CN110357720A - 一种硫改性油基包膜缓释肥 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种硫改性油基包膜缓释肥，其特征在于，包括肥料内核以及包膜材料，所述肥料内核为尿素颗粒或者其他脲基复合肥或者硝基复合肥颗粒；包膜材料为硫改性油基材料，制备包括以下步骤：首先将硫磺加热熔化，将蓖麻油缓慢加入进行硫化反应，将得到产物与多异氰酸酯类固化剂混合后加热，用所得包膜液对肥料颗粒进行包膜，固化后制得缓释肥；包膜原料所用比例为蓖麻油100份、硫磺5‑15份、多异氰酸酯类固化剂15‑50份。本发明的缓释肥料不仅能实现控制尿素释放的效果，还随着膜材料降解还可实现为土壤缓慢补充s元素的效果。

Description

一种硫改性油基包膜缓释肥
技术领域
本发明属于农用缓释肥技术领域，具体为一种具有双重缓释效果的缓释肥料及其制备方法。
背景技术
在农业生产中，化学肥料的使用成为农作物增产的主要方式，但是目前普通肥料面临着养分流失快、农业污染高、肥效低以及多次施放造成的高额成本等问题，包膜缓释肥料应运而生。包膜缓释肥通过在肥料表面包覆一层材料达到养分与外界环境隔离的目的，使养分缓慢的释放到环境中，这类肥料有效提高了肥料的利用效率，但是依然存在着生产成本高、膜材料难降解、缓释效果与植物的生长周期不匹配等问题，这些问题造成了缓释肥料难以大面积推广，肥效无法进一步提高等问题。
硫磺为一种植物生长所必须的养分，如十字花科植物对硫元素的需求量较大，缺硫会导致植物产生失绿症，造成开花结实推迟，果实减少等问题，另外，缺硫会导致植物体内蛋氨酸、半胱氨酸等氨基酸含量降低，从而影响蛋白质的合成，如水稻缺硫会导致空壳率上升，大豆缺硫会导致固氮酶活性降低，缺硫会严重影响植物正常的生长周期。但普通硫磺直接施用普遍存在植物吸收率低的问题，因此需要一种能够长时间为植物提供硫元素的缓释硫肥。
目前商业使用的缓释肥料，普遍存在控释效果较差的问题，养分的释放速率、周期难以控制，也造成了目前缓释肥料的推广成为难题。
目前用于包膜肥料的包膜材料主要分为无机材料和有机高分子材料，无机材料主要为硫磺、硅藻土、磷石膏等，有机高分子材料按合成方法分类包括合成高分子材料、半合成高分子材料以及天然高分子材料，天然高分子材料易受微生物影响，控释效果较差，合成高分子材料工艺较为复杂、成本较高且易造成二次污染；而利用蓖麻油制备的生物基聚氨酯具有良好的力学性能，具有一定的可生物降解性，不易造成农业污染，并且使用蓖麻油为主要原料，降低了成本。
发明内容
本发明目的是提供一种具有双重缓释效果的缓释肥料及其制备方法，通过控制硫磺和多异氰酸酯类固化剂在膜材料制备过程中的比例控制养分释放效果，另外，肥料的缓释效果较好，膜材料易生物降解，降低因膜材料难以降解产生的环境危害，并且膜材料成分在降解过程中可以为植物生长提供必需养分。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种硫改性油基包膜缓释肥，其特征在于：包括肥料内核以及包膜材料，包膜材料为硫改性油基材料，其制备包括：取5-15份硫磺于反应容器内，氮气环境下170℃加热至硫磺完全熔化，将100份的蓖麻油缓慢滴加至反应容器，变滴加边搅拌，反应进行6-8h后反应结束，关闭电源至反应装置完全冷却至室温，取上述产物，加入15-50份多异氰酸酯类固化剂，40-50℃加热搅拌10min得包膜材料；
所述包膜缓释肥的制备：取肥料内核颗粒，置于包膜机，55℃预热20min，加入上述所制备的包膜材料，通过包膜机转动，使包膜材料牢固地包裹在颗粒复合肥上，并重复上述过程3次，计算膜材料用量，制备出涂层量为3%-10%的包膜缓释肥，经筛分后获得直径为3-4mm的包膜缓释肥；所述涂层量是指包膜材料占肥料总重量的百分比。
