥料颗粒；所述包膜层包括纤维素层；构成所述纤维素层的材料均由纤维素和下述化合物中的至少一种组成交联剂、 催化剂和增塑剂溶出助剂。所述包膜层包括疏水性膜层；构成所述疏水性膜层的材料为成膜助剂。所述包膜层为一层，由所述纤维素层和所述疏水性膜层混合而成。所述包膜层为两层，其中一层为所述纤维素层，另一层为所述疏水性膜层。上述包膜控释肥料中，所述肥料颗粒的粒径为2 6mm，优选3 5mm ；所述肥料颗粒选自尿素、碳酸铵、硝酸铵、硫酸铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、含有微量元素的肥料和复混肥中的至少一种，优选尿素、硫酸铵、硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中的至少一种；其中，所述含有微量元素的肥料中，所述微量元素选自铁、锰、硼、锌、铜和钼中的至少一种；所述复混肥为市售各种常用的复合肥料。所述纤维素选自纸浆、微晶纤维素、半纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、丙基纤维素、甲基乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、氰乙基纤维素、乙基氰乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、硝化纤维素、磷酸纤维素、醋酸纤维素、醋酸丙酸纤维素和醋酸丁酸纤维素的至少一种，优选纤维素、微晶纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、硝化纤维素、磷酸纤维素、醋酸纤维素和醋酸丙酸纤维素中的至少一种；其中，所述纸浆选自硬木纸浆、软木纸浆、麻浆和竹浆中的至少一种；所述纤维素的平均聚合度为150 15000，优选200 10000，最优选350 7000 ；所述交联剂选自甲醛、乙二醛、戊二醛、α -羟基己二醛、四聚甲醛、三聚氰胺、三聚氰胺甲醛树脂、甲酰胺、乙酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、二乙烯砜、环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、丙烯酰氯、草酰氯、二烯丙基胺、乙二酸、己二酸、顺丁烯二酸、1，2，3，4_ 丁四酸、聚马来酸、聚丙烯酸、琥珀酸、乙二酸酐、邻苯二甲酸酐、丁二酸酐、乙撑双(N-羟甲基氨基甲酸酯)、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化二苯基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯甲烷二异氰酸酯、1，4_ 二环己烷二异氰酸酯，苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯二聚体、甲苯二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯-六亚甲基二异氰酸酯混合多聚体、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲和异氟尔酮二异氰酸酯三聚体中的至少一种，优选甲醛、乙二醛、戊二醛、三聚氰胺甲醛树脂、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、乙二酸、己二酸、环氧乙烷、环氧氯丙烷、丙烯酰氯、邻苯二甲酸酐、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、对苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯二聚体、甲苯二异氰酸酯三聚体和异氟尔酮二异氰酸酯三聚体中的至少一种；所述催化剂选自高氯酸、浓硫酸、磷酸、盐酸、对甲苯磺酸、亚磷酸二氢钠、四氟硼酸锌、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、三乙胺、二甲基十六胺、硝酸铈铵、双二甲基氨基乙基醚、二亚乙基三胺、三亚乙基三胺、四丁基丁烷二胺、N-乙基吗啡啉、N，N-二甲基环己胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、吡啶、N，N-二甲基吡啶、1，2，4_三甲基哌嗪、二酮亚胺和α-巯基苯并咪唑中的至少一种，优选浓硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、二月桂酸二丁基锡、 辛酸亚锡、三乙胺、硝酸铈铵、N，N-二甲基环己胺、三乙醇胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种纤维素改性的包膜控释肥料，由肥料核芯层和位于所述肥料核芯层之外的包膜层组成；其特征在于：构成所述肥料核芯层的材料为肥料颗粒；所述包膜层包括纤维素层；构成所述纤维素层的材料均由纤维素和下述化合物中的至少一种组成：交联剂、催化剂和增塑剂溶出助剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡树文，邱小云，陶树明，任雪芹，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11