CN103819292B - 一种无溶剂包膜控释肥料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无溶剂包膜控释肥料及其制备方法。所述包膜控释肥料由肥料颗粒和包覆于所述肥料颗粒外的包覆层组成；所述肥料颗粒的质量百分含量为93%～97%，所述包覆层的质量百分含量为3%～7%；所述包覆层由多异氰酸酯、聚酯多元醇和微晶石蜡聚合得到。本发明提供的制备方法将2种聚合物先后分别喷施到颗粒表面，解决了共用一条管路、喷嘴而引起的堵塞使涂覆中断的问题，同时使得设备内发生颗粒粘连的机率显著降低，使得包膜过程的稳定性明显增强。解决了包膜速度与包膜均匀性不能兼顾的问题，完成了快速成膜过程中膜层的均匀分布。

Description

一种无溶剂包膜控释肥料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无溶剂包膜控释肥料及其制备方法。

背景技术

在耕地日益减少和城镇人口不断增长的压力下，今后相当长时期内，施用化肥仍是我国农业稳定持续发展的重要措施。但随着肥料施用的增加，出现了化肥用量大幅增加而作物单产却徘徊不前的局面，同时大量损失的氮磷引起了严重的环境污染等问题。这些已成为制约我国粮食安全和环境安全的根本性问题之一。为此，中央1号文件连续3年把缓控释肥料作为农业科技的重要力量推进，从2011年首次将缓控释肥纳入优先发展产业以来，2012年要求着力突破农业技术瓶颈，在新型肥药等方面取得重大实用技术成果，尤其是2013年首次规定了对于缓控释肥的补助方案，使缓控释肥的推广和应用得到空前的发展机遇和有力的政策支持。

近10年来，世界普通化肥用量出现负增长，但是缓、控释肥料的消费量每年以约4～5%的速度增长，占世界化肥消费总量的比例由1995年0.12%增长到2006年的0.45%。2005以来缓控释肥料在大田作物上的应用迅速发展，中国、加拿大和美国的缓控释肥产能也迅速增长。我国缓控释肥料产业自90年代以来发展迅速，包硫尿素、树脂包膜控释肥的研究已经发展到了一个较高的高度，工艺技术已日趋成熟，养分控释性能良好。目前国内从事缓控释肥研究的科研机构已有30余家，从事产业化开发和推广应用的单位已有70余家，年生产能力已在100万吨以上，缓控释肥料已经成为我国化肥行业发展的重要方向。

我国在缓、控释肥料的研究和推广方面取得一些进展，同时也存在诸多问题。首先国内缓、控释肥料与传统肥料相比价格较高；其次是缓、控释肥料应用推广缓慢，缺乏缓/控释肥料施用技术支撑体系，肥料应用评价试验缺乏，与缓控释肥料研发配合的专用实验室、试验基地及应用示范推广体系建设相对不完善的问题。研发高效环保的缓控释肥，无论在节约资源、实现农业生产与生态协调发展、节本增效和节能减排，均具有十分重要的意义。我国氮肥的过量施用和由此产生的环境问题已经十分紧迫，氮肥的缓控释化将成为未来解决这一问题的主要手段。国内外控释肥研制正向着低成本、高环保的方向发展。聚合物包膜肥料是近年来缓控释肥料中发展最快的领域，国际上典型的技术和产品主要有以下几种：

1）日本Chisso公司较早的研制出以聚烯烃树脂为包膜材料的控释肥，采用有机溶剂将聚乙烯、聚丙烯等材料高温溶解，通过喷雾装置涂覆到包膜塔中的肥料颗粒上，同时回收溶剂。主要产品有以meister命名的包膜尿素和以nutricote商品名的包膜复合肥。

2）荷兰西勒公司（Sierra Europe B.V）以环戊二烯和丙三醇脂共聚物为包膜材料，在间歇式包膜筒中对可溶性肥料核心进行多层包膜。在相继喷涂溶液期间，可同时进行干燥脱除溶剂和溶剂回收。包膜量为10%-20%之间，其典型产品是Osmocote系列包膜复合肥。

3）以色列海法公司（Haifa Chemical Ltd.）的包膜技术可归到反应成膜这一类，但非聚合物包膜。将粒状肥料在转盘上加热，同时用脂肪酸和金属氢氧化物（如硬脂肪酸和氢氧化钙）处理，两者反应生成脂肪酸金属盐（如硬脂酸钙）包膜层。多层脂肪酸盐在颗粒表面发生原位反应，最后外加石蜡涂层。主要产品有包膜复合肥、包膜尿素和包膜硝酸钾，其商品名均为Multicote。

