一种温敏型包膜材料和温敏型缓控释肥料及其制备方法
【专利摘要】本发明属于缓控释肥料技术领域，具体涉及一种温敏型包膜材料和温敏型缓控释肥料及其制备方法。该温敏型包膜材料，由以下质量百分数的各原料组成：聚苯醚6?10％，聚环氧丙烷40?55％，交联剂0.2?5％，余量为甘油三月桂酸酯。该温敏型缓控释肥料由肥料核芯和包覆所述肥料核芯的温敏型包膜组成，所述肥料核芯为水溶性颗粒肥料，所述温敏型包膜由上述的温敏型包膜材料制成。本发明还提供了上述温敏型缓控释肥料的制备方法。本发明提供的温敏型缓控释肥料能够根据外界温度自动响应肥料的释放温度，冬季肥料正常缓释，其他相对高温季节极少或者减少肥料的释放，从而起到了一个保肥的效果，避免了肥料浪费和人工重复施肥，是一种很有发展前景的温敏型包膜缓控释肥料。
【专利说明】
-种溫敏型包膜材料和溫敏型缓控釋肥料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于缓控释肥料技术领域，具体设及一种溫敏型包膜材料和溫敏型缓控释 肥料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 现在，化肥在全世界的农业种植中已经相当普及了，但是化肥在±壤中容易流失 与挥发，导致植物不能完全吸收利用并引起了能源的浪费和环境的污染。因此，提高化肥的 利用率，并减少多次施肥的人工成本和所带来的环境污染，成为了研究者们的研究方向。
[0003] 80年代W来，新型缓控释肥料取代施肥技术而被大力研究，通过改变肥料自身的 性质来大幅提高肥料的利用率。缓控释肥料均衡了肥料养分释放、±壤养分供应和植物养 分吸收Ξ个过程，提高了肥料的利用率，并减轻了不合理施肥对环境的污染，同时可W-次 性施肥，减少了劳力成本，更便于在我国农业分散经营的条件下推广。目前包膜包衣类缓控 释肥料得到大力发展，即包膜包衣材料得到集中的研究。包膜材料通常不与化学肥料发生 反应，通过选择不同的包膜材料，可W得到不同的释放性能，适用于更广的农业环境中。但 是由于包膜材料的降解与肥料的缓释，一季作物成熟后肥料可能依然没释放完，就会导致 肥料的浪费。所W溫敏型包膜材料的研制就有必要了，根据四季溫度不同，肥料在冬季正常 释放，而其它相对高溫季节极少或者减少释放，等到第二年的冬季继续缓释，达到保肥的效 果，运样就减少了肥料的流失与浪费，也减少了多次追肥的人工成本。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种溫敏型包膜材料和溫敏型缓控释肥料及 其制备方法，该溫敏型缓控释肥料在冬季溫度低至