所述肥料内核为尿素颗粒或者其他脲基复合肥或者硝基复合肥颗粒。
所述包膜材料较适合的质量比例为：蓖麻油100份；硫磺7-13份；多异氰酸酯类固化剂30-40份。
所述的多异氰酸酯类固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）、L-赖氨酸二异氰酸酯（LDI）中一种或几种。
采用以上技术方案后，本发明具有以下优点：
1、所制备的缓释肥料可以长时间为植物生长提供养分，一次施用可长时间有效，减少施用次数，从而降低农业成本。
2、养分分阶段释放，既减少了因肥料浓度高造成的烧苗风险，也降低了肥料大量释放产生的养分流失，降低了农业污染。
3、硫磺作为缓释膜材料的一部分，随着膜材料在土壤中缓慢降解，硫元素逐渐释放，可以长时间为植物生长提供硫养分。
4、通过控制硫磺以及多异氰酸酯类固化剂所用比例，可以控制包膜材料的交联度，从而控制所制备缓释肥料的养分释放速率和养分释放周期，可制备出匹配多种植物生长周期的缓释肥料。
5、所使用作为主要原料的蓖麻油为一种不可食用油，利用蓖麻油作为主要原料可以为蓖麻油的利用提供一种新的思路。
6、所使用的主要原料蓖麻油、硫磺、多异氰酸酯类固化剂来源广泛，成本也较低，与已生产的缓释肥料相比制备过程与工艺也较为简单，整个过程可操作性好，生产效率高，有明显的社会效益和经济效益。
7、所制备的包膜材料可生物降解，不会造成因聚合物难以降解产生的二次污染问题。
具体实施方式
下面结合具体的实施案列对本发明进行说明，以使此领域内的技术人员更好的理解本发明并进行实施，但此处对于本发明的描述仅限于利用实例对发明进行更详细的描述，并不用于限定本发明。
针对现阶段包膜缓释肥的不足，本发明提供一种成本低廉，以蓖麻油、硫磺、多异氰酸酯类固化剂为主要原料的具有双重缓释效果的缓释肥。
实施例1：
1）制备包膜材料：取5g硫磺反应容器，氮气环境下170℃加热熔化，缓慢加入100g蓖麻油，反应进行6h，关闭反应加热至整个反应装置冷却至室温。取上述硫化蓖麻油，加二苯基甲烷二异氰酸脂50g，55℃加热搅拌10min，制得包膜材料。
2）使用上述包膜材料进行包膜：取2.2kg尿素颗粒于包膜机，20转/min、55℃预热20min，将上述所制备的包膜材料分多次缓慢倒入包膜机，每次包膜至膜材料均匀涂覆在尿素颗粒表面；制得涂层量约为7%的包膜缓释肥料。
实施例2：
1）制备包膜材料：取10g硫磺于反应容器，氮气环境下170℃加热熔化，缓慢加入100g蓖麻油，反应进行6h，关闭反应至整个反应装置冷却至室温，取上述硫化蓖麻油，加二苯基甲烷二异氰酸酯35g，55℃加热10min，制得包膜材料。
2）使用上述材料进行包膜：取1.45kg尿素于包膜机，20转/min、55℃预热20min，将上述所制备的包膜材料分多次缓慢倒入包膜机，每次包膜至膜材料均匀涂覆在尿素颗粒表面，制得涂层量约为10%的包膜缓释肥料。
实施例3：
1）制备包膜材料:取15g硫磺于反应容器，氮气环境下170℃加热熔化，缓慢加入100g蓖麻油，反应进行6h，关闭反应至整个反应装置冷却至室温，取上述硫化蓖麻油，加二苯基甲烷二异氰酸酯15g，55℃加热10min，制得包膜材料。
2）使用上述包膜材料进行包膜：取4.3kg尿素于包膜机，20转/min、55℃预热20min，将上述所制备的包膜材料分多次缓慢倒入包膜机，每次包膜至膜材料均匀涂覆在尿素颗粒表面，制得涂层量约为3%的包膜缓释肥料。
实施例4：
