專利名稱：以農作物秸稈為可降解膜的包膜控釋肥料及其生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以農作物秸桿為可降解膜的包膜控釋肥料及其生產方法，屬于控釋肥料生產領域。
背景技術：
包膜控釋肥料是一種可以精確控制養(yǎng)分釋放的智能肥料，它具有靈活多變的配方，可以通過調節(jié)包膜的厚度和材料性質調控內核肥料養(yǎng)分的溶解釋放，使之適應不同作物的養(yǎng)分需求特點，從而達到提高肥效目的的新型肥料。包膜控釋肥料的發(fā)明與利用，不但提高了肥料的利用率，而且減少了化學肥料對環(huán)境造成的污染。包膜控釋肥料是通過肥料顆粒表面包裹聚合物而完成的。目前就包膜控釋肥的制備方法而言，主要有有機溶劑型和就地反應成膜型兩種方法。國內外研究較多的是有機溶 劑型包膜材料，主要以日本的“Meister”，美國的“Osmocote”為代表。這些包膜控釋肥料大多數(shù)是應用溶劑先將包膜樹脂溶解，然后在流化床包膜塔中逐漸噴涂而成。此工藝雖然能將膜材料均勻的噴涂到肥料顆粒表面，但能耗高，工藝復雜，溶劑回收較為困難。因此，用此工藝生產出的控釋肥產品價格往往很高，難以在農業(yè)上大面積推廣應用。此外，從而限制了它的大規(guī)模推廣應用。就地反應成膜型包膜控釋肥料所采用的主要材料為環(huán)氧樹脂、聚氨酯和醇酸樹脂等。這些包膜控釋肥料制備的主要特點是將膜材料和固化劑噴涂到肥料顆粒表面直接反應成膜。該工藝制備簡單、固化快，非常適合在大田作物上大規(guī)模推廣使用。但是此類膜材料也有缺點，它們的主要成分是石油化產品，石油化產品的高價格和不斷枯竭的石油資源，難以維持控釋肥的可持續(xù)發(fā)展。而且石化產品膜材料不易降解。所以，國內外迫切需要一種成本低、殘膜易降解、控釋效果好的包膜控釋肥，以便它在農業(yè)生產中普及使用。

發(fā)明內容
為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種以農作物秸桿為可降解膜的包膜控釋肥料及其生產方法，是將農作物秸桿制備為秸桿包膜液并與固化劑按不同比例同時噴涂到肥料顆粒上直接反應成膜的包膜控釋肥料及其制備方法，目的是提供一種價格低廉、制備工藝簡單、無需溶劑，固化快，殘膜易降解的農作物秸桿包膜控釋肥料及其制備方法。一種以農作物秸桿為可降解膜的包膜控釋肥料，其制備方法為將20 60份粉碎的農作物秸桿、100份液化劑和3 8份催化劑混合均勻，然后在100 200°C下反應I 2小時，冷卻后即得秸桿包膜液；將轉鼓中的肥料顆粒預熱至50 70°C，然后將秸桿包膜液和固化劑作為包膜材料同時噴涂到肥料顆粒表面直接固化成膜，即得秸桿包膜控釋肥料；利用本發(fā)明制備的包膜控釋肥料養(yǎng)分釋放期是I 12個月。所述的農作物秸桿是麥秸、玉米秸桿、稻草、棉花秸桿、甘蔗秸桿、大豆秸桿、油菜秸桿或花生秸桿中的一種或幾種的混合物。所述的液化劑是二甘醇、乙二醇、碳酸乙烯酯或丙三醇中的一種或幾種的混合物。
所述的催化劑是鹽酸、硫酸或磷酸中的一種或幾種的混合物。所述的固化劑是多亞甲基多苯基多異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、三甲基六亞甲基二異氰酸酯或苯二亞甲基二異氰酸酯中的一種或幾種的混合物。所述秸桿包膜液、固化劑分別占包膜材料重量的30 65%、35 70% ;噴涂于顆粒肥料表層的膜材料占肥料顆粒總重量的3. 0 10. 0%。所述肥料顆粒選自尿素、碳酸氫銨、NPK復合肥、硝酸銨、硫酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、氯化鉀、硫酸鉀或硝酸鉀；所述肥料顆粒的粒徑為2 5mm。本發(fā)明所提供的秸桿包膜控釋肥料及其制備方法，主要優(yōu)點是I.以農作物秸桿為主要原料，充分利用了廢棄的可再生植物資源，不僅成本低，而且大大減少了對石化產品的依賴，解決了包膜控釋肥料膜材料的可持續(xù)發(fā)展問題和難降解所帶來的環(huán)境污染問題； 2.采用轉鼓包膜工藝為制備方法，無需溶劑，制備簡單，固化快且成本低；3.秸桿包膜材料具有完全環(huán)境可降解性，養(yǎng)分釋放完后留下的膜材料可以在3 5年內完全降解。4.包膜控釋肥料養(yǎng)分釋放優(yōu)異，可根據(jù)不同的包膜厚度可將養(yǎng)分期精確控制在I 12個月，能滿足不同的農作物的生長需求。