4）加拿大AGRIUM公司采用反应层包膜（Reactive Layer Coating）新工艺生产控释肥料。该工艺技术的要点是在肥料核心颗粒上通过一系列相继的原位聚合反应进行包膜。肥料颗粒核心首先用二苯基甲烷二异氰酸酯包膜，在上面再包覆多元醇聚合物，这两种涂层发生原位反应生成聚氨基甲酸乙酯。该工艺的优点是可在包膜筒或搅拌筒内进行包膜，而不需要溶剂和相关的回收设备，因此其生产成本比现有的其他聚合物包膜工艺要低。

随着农业生产模式不断发展，社会对控释肥的需求十分强烈，大田作物的高产高效生产迫切需要应用控释肥。虽然包膜技术不断进步，但仍然在成本和产品类型上受到一定局限，在大田作物上的应用还不能得到大面积推广。如主要应用在园艺作物上的Osmocote产品包膜率高，需溶剂回收成本下降有限，Multicote的技术复杂，多层、间歇式包膜也不利于生产成本降低，Meister控释肥也因溶剂回收在环保和成本方面受到影响。AGRIUM公司的反应成膜产品在成本上是最具竞争力的，不仅包衣率低而且可以连续化生产，但也有技术专业性强，产品释放期短、膜层易撕裂等不足，有待进一步改进。

针对我国缓控释肥料产业发展中的关键问题，瞄准国际上肥料技术的前沿领域，开发新型包膜材料是当前重要的发展方向。反应成膜技术适应低成本、高环保的发展新趋势，其采用颗粒表面原位聚合原理，形成纤薄、坚韧的膜层，属于国际前沿研究领域。该技术不再使用有机溶剂，属于环境友好型包膜控释肥料，对提高我国控释肥料产业的国际竞争力具有良好的促进作用。国内多家单位都在加紧开发这一技术，该技术的成熟将为控释肥新一代产品的发展提供支持。

美国系列专利（US4711659、US4804403和US4969947）较早的报道了无溶剂反应成膜的包膜技术，利用异氰酸酯与尿素颗粒表面反应形成第一层膜，然后包覆第二层形成聚氨酯膜层，反复喷涂增加膜层厚度以控制养分释放。为了改进聚氨酯膜层的释放性能，后来的专利（US7682656，US20070137274）进一步明确包膜材的范围，如采用二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲苯二异氰酸酯(TDI)，与聚醚多元醇、聚酯多元醇反应生成聚合物膜层。同时有关肥料生产设备的改进也在不断的进行，美国专利US7682656报道了利用包膜转鼓的半径、转速、颗粒速度间的关系，来达到调节控释肥释放速度的目的。

上述发明的原理都是基于异氰酸酯和多元醇的反应固化成膜而来，但由于聚合物与肥料表面存在着表面张力，在降低聚合物用量的同时，颗粒的包膜效果就会显著下降，所以有的聚合物膜层涂覆比例可达8～12%，涂覆次数达到16～20次之多，而其成本也将极大的增加。一旦包膜数量降低至3～5%，养分的控释效果明显减弱，释放将达不到控释肥料的标准。如何通过设备的改进和喷雾的优化，使得少量的涂覆材料可以在短时间内，或者少数几次的涂覆就能均匀的分布在所有的颗粒表面，是本发明要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种无溶剂包膜控释肥料及其制备方法，本发明主要通过一种双喷头工艺和设备将包膜溶液按比例分别喷施在运动的颗粒上得到本发明所述的控释肥料，本发明解决了无溶剂包膜过程中包膜液体在颗粒上分布不均匀的问题。

本发明提供的一种无溶剂包膜控释肥料，其由肥料颗粒和包覆于所述肥料颗粒外的包覆层组成；

所述肥料颗粒的质量百分含量为93%～97%，所述包覆层的质量百分含量为3%～7%；

所述包覆层由多异氰酸酯、聚酯多元醇和微晶石蜡聚合得到。

上述的无溶剂包膜控释肥料，所述肥料颗粒的质量百分含量具体可为93.5%～94.0%、93.5%、93.7%或94.0%，所述包膜层的质量百分含量具体可为6.0%～6.5%、6.0%、6.3%或6.5%。

