CN103772009A

CN103772009A - 一种包膜控释肥及其制备方法

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Publication number: CN103772009A
Application number: CN201310743852.5A
Authority: CN
Inventors: 秦升益; 刘春雨; 白慧文
Original assignee: BEIJING RESUN THREE AGRICULTURAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Ltd Co
Current assignee: Beijing Rechsand Science and Technology Group Co Ltd
Priority date: 2013-12-30
Filing date: 2013-12-30
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2033-12-30
Also published as: CN103772009B

Abstract

本发明涉及一种包膜控释肥，其原料含有以下成分：硅砂、A成分、B成分、C成分和外加粘结剂，所述A成分、B成分、C成分分别为含有氮、磷、钾肥料不同成分的组合。传统的缓释肥肥料单一，或氮、磷、钾溶出速率基本相同，互相有影响，在植物生长各个阶段，植物不需要的某种养分被浪费，降低了肥料的利用率。与现有缓释肥相比，本发明提供的包膜控释肥用氮、磷、钾肥分层包裹，能根据植物生长过程的不同，释放不同的肥料，以满足植物生长的需要。另外，除了具有控释肥料外，还具有吸水保水的效果。

Description

一种包膜控释肥及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种包膜控释肥，具体涉及一种包膜控释肥及其制备方法。

背景技术

缓/控释肥料（Slow/Controlled Release Fertilizers，CRFs）是结合现代植物营养与施肥理论和控制释放高新技术，并考虑作物营养需求规律，采取某种调控机制技术延缓或控制肥料在土壤中的释放期与释放量，使其养分释放模式与作物养分吸收相协调或同步的新型肥料。

国际肥料工业协会按照制作过程将缓释和控释肥分成两大类。一类是尿素和醛类的缩合物，这类被称为缓效或缓释肥料；另一类是包膜肥料，被称为控释肥料。

国外多年的研究资料和大量文献以及我们几年来的研究结果表明，真正意义上的控释肥，即肥料的养分释放率与作物养分吸收相同步，应该是包膜肥料。

包膜控释肥的包衣材料分为两类：

一类是热固性树脂（Thermosetting resin)，主要包括聚氨酯树脂、环氧树脂、醇酸树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、尿素树脂、密胺树脂、硅树脂等。其中以醇酸树脂、聚氨脂、环氧树脂三种包衣材料最为常见。最早的控释肥就是Scotts公司的Osmocote，目前依然是全球控释肥的第一品牌。目前开发的产品中以聚氨脂材料最为常见，因为聚氨脂材料经济，生产速度快，可以做到完全降解，符合环保要求。

第二类为热塑性树脂（Thermoplastic resin），主要是聚烯烃类的，包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等，这些材料的包衣工艺必须是溶剂型，基本材料流化床的包衣工艺，溶剂一般是四氯乙烯、松香等。日本是热塑性包衣技术的发源地，代表的品牌为Nutricote。中国现在绝大部分控释肥技术是和日本技术基本相似，比如金正大。溶剂型技术除了包衣成本高、污染环境、生产速度、降解差外，还有非常致命的缺陷就是肥料的释放非常不稳定，主要的特点是初始释放非常快（主要表面缺陷引起），后期释放又很慢造成的曲线是先快后慢，刚好和植物喜欢的S曲线相反。热塑性控释肥材料对温度不敏感，温度的升降对养分的释放影响幅度较小，主要的原因是膜孔不容易膨胀。

因此，急需一种可以解决包膜控释肥的释放速度问题的肥料。

硅砂，是石英砂，俗称硅砂，是铸造生产中造型（芯）用最基本的材料。

目前仅有石英砂在控释肥方面的应用，即CN200410050221.6（公开号为CN1587235A），该专利公开了一种包膜控释草坪专用肥料，其特征是包膜层的投料组分及重量比例如下：聚乙烯醇16.2-16.8、淀粉9-9.9、氮肥控释粉剂0.05-0.2、硫酸铜或硫酸锌粉体0.05、石英砂粉体6-6.6、水66.45-68.55，其制备方法为：聚乙烯醇溶于水；玉米淀粉加水，熟化；将聚乙烯醇的溶液加入玉米糊化液中，加入氮肥、硫酸铜或硫酸锌和石英砂粉体，搅拌筛分，抛光。其中，养分控释是以聚乙烯醇和玉米淀粉形成吸水溶胀膜层，通过灌水扩张膜层孔度，控制氮磷钾养分释放；而其中的石英砂粉体是用于改善膜的物理性状，提高自制草坪专用肥或其他肥料颗粒的抗压碎性能。