圖I :本發(fā)明的包膜控釋肥料制作工藝流程圖。圖中I首先將尿素或復合肥顆粒加入轉鼓中，使肥料預熱到50_70°C ；2是將粉碎的作物秸桿、液化劑、濃硫酸計量后放入容器中，混合均勻，加熱在100 200°C下反應，然后用冰水浴冷卻終止其反應，獲得秸桿包膜液，然后將秸桿包膜液預熱至100°C ;3將固化劑多亞甲基多苯基多異氰酸酯和秸桿包膜液同時迅速噴涂到已預熱的肥料顆粒表面；4是秸桿包膜液和固化劑在肥料表面直接反應成膜；5是將包膜后的肥料轉移到冷卻器中，使其冷卻至室溫；6是將冷卻后的包膜肥料稱量、包裝、貯存。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規(guī)方法。所述材料如無特別說明均能從公開商業(yè)途徑而得，所述的鹽酸、硫酸和磷酸都是市場上常售的37%濃鹽酸、98%濃硫酸和85%濃磷酸。實施例中所用的農作物秸桿呈粉末狀，其粒徑為20 60目，使用前在105°C下干燥24小時。實施例I :將IOOg 二甘醇、50g麥秸和3g濃硫酸加入裝有機械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，攪拌使其混合均勻。在140 150°C下反應I. 5小時，然后用冰水浴冷卻終止其反應，獲得麥秸包膜液。將500g直徑為2-4mm大顆粒尿素裝入轉鼓中，加熱至50-70°C，然后將預熱到100°C的5. 61g麥秸包膜液和3. 31g固化劑多亞甲基多苯基多異氰酸酯同時迅速噴涂到尿素顆粒表面，5-6分鐘后即可在肥料表面直接反應成膜，此過程重復3次。最后，肥料經冷卻器冷卻至室溫，即可包裝、貯存。所得控釋肥膜材料占全部控釋肥總重的5%左右，此肥料在25°C水或土壤中，養(yǎng)分控制釋放時間約為90天。
實施例2 將IOOg 二甘醇、40g玉米秸桿和3g濃硫酸加入裝有機械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，攪拌使其混合均勻。在140 150°C下反應I. 3小時，然后用冰水浴冷卻終止其反應，獲得玉米秸桿包膜液。將500g直徑為2-4mm大顆粒尿素裝入轉鼓中，加熱至50-70°C ;然后將預熱到100°C的5. Ilg玉米秸桿包膜液和3. 67g固化劑多亞甲基多苯基多異氰酸酯同時迅速噴涂到尿素表面，5-6分鐘后即可在肥料表面直接反應成膜，此過程重復3次。最后，肥料經冷卻器冷卻至室溫，即可包裝、貯存。所得控釋肥膜材料占全部控釋肥總重的5%左右，此肥料在25°C水或土壤中，養(yǎng)分控制釋放時間約為90天。實施例3 將80g碳酸乙烯酯、20g乙二醇、40g麥秸和3g濃硫酸加入裝有機械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，攪拌使其混合均勻。在140 150°C下反應I小時，然后用冰水浴冷卻終止 其反應，獲得麥秸包膜液。將500g直徑為2-4mm大顆粒尿素裝入轉鼓中，加熱至50-70°C ；然后將預熱到100°C的5. Olg麥秸包膜液和3. 82g固化劑多亞甲基多苯基多異氰酸酯同時迅速噴涂到尿素表面，5-6分鐘后即可在肥料表面直接反應成膜，此過程重復3次。最后，肥料經冷卻器冷卻至室溫，即可包裝、貯存。所得控釋肥膜材料占全部控釋肥總重的5%左右，此肥料在25°C水或土壤中，養(yǎng)分控制釋放時間約為90天。實施例4 將IOOg碳酸乙烯酯、50g玉米秸桿和4g濃硫酸加入裝有機械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，攪拌使其混合均勻。在140 150°C下反應I. 6小時，然后用冰水浴冷卻終止其反應，獲得玉米秸桿包膜液。將500g直徑為2-4mm大顆粒尿素裝入轉鼓中，加熱至50_70°C ；然后將預熱到100°C的4. 51g玉米秸桿包膜液和4. Ilg固化劑多亞甲基多苯基多異氰酸酯同時迅速噴涂到尿素表面，5-6分鐘后即可在肥料表面直接反應成膜，此過程重復3次。最后，肥料經冷卻器冷卻至室溫，即可包裝、貯存。所得控釋肥膜材料占全部控釋肥總重的5%左右，此肥料在25°C水或土壤中，養(yǎng)分控制釋放時間約為90天。實施例5 將80g碳酸乙烯酯、20g乙二醇、40g麥秸和3g濃硫酸加入裝有機械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，攪拌使其混合均勻。