上述的无溶剂包膜控释肥料，所述肥料颗粒的粒径可为2mm～4mm，可为大颗粒尿素或复合肥；

所述异氰酸酯为二苯基甲烷多异氰酸酯（PAPI）；

所述聚酯多元醇为苯酐聚酯二醇，如聚酯型SKR-T4（思科瑞公司）；

所述微晶石蜡的熔点可为60℃～75℃。

上述的无溶剂包膜控释肥料，所述包覆层中，所述异氰酸酯的质量百分含量可为37.9～45.3%；

所述聚酯多元醇的质量百分含量可为47.7～57.6%；

所述微晶石蜡的质量百分含量可为4.42～8.54%。

上述的无溶剂包膜控释肥料，所述聚合过程中还添加催化剂和表面活性剂；

所述催化剂可为辛酸亚锡或异辛酸锌；

所述表面活性剂可为聚硅氧烷或聚酯基改性聚硅氧烷（D5500，德谦公司）。

上述的无溶剂包膜控释肥料，所述包膜层中，所述异氰酸酯的质量百分含量具体可为38.7%～43.1%、38.7%、42.8%或43.1%；

所述聚酯多元醇的质量百分含量具体可为48.2%～55.2%、48.2%、50.4%或55.2%；

所述微晶石蜡的质量百分含量具体可为5.2%～7.12%、5.2%、6.0%或7.12%；

所述催化剂的质量百分含量具体可为0.42%～0.99%、0.66%～0.86%、0.66%、0.72%或0.86%；

所述表面活性剂的质量百分含量具体可为0.11%～0.25%、0.13%～0.18%、0.13%、0.16%或0.18%。

上述的无溶剂包膜控释肥料，所述包膜层由所述异氰酸酯、所述聚酯多元醇和所述微晶石蜡在所述催化剂和所述表面活性剂存在的条件下聚合得到，所述包膜层所述异氰酸酯、所述聚酯多元醇、所述微晶石蜡、所述催化剂和所述表面活性剂的质量比具体如下述1）-3）中任一种：

1）43.1：48.2：7.12：0.76：0.16；

2）42.8：50.4：6.0：0.66：0.13；

3）38.7：55.2：5.2：0.72：0.18。

本发明进一步提供了所述包膜控释肥料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将所述肥料颗粒加热至75～80℃，并使其在鼓风的作用下进行往复运动；

（2）将所述多异氰酸酯或将所述质量配比的所述多异氰酸酯与所述表面活性剂的混合物加热至75～85℃，并涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上；然后将所述聚酯多元醇和所述微晶石蜡的混合物或将所述聚酯多元醇、所述微晶石蜡和所述催化剂的混合物加热至85～95℃，并涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上，则先后涂覆的所述多异氰酸酯、所述聚酯多元醇和所述微晶石蜡或所述多异氰酸酯、所述聚酯多元醇、所述微晶石蜡、所述表面活性剂和所述催化剂在所述肥料颗粒的表面进行聚合反应，即得到所述包膜控释肥料。

上述的制备方法可在双喷头包膜机中进行，所述双喷头包膜机包括一喷动床，所述喷动床的侧壁上设有进料口，所述喷动床的底部连接一出料管路；所述出料管路内设有高压无气喷嘴Ⅰ和高压无气喷嘴Ⅱ，所述高压无气喷嘴Ⅰ和高压无气喷嘴Ⅱ分别与设于所述喷动床外的高压泵Ⅰ和高压泵Ⅱ相连通；所述高压无气喷嘴Ⅰ和高压无气喷嘴Ⅱ的出口均朝向所述喷动床的底部设置；具体步骤如下：

所述肥料颗粒在所述喷动床中，在鼓风的作用下进行往复运动；

所述多异氰酸酯或将所述质量配比的所述多异氰酸酯与所述表面活性剂的混合物通过所述高压泵Ⅰ和所述高压无气喷嘴Ⅰ涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上；

所述聚酯多元醇和所述微晶石蜡的混合物或将所述聚酯多元醇、所述微晶石蜡和所述催化剂的混合物通过所述高压泵Ⅱ和所述高压无气喷嘴Ⅱ涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上。