1）制备包膜材料：取10g硫磺于反应容器，氮气环境下170℃加热熔化，缓慢加入100g蓖麻油，反应进行6h，关闭反应至整个反应装置冷却至室温，取上述硫化蓖麻油，加甲苯二异氰酸酯35g，55℃加热10min，制得包膜材料。
2）使用上述包膜材料进行包膜：取2.9kg尿素于包膜机，20转/min、55℃预热20min，将上述包膜材料分多次缓慢倒入包膜机，每次包膜至膜材料均匀涂覆在尿素颗粒表面，制得涂层量约为5%的包膜缓释肥料。
实施例5：
1）制备包膜材料：取10g硫磺于反应容器，氮气环境下170℃加热熔化，缓慢加入100g蓖麻油，反应进行约6h，关闭反应至整个反应装置冷却至室温，取上述硫化蓖麻油，加异佛尔酮二异氰酸酯30g，55℃加热10min，制得包膜材料。
2）使用上述包膜材料进行包膜：取2.0kg尿素于包膜机，20转/min、55℃预热20min，将上述包膜材料分多次缓慢倒入包膜机，每次包膜至膜材料均匀涂覆在尿素颗粒表面，制得涂层量约为7%的包膜缓释肥料。
实施例6：
1）制备包膜材料：取10g硫磺于反应容器，氮气环境下170℃加热熔化，缓慢加入100g蓖麻油，反应进行约6h，关闭反应至整个反应装置冷却至室温，取上述硫化蓖麻油，加二环己基甲烷二异氰酸酯30g，55℃加热10min，制得包膜材料。
2）使用上述包膜材料进行包膜：取2.0kg尿素于包膜机，20转/min、55℃预热20min，将上述包膜材料分多次缓慢倒入包膜机，每次包膜至膜材料均匀涂覆在尿素颗粒表面，制得涂层量约为7%的包膜缓释肥料。
实施例7：
1）制备包膜材料：去10g硫磺于反应容器，氮气环境下170℃加热熔化，缓慢加入100g蓖麻油，反应进行约6h，关闭反应至整个冷却装置冷却至室温，取上述硫化蓖麻油，加L-赖氨酸二异氰酸酯20g，55℃加热10min，制得包膜材料。
2）使用上述包膜材料进行包膜：取2.0kg尿素于包膜机，20转/min、55℃预热20min，将上述包膜材料分多次缓慢倒入包膜机，每次包膜至膜材料均匀涂覆在尿素颗粒表面，制得涂层量约为6%的包膜缓释肥料。
本文虽然已经给出了本发明的一些实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (4)

1.一种硫改性油基包膜缓释肥，其特征在于：包括肥料内核以及包膜材料，包膜材料为硫改性油基材料，其制备包括：取5-15份硫磺于反应容器内，氮气环境下170℃加热至硫磺完全熔化，将100份的蓖麻油缓慢滴加至反应容器，变滴加边搅拌，反应进行6-8h后反应结束，关闭电源至反应装置完全冷却至室温，取上述产物，加入15-50份多异氰酸酯类固化剂，40-50℃加热搅拌10min得包膜材料；
所述包膜缓释肥的制备：取肥料内核颗粒，置于包膜机，55℃预热20min，加入上述所制备的包膜材料，通过包膜机转动，使包膜材料牢固地包裹在颗粒复合肥上，并重复上述过程3次，计算膜材料用量，制备出涂层量为3%-10%的包膜缓释肥，经筛分后获得直径为3-4mm的包膜缓释肥；所述涂层量是指包膜材料占肥料总重量的百分比。
2.根据权利要求1所述的一种硫改性油基包膜缓释肥，其特征在于：所述肥料内核为尿素颗粒或者其他脲基复合肥或者硝基复合肥颗粒。
3.根据权利要求1所述的一种硫改性油基包膜缓释肥，其特征在于：所述包膜材料较适合的质量比例为：蓖麻油100份；硫磺7-13份；多异氰酸酯类固化剂30-40份。
4.根据权利要求1所述的一种硫改性油基包膜缓释肥，其特征在于：所述的多异氰酸酯类固化剂为二苯基甲烷二异氰酸酯MDI、甲苯二异氰酸酯TDI、异佛尔酮二异氰酸酯IPDI、二环己基甲烷二异氰酸酯HMDI、L-赖氨酸二异氰酸酯LDI中一种或几种。
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