普通的复合缓释肥N、P、K的比例是一定的，但是植物生长的过程中对这三种肥的需求是变化的，这就造成了普通复合缓释肥的浪费，降低了肥料的利用率，目前，亟需一种可以没有见到硅砂在包膜控释肥的其他报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种包膜控释肥。

本发明提供一种包膜控释肥，其原料含有以下成分：硅砂、A成分、B成分、C成分和外加粘结剂，所述A成分、B成分、C成分分别为含有氮、磷、钾肥料不同成分的组合。

具体的，所述原料含有以下重量份的成分：硅砂5份、A成分0.5-1.5份、B成分0.5-1.5份、C成分1.0-2.5份、外加粘结剂0.05-0.5份。

优选地，所述原料含有以下重量份的成分：硅砂5份、A成分0.55-1.3份、B成分0.55-1.3份、C成分1.05-2.3份、外加粘结剂0.1-0.3份。

上述包膜控释肥中：

所述重量份可以是μg、mg、g、kg等医药领域公知的重量单位，也可以是其倍数，如1/10、1/100、10倍、100倍等；

所述硅砂，又名二氧化硅、原砂或石英砂，是以石英为主要矿物成分的耐火颗粒物，其粒径范围是20-40目；

所述A成分为尿素与内加粘结剂按照重量比为0.5-1：0.03-0.5组成的混合物，优选为0.5-1：0.05-0.3；

所述B成分为氯化钾与内加粘结剂按照重量比为0.5-1：0.03-0.5组成的混合物，优选为0.5-1：0.05-0.3；

所述C成分为磷酸二铵、过磷酸钙与内加粘结剂按照重量比为0.5-1：0.5-1：0.03-0.5组成的混合物，优选为0.5-1：0.5-1：0.05-0.3；

所述内加粘结剂为海藻酸钠、瓜胶或硅胶，其中瓜胶为液体，其折算后瓜胶固体的用量实际为0.01-0.05份，与海藻酸钠的用量接近，而硅胶的用量较多，为0.1-0.3份；优选为海藻酸钠；

所述外加粘结剂为聚乙烯醇，在使用时可制成10-20%的水溶液。

本发明还提供了一种制备上述包膜控释肥的方法，该方法包括以下步骤：将硅砂与A成分、B成分、C成分中的任意一种混砂，加入30-35%的外加粘结剂；再依次加入剩余成分中的两种的一种混砂，再加入30-35%的外加粘结剂；然后再加入剩余的一种成分混砂，再加入剩余的外加粘结剂，混砂，烘干，即得。

上述方法中：所述内加粘结剂或外加粘结剂为固体的，需要制成水溶液，如内加粘结剂制成1-5%的水溶液，外加粘结剂制成10-20%的水溶液；

混砂时间为4-6分钟；

烘干的温度为20-35℃，不宜过高。

本发明还提供了上述包膜控释肥在制备农作物肥料方面的应用。

本发明提供的包膜控释肥具有以下优点：

传统的缓释肥肥料单一，或氮、磷、钾溶出速率基本相同，互相有影响，在植物生长各个阶段，植物不需要的某种养分被浪费，降低了肥料的利用率。与现有缓释肥相比，本发明提供的包膜控释肥中氮、磷、钾肥分层包裹，可根据植物生长过程对肥料需求的不同，释放不同的肥料，以满足植物生长的需要；另外，除了具有控释肥料外，还具有吸水保水的效果。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