上述的制备方法中，通过高压无气喷嘴Ⅰ和高压无气喷嘴Ⅱ将包膜溶液分成2条不同的路径进入喷动床中，避免了二种聚合物在同一管道内发生反应而导致的黏度增高、分散性变差以及最终导致膜层不均匀性增加的问题。同时可以减少喷头堵塞以及包膜完成后管道内聚合物的残留固化所导致的管道不畅等问题。

上述的制备方法中，所述往复运动的形状可为椭圆形，所述椭圆形的长轴沿竖直方向设置。

上述的制备方法中，所述高压无气喷嘴Ⅰ和所述高压无气喷嘴Ⅱ与所述往复运动的最低点的间距可为10～15cm；

控制所述高压泵Ⅰ和所述高压泵Ⅱ的压力可为3～5MPa。

上述的制备方法中，步骤（2）重复进行3次，每次的间隔时间可为2～3分钟，从而按照由内到外构建膜层防水结构。

本发明具有如下优点：

（1）将2种聚合物先后分别喷施到颗粒表面，解决了共用一条管路、喷嘴而引起的堵塞使涂覆中断的问题，同时使得设备内发生颗粒粘连的机率显著降低，使得包膜过程的稳定性明显增强。解决了包膜速度与包膜均匀性不能兼顾的问题，完成了快速成膜过程中膜层的均匀分布。

（2）通过高压无气喷液控制***，使得包膜溶液的分散性得到明显的增强，显著改善了液体在颗粒上的均匀性分布，在保证控释性能的基础上降低了包膜用量。

（3）按照膜层防水结构由内到外构建每次喷涂的包膜配方与聚合时间，通过3次包膜完成产品质量控制。

（4）包膜过程无溶剂回收环节，安全环保，快速反应成膜缩短了包膜时间，使得单位时间内产量得到明显提升，利于工业化生产。

附图说明

图1为本发明包膜控释肥料的制备方法中使用的双喷头包膜机的结构示意图。

图1中各标记如下：

1进料口、2喷动床、3加热储液器Ⅱ、4高压泵Ⅱ、5高压无气喷嘴Ⅱ、6高压无气喷嘴Ⅰ、7高压泵Ⅰ、8加热储液器Ⅰ、9除尘器、10出料管路。

图1中加热储液器Ⅰ中放置的物质为异氰酸酯（B）和表面活性剂（E）；加热储液器Ⅱ中放置的物质为聚酯多元醇（A）、微晶石蜡（C）和催化剂（D）。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中所使用的双喷头包膜机的结构示意图如图1所示，该双喷头包膜机包括一喷动床2，该喷动床2的侧壁上设有进料口1，该喷动床2的底部连接一出料管路10。喷动床2的顶部连接一除尘器9。在该出料管路10内设有高压无气喷嘴Ⅰ6和高压无气喷嘴Ⅱ5，其中，高压无气喷嘴Ⅰ6与设于喷动床2外的高压泵Ⅰ7相连通，高压无气喷嘴Ⅱ5与设于喷动床2外的高压泵Ⅱ4相连通，为喷涂包膜溶液提供动力。高压无气喷嘴Ⅰ6和高压无气喷嘴Ⅱ5的出口均朝向喷动床2的底部设置。

下述实施例中所用的改性聚硅氧烷为德谦公司提供的型号为D5500的聚硅氧烷。

实施例1、制备包膜控释肥料

本实施例的配方表如表1中所示。

表1包膜聚合物配方表

（1）称量2～3mm大粒尿素3kg备用。称量二苯基甲烷多异氰酸酯（PAPI，拜耳公司）31.2克，置于加热储液器Ⅰ8中升温至75℃，滴入表面活性剂0.11g，搅拌均匀并保温75℃；同时称量聚酯多元醇33.8g，置于另一个加热储液器Ⅱ3中，称量微晶石腊（熔点70℃，市售）3.15g，放入加热储液器Ⅱ3中升温至85℃，保温并搅拌，使微晶石腊均匀分散在多元醇溶液中，最后滴入催化剂0.6g继续搅拌均匀。

（2）两种溶液升温的同时，按照上述步骤，继续配备第二次喷涂的包膜溶液，分别称量PAPI30.1g和表面活性剂0.12g，加热搅拌并保温75℃待用，分别称取多元醇33.6g和微晶石蜡5.94g以及催化剂0.6g，加热搅拌并保温85℃待用；第三次喷涂溶液分别为PAPI30.4g和表面活性剂0.12g，加热搅拌并保温75℃待用，分别称取多元醇33.9g和微晶蜡5.88g以及催化剂0.6g，加热搅拌并保温85℃待用。