在140 150°C下反應I. 5小時，然后用冰水浴冷卻終止其反應，獲得麥秸包膜液。將500g復合肥裝入轉鼓中，加熱至60-90°C ;將預熱到100°C的5. Olg麥秸包膜液和3. Ilg固化劑多亞甲基多苯基多異氰酸酯同時迅速噴涂到尿素表面，5-6分鐘后即可在肥料表面直接反應成膜，此過程重復5次。最后，肥料經冷卻器冷卻至室溫，即可包裝、貯存。所得控釋肥膜材料占全部控釋肥總重的7%左右，此肥料在25°C水或土壤中，養(yǎng)分控制釋放時間約為180天。實施例6:將IOOg碳酸乙烯酯、40g玉米秸桿和3g濃硫酸加入裝有機械攪拌和冷凝管的三口燒瓶中，攪拌使其混合均勻。在140 150°C下反應I. 5小時，然后用冰水浴冷卻終止其反應，獲得玉米秸桿包膜液。將500g復合肥裝入轉鼓中，加熱至60-90°C;然后將預熱到100°C的4. 61g玉米秸桿包膜液和3. 51g固化劑多亞甲基多苯基多異氰酸酯同時迅速噴涂到尿素表面，5-6分鐘后即可在肥料表面直接反應成膜，此過程重復7次。最后，肥料經冷卻器冷卻至室溫，即可包裝、貯存。所得控釋肥膜材料占全部控釋肥總重的10%左右，此肥料在25°C水或土壤中，養(yǎng)分控制釋放時間約為270天。本發(fā)明利用粉碎的農作物秸桿為膜材料，不僅極大地降低了膜材料成本，減少了包膜材料對石化資源的依賴，充分利用了廢棄的可再生的植物生物質資源，實現(xiàn)了包膜材料的可持續(xù)發(fā)展，而且膜材料具有生物降解性，殘留在土壤中的膜殼能夠在3 5年內降解。因此本發(fā)明解決了目前國際上控釋肥成本高難以推廣、依賴石化產品難以可持續(xù)發(fā)展和高分子殘膜難以降解的關鍵技術難題。此外，本發(fā)明提供的包膜控釋肥，不僅具有精 確的養(yǎng)分控制釋放性能，而且養(yǎng)分控制釋放期可以控制在I個月到12個月不等，可以滿足不同作物的生長需求，市場前景極為廣闊。
權利要求
1 .一種以農作物秸桿為可降解膜的包膜控釋肥料，其特征在于其制備方法為將20 60份農作物秸桿、100份液化劑和3 8份催化劑混合均勻，然后在100 20(TC下反應I 2小時，冷卻后即得秸桿包膜液；將轉鼓中的肥料顆粒預熱至50 70°C，然后將秸桿包膜液和固化劑作為包膜材料同時噴涂到肥料顆粒表面直接固化成膜，即得秸桿包膜控釋肥料；其養(yǎng)分釋放期是I 12個月； 所述的農作物秸桿是麥秸、玉米秸桿、稻草、棉花秸桿、甘蔗秸桿、大豆秸桿、油菜秸桿或花生秸桿中的一種或幾種的混合物； 所述的液化劑是二甘醇、乙二醇、碳酸乙烯酯或丙三醇中的一種或幾種的混合物； 所述的催化劑是鹽酸、硫酸或磷酸中的一種或幾種的混合物； 所述的固化劑是多亞甲基多苯基多異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、三甲基六亞甲基二異氰酸酯或苯二亞甲基二異氰酸酯中的一種或幾種的混合物； 所述秸桿包膜液、固化劑分別占包膜材料重量的30 65%、35 70% ;噴涂于顆粒肥料表層的膜材料占肥料顆粒總重量的3. O 10. 0% ； 所述肥料顆粒選自尿素、碳酸氫銨、NPK復合肥、硝酸銨、硫酸銨、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、氯化鉀、硫酸鉀或硝酸鉀；所述肥料顆粒的粒徑為2 5mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用農作物秸稈為主要包膜材料的包膜控釋肥料及其生產方法。本發(fā)明是將農作物秸稈制備為秸稈包膜液并與固化劑按不同比例同時噴涂到肥料顆粒上直接反應固化成膜，即得具有不同透水性能的秸稈包膜控釋肥料。本發(fā)明生產的包膜控釋肥，不僅具有精確的養(yǎng)分控制釋放性能，養(yǎng)分控制釋放期可以控制在1個月到12個月不等；而且膜材料具有生物降解性。此外，由于充分利用了廢棄的可再生植物生物質資源—農作物秸稈作為膜材料，減少了包膜材料對石化資源的依賴，實現(xiàn)了包膜材料的可持續(xù)發(fā)展。該產品價格低廉，制備簡單，無需溶劑，非常適合于大規(guī)模生產和推廣。
文檔編號C05G3/08GK102795924SQ20121026173
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月26日 優(yōu)先權日2012年7月26日
發(fā)明者張民, 陸盤芳 申請人:山東農業(yè)大學