粘结剂为固体成分时，使用时通常先配制成水溶液，如海藻酸钠溶液和聚乙烯醇溶液，其中：

所述5%海藻酸钠溶液是指将50g的海藻酸钠溶于1L的水中，所述1L浓度为5%的海藻酸钠溶液中含50g海藻酸钠。

所述20%的聚乙烯醇水溶液是指将200g的聚乙烯醇溶于1L的水中，所述1L浓度为20%的聚乙烯醇水溶液中含200g聚乙烯醇；

所述瓜胶市场购买时，其为混合好的溶液，以1%瓜胶溶液1L为例，其内容物为10g瓜胶。

实施例1-6：包膜控释肥

1、原料：见表1

表1：各实施例的原料配比

2、制备方法：

方法一：

1)分别将A成分、B成分、C成分三种成分混匀，备用；

2）将硅砂和A放入混砂机中，混砂2分钟后，加入20%的聚乙烯醇溶液0.3L（相当于外加粘结剂的30%）；

3）将B加入到步骤2）的混砂机中混砂2分钟，加入20%的聚乙烯醇溶液0.3L（相当于外加粘结剂的30%）；

4）将C成分加入到步骤3）的混砂机中混砂2分钟，加入20%的聚乙烯醇溶液0.4L（相当于外加粘结剂的40%），取出，30℃烘干。

方法二：

1)分别将A成分、B成分、C成分三种成分混匀，备用；

2）将硅砂和B成分放入混砂机中，混砂3分钟后，加入20%的聚乙烯醇溶液0.33L（相当于外加粘结剂的33%）；

3）将C成分加入到步骤2）的混砂机中混砂2分钟，加入20%的聚乙烯醇溶液0.33L（相当于外加粘结剂的33%）。

4）将A成分加入到步骤3）的混砂机中混砂3分钟，加入20%的聚乙烯醇溶液0.34L（相当于外加粘结剂的34%），取出，30℃烘干。

方法三：

1)分别将A成分、B成分、C成分三种成分混匀，备用；

2）将硅砂和C成分放入混砂机中，混砂3分钟后，加入20%的聚乙烯醇溶液0.35L（相当于外加粘结剂的35%）；

3）将A成分加入到步骤2）的混砂机中混砂2分钟，加入20%的聚乙烯醇溶液0.3L（相当于外加粘结剂的30%）。

4）将B成分加入到步骤3）的混砂机中混砂3分钟，加入20%的聚乙烯醇溶液0.35L（相当于外加粘结剂的35%），取出，30℃烘干。

方法四：

1)分别将A成分、B成分、C成分三种成分混匀，备用；

2）将硅砂和B成分放入混砂机中，混砂3分钟后，加入20%的聚乙烯醇溶液0.3L（相当于外加粘结剂的30%）；

3）将C成分加入到步骤2）的混砂机中混砂2分钟，加入20%的聚乙烯醇溶液0.3L（相当于外加粘结剂的30%）。

4）将A成分加入到步骤3）的混砂机中混砂3分钟，加入20%的聚乙烯醇溶液0.4L（相当于外加粘结剂的40%），取出，30℃烘干。

以上实施例1-5可采用上述任意方法进行制备。

对比例1：常规包膜控释肥

按照南京理工大学刘媛媛的硕士论文《新型包膜缓释肥的研制及其性能研究》中下标页为第11-12页（合计为20-21页）公开的缓释肥A的组成及其制备方法制备对比例1，其中：

1、原料：硝酸铵58%，尿素25%，水9%，油类物质（石油裂解产品）4%、乳化剂4%。

2、制备方法包括水相的制备、油相的制备、缓释肥料的制备，具体为：

1）水相的制备：将硝酸铵、尿素及水混合加热溶解，溶液温度控制在110-120℃；

2）油相的制备：在自制的容器中，将油类物质加入乳化剂后，加热混溶搅拌均匀，温度控制在110-120℃；

3）缓释肥料的制备：将已经溶解好的水相溶液在30s内加入盛有上诉油相的装置B部分中，置于油浴郭内，控制油浴郭的温度为110-120℃，开启搅拌器，同时搅拌，搅拌速度为1200r/min，6min后形成乳胶基质。

实验例1：养分的释放速度检测

1、对实施例1-5和对比例1、对比例2（CN200410050221.6（公开号为CN1587235A）的实施例1）提供的包膜控释肥进行释放速度检测，其中，实施例1-5的制备方法依次为方法一、方法二、方法三、方法四和方法一,具体检测方法为：

100克缓释肥溶于500ml水中，每隔一周测水中各养分的浓度，计算各养分溶出质量，与100克缓释肥中应包含的每个养分的质量比值（百分数），其中氮肥采用凯式定氮法检测，磷肥采用磷钼蓝比色法检测，钾肥采用四苯硼钠比浊法检测。

2、结果见表1-7：

表1：实施例1的养分释放速度

	一周	两周	三周	四周	五周	六周
							P（%）	17	56	95	100	100	100
K（%）	0	17	58	79	100	100
							N（%）	0	2	15	45	95	100