（3）包膜溶液加热保温的同时，将尿素颗粒加入图1所示双喷头包膜机的喷动床2中，打开热风鼓风机，使颗粒开始循环并升温到75℃。颗粒循环的路径呈长轴竖直设置的椭圆形。打开高压泵Ⅰ7升压至3MPa，开始喷涂，高压泵Ⅰ7将备好的异氰酸酯包膜混合液吸入泵体并均匀喷涂在正在往复运动的尿素颗粒上，控制高压无气喷嘴Ⅰ6与尿素颗粒运动的最低点的距离为15cm，待加热储液器Ⅰ8内包膜液用完后，关闭高压泵Ⅰ7，物料在喷动床2内继续往复1分钟。打开高压泵Ⅱ4，将装在加热储液器Ⅱ3内的多元醇混合包膜液喷涂在往复运动的尿素颗粒上，控制高压无气喷嘴Ⅱ5与尿素颗粒运动的最低点的距离为15cm，溶液喷完后，尿素颗粒继续保温循环，使2种包膜液在颗粒表面固化成膜。2分钟后开始第二次包膜，将上述第二次配好的包膜液按照第一次喷涂的方法涂覆成膜。3分钟后进行第三次喷涂，喷涂结束后，保温3分钟，关掉热源，继续鼓风，为物料降温2分钟，停止鼓风，卸出物料，即为包膜控释肥成品。

测定本实施例制备的包膜控释肥料的氮素释放效果，采用恒温水浸泡法测试该包膜控释肥料的不同时间的氮素溶出量，具体步骤如下：

称取上述控释尿素10.00g，装入尼龙网袋中，将袋置于塑料瓶里，然后加入250ml蒸馏水，盖好瓶盖，放入25℃的恒温箱内。设3个重复。前期取样按照第1、3、7、14、21和28天间隔进行，每次取样时，将尼龙网袋取出放入新的事先加入蒸馏水的塑料瓶中继续浸泡，将浸泡过的控释尿素的塑料瓶里的浸提液摇匀后取样测定尿素含量，计算N素溶出比例。释放期较长的后期取样根据释放速率确定取样时间。尿素的测定采用对二甲基氨基甲醛-分光光度法，复合肥氮素采用半微量凯氏定氮法。

包膜率测定，设3个重复，准确称量包膜肥料5.00g，放入研钵捣碎、研磨，加水溶解过滤，所得膜层风干，称重，计算膜层占包膜肥料的百分比即为包膜率。

经测定，本实施例的包膜率为5.3%，第51天溶出氮素占总氮量质量的82%。

实施例2、制备包膜控释肥料

本实施例的配方表如表2中所示。

表2包膜聚合物配方表

（1）称量3～4mm大粒尿素3kg备用。称量多异氰酸酯（PAPI，拜耳公司）30.9克，置于加热储液器Ⅰ8中升温至80℃，滴入表面活性剂0.12g，搅拌均匀并保温80℃；同时称量聚酯多元醇34.8g，置于加热储液器Ⅱ3中，称量微晶石腊（熔点75℃，市售）3.81g，放入加热储液器Ⅱ3中升温至95℃，保温并搅拌，使微晶石腊均匀分散在多元醇溶液中，最后滴入催化剂0.45g继续搅拌均匀。

（2）两种溶液升温的同时，按照上述步骤，继续配备第二次喷涂的包膜溶液，分别称量PAPI32.0g和表面活性剂0.09g，加热搅拌并保温80℃待用，分别称取多元醇33.8g和微晶石蜡4.84g以及催化剂0.3g，加热搅拌并保温95℃待用；第三次喷涂溶液分别为PAPI24.1g和表面活性剂0.06g，加热搅拌并保温80℃待用，分别称取多元醇33.7g和微晶蜡3.48g以及催化剂0.6g，加热搅拌并保温95℃待用。

（3）包膜溶液加热保温的同时，将尿素颗粒加入图1所示双喷头包膜机的喷动床2中，打开热风鼓风机，使颗粒开始循环并升温到80℃。打开高压泵Ⅰ7升压至4MPa，开始喷涂，高压泵Ⅰ7将备好的异氰酸酯包膜混合液吸入泵体并均匀喷涂在正在往复运动的尿素颗粒上，控制高压无气喷嘴Ⅰ6与尿素颗粒运动的最低点的距离为10cm，待加热储液器Ⅰ8内包膜液用完后，关闭高压泵Ⅰ7，物料在喷动床内继续循环1分钟。打开高压泵Ⅱ4，将装在加热储液器Ⅱ3内的多元醇混合包膜液喷涂在往复运动的尿素颗粒上，控制高压无气喷嘴Ⅱ5与尿素颗粒运动的最低点的距离为10cm，溶液喷完后，尿素颗粒继续保温循环，使2种包膜液在颗粒表面固化成膜。2分钟后开始第二次包膜，将上述第二次配好的包膜液按照第一次喷涂的方法涂覆成膜。3分钟后进行第三次喷涂，喷涂结束后，保温3分钟，关掉热源，继续鼓风，为物料降温3分钟，停止鼓风，卸出物料，即为包膜控释肥成品。

测定本实施例制备的包膜控释肥料的氮素释放效果，采用实施例1中的恒温水浸泡法测定氮素溶出。

经测定，本实施例制备的包膜控释肥料的包膜率为5.03%，第45天溶出氮素占总氮量质量的80%。

实施例3、制备包膜控释肥料

本实施例的配方表如表3中所示。

表3包膜聚合物配方表

（1）称量2～3mm复合肥（N:P₂O₅:K₂O=15:15:15，质量比）5kg备用。第一次喷涂溶液为PAPI40.0g，表面活性剂0.2g加入加热储液器Ⅰ8中搅拌并加热至85℃，多元醇60.8g、微晶石蜡70#（熔点70℃）4.67g和催化剂0.67克，加入加热储液器Ⅱ3中搅拌并加热至90℃备用。按照表3中所示配方将二次喷涂所需的2种材料加入加热储液器Ⅰ8中搅拌并加热至80℃，将表3中对应的3种材料加入加热储液器Ⅱ3中搅拌并加热至90℃，按照上述方法将表3中第三次所需材料分别称量加入对应的加热容器中搅拌并升温至所述温度保温备用。

（2）包膜溶液加热保温的同时，将复合肥颗粒加入图1所示双喷头包膜机的喷动床2中，打开热风鼓风机，使颗粒开始循环并升温到80℃。打开高压泵Ⅰ7升压至5MPa，开始喷涂，高压泵Ⅰ7将备好的异氰酸酯包膜混合液吸入泵体并均匀喷涂在正在往复运动的肥料颗粒上，控制高压无气喷嘴Ⅰ6与肥料颗粒运动的最低点的距离为12cm，待容器内包膜液用完后，关闭高压泵Ⅰ7，物料在喷动床内继续往复运动1分钟。打开高压泵Ⅱ4，将装在加热储液器Ⅱ3内的多元醇混合包膜液喷涂在循环的肥料颗粒上，控制高压无气喷嘴Ⅱ5与肥料颗粒运动的最低点的距离为12cm，溶液喷完后，颗粒继续保温循环，使2种包膜液在颗粒表面固化成膜。2分钟后开始第二次包膜，将上述第二次配好的包膜液按照第一次喷涂的方法涂覆成膜。3分钟后进行第三次喷涂，喷涂结束后，保温3分钟，关掉热源，继续鼓风，为物料降温3分钟，停止鼓风，卸出物料，即为包膜控释肥成品。

测定本实施例制备的包膜控释肥料的氮素释放效果，采用实施例1中的恒温水浸泡法测定氮素溶出。

经测定，本实施例制备的包膜控释肥料的包膜率为4.7%，第43天溶出氮素占总氮量质量的83%。

Claims (3)

1.一种无溶剂包膜控释肥料，其由肥料颗粒和包覆于所述肥料颗粒外的包覆层组成；

所述肥料颗粒的质量百分含量为93％～97％，所述包覆层的质量百分含量为3％～7％；

所述包覆层由多异氰酸酯、聚酯多元醇和微晶石蜡聚合得到；

所述肥料颗粒的粒径为2mm～4mm；

所述多异氰酸酯为二苯基甲烷多异氰酸酯；

所述聚酯多元醇为苯酐聚酯二醇；

所述微晶石蜡的熔点为60℃～75℃；

所述包覆层中，所述多异氰酸酯的质量百分含量为37.9～45.3％；

所述聚酯多元醇的质量百分含量为47.7～57.6％；

所述微晶石蜡的质量百分含量为4.42～8.54％；

所述聚合过程中还添加催化剂和表面活性剂；

所述催化剂为辛酸亚锡或异辛酸锌；

所述表面活性剂为聚硅氧烷或聚酯基改性聚硅氧烷；

所述包膜层中，所述催化剂的质量百分含量为0.42％～0.99％；

所述表面活性剂的质量百分含量为0.11％～0.25％；

所述包膜控释肥料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述肥料颗粒加热至75～80℃，并使其在鼓风的作用下进行往复运动；