表2：实施例2的养分释放速度

	一周	两周	三周	四周	五周	六周
							N（%）	25	58	93	100	100	100
P（%）	0	7	43	79	100	100
							K（%）	0	2	15	47	96	100

表3：实施例3的养分释放速度

	一周	两周	三周	四周	五周	六周
							K（%）	35	58	76	99	100	100
N（%）	3	18	52	79	100	100
							P（%）	0	2	26	49	96	100

表4：实施例4的养分释放速度

	一周	两周	三周	四周	五周	六周
							N（%）	45	74	86	99	100	100
P（%）	0	17	52	89	100	100
							K（%）	0	13	29	49	97	100

表5：实施例5的养分释放速度

	一周	两周	三周	四周	五周	六周
							P（%）	7	32	65	93	100	100
K（%）	0	2	47	69	98	100
							N（%）	0	2	17	48	95	100

表6：对比例1的养分释放速度

	一周	两周	三周	四周	五周	六周
							N（%）	0	6	35	98	100	100

表7：对比例2的养分释放速度

	一周	两周	三周	四周	五周	六周
							P（%）	6	68	100	100	100	100
K（%）	2	47	96	100	100	100
							N（%）	3	56	98	100	100	100

表1-7结果显示：实施例1-5中养分分层释放，包围在外层的肥料在第5周时释放完全，而在里面的肥料随着外层肥料的释放也随之缓慢释放，并在第5、6周后释放完全；而现有缓释肥如对比例1、2中氮、磷、钾同时释放，且在第四周，基本释放完全。

结果表明：传统的缓释肥肥料单一，或氮、磷、钾溶出速率基本相同，互相有影响，在植物生长各个阶段，植物不需要的某种养分被浪费，降低了肥料的利用率。与现有缓释肥相比，本发明提供的包膜控释肥用氮、磷、钾肥分层包裹，能根据植物生长过程的不同，释放不同的肥料，互相之间不影响，以满足植物生长的需要；另外，除了具有控释肥料外，还具有吸水保水的效果。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种包膜控释肥，其特征在于，其原料含有以下成分：硅砂、A成分、B成分、C成分和外加粘结剂，所述A成分、B成分、C成分分别为含有氮、磷、钾肥料不同成分的组合。

2.根据权利要求1所述的包膜控释肥，其特征在于，所述原料含有以下重量份的成分：硅砂5份、A成分0.5-1.5份、B成分0.5-1.5份、C成分1.0-2.5份、外加粘结剂0.05-0.5份。

3.根据权利要求1所述的包膜控释肥，其特征在于，所述原料含有以下重量份的成分：硅砂5份、A成分0.55-1.3份、B成分0.55-1.3份、C成分1.05-2.3份、外加粘结剂0.1-0.3份。

4.根据权利要求1-3任一项所述的包膜控释肥，其特征在于，所述硅砂，又名二氧化硅、原砂或石英砂，是以石英为主要矿物成分的耐火颗粒物，其粒径范围是20-40目。

5.根据权利要求1-3任一项所述的包膜控释肥，其特征在于，所述A成分为尿素与内加粘结剂按照重量比为0.5-1：0.03-0.5组成的混合物，优选为0.5-1：0.05-0.3。

6.根据权利要求1-3任一项所述的包膜控释肥，其特征在于，所述B成分为氯化钾与内加粘结剂按照重量比为0.5-1：0.03-0.5组成的混合物，优选为0.5-1：0.05-0.3。

7.根据权利要求1-3任一项所述的包膜控释肥，其特征在于，所述C成分为磷酸二铵、过磷酸钙与内加粘结剂按照重量比为0.5-1：0.5-1：0.03-0.5组成的混合物，优选为0.5-1：0.5-1：0.05-0.3。

8.根据权利要求1-7任一项所述的包膜控释肥，其特征在于，所述内加粘结剂为海藻酸钠、瓜胶或硅胶；优选为海藻酸钠；所述外加粘结剂为聚乙烯醇。

9.一种制备权利要求1-8任一项所述包膜控释肥的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将硅砂与A成分、B成分、C成分中的任意一种混砂，然后加入30-35%的外加粘结剂混砂；再依次加入剩余成分中的两种的一种混砂，再加入30-35%的外加粘结剂混砂；然后再加入剩余的一种成分混砂，再加入剩余的外加粘结剂，混砂，烘干，即得。

10.权利要求1-8任一项所述的包膜控释肥在制备农作物肥料方面的应用。