(2)将所述多异氰酸酯与所述表面活性剂的混合物加热至75～85℃，并涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上；然后将所述聚酯多元醇、所述微晶石蜡和所述催化剂的混合物加热至85～95℃，并涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上，则先后涂覆的所述多异氰酸酯、所述聚酯多元醇、所述微晶石蜡、所述表面活性剂和所述催化剂在所述肥料颗粒的表面进行聚合反应，即得到所述包膜控释肥料；

所述制备方法在双喷头包膜机中进行，所述双喷头包膜机包括一喷动床，所述喷动床的侧壁上设有进料口，所述喷动床的底部连接一出料管路；所述出料管路内设有高压无气喷嘴Ⅰ和高压无气喷嘴Ⅱ，所述高压无气喷嘴Ⅰ和高压无气喷嘴Ⅱ分别与设于所述喷动床外的高压泵Ⅰ和高压泵Ⅱ相连通；所述高压无气喷嘴Ⅰ和高压无气喷嘴Ⅱ的出口均朝向所述喷动床的底部设置；具体步骤如下：

所述肥料颗粒在所述喷动床中，在鼓风的作用下进行往复运动；

将所述多异氰酸酯与所述表面活性剂的混合物通过所述高压泵Ⅰ和所述高压无气喷嘴Ⅰ涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上；

将所述聚酯多元醇、所述微晶石蜡和所述催化剂的混合物通过所述高压泵Ⅱ和所述高压无气喷嘴Ⅱ涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上；

所述高压无气喷嘴Ⅰ和所述高压无气喷嘴Ⅱ与所述往复运动的最低点的间距为10～15cm；

控制所述高压泵Ⅰ和所述高压泵Ⅱ的压力为3～5MPa；

步骤(2)重复进行3次，每次的间隔时间为2～3分钟。

2.权利要求1所述的包膜控释肥料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将所述肥料颗粒加热至75～80℃，并使其在鼓风的作用下进行往复运动；

(2)将所述多异氰酸酯与所述表面活性剂的混合物加热至75～85℃，并涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上；然后将所述聚酯多元醇、所述微晶石蜡和所述催化剂的混合物加热至85～95℃，并涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上，则先后涂覆的所述多异氰酸酯、所述聚酯多元醇、所述微晶石蜡、所述表面活性剂和所述催化剂在所述肥料颗粒的表面进行聚合反应，即得到所述包膜控释肥料；

所述制备方法在双喷头包膜机中进行，所述双喷头包膜机包括一喷动床，所述喷动床的侧壁上设有进料口，所述喷动床的底部连接一出料管路；所述出料管路内设有高压无气喷嘴Ⅰ和高压无气喷嘴Ⅱ，所述高压无气喷嘴Ⅰ和高压无气喷嘴Ⅱ分别与设于所述喷动床外的高压泵Ⅰ和高压泵Ⅱ相连通；所述高压无气喷嘴Ⅰ和高压无气喷嘴Ⅱ的出口均朝向所述喷动床的底部设置；具体步骤如下：

所述肥料颗粒在所述喷动床中，在鼓风的作用下进行往复运动；

将所述多异氰酸酯与所述表面活性剂的混合物通过所述高压泵Ⅰ和所述高压无气喷嘴Ⅰ涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上；

将所述聚酯多元醇、所述微晶石蜡和所述催化剂的混合物通过所述高压泵Ⅱ和所述高压无气喷嘴Ⅱ涂覆到往复运动的所述肥料颗粒上；

所述高压无气喷嘴Ⅰ和所述高压无气喷嘴Ⅱ与所述往复运动的最低点的间距为10～15cm；

控制所述高压泵Ⅰ和所述高压泵Ⅱ的压力为3～5MPa；

步骤(2)重复进行3次，每次的间隔时间为2～3分钟。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述往复运动的形状为椭圆形，所述椭圆形的长轴沿竖直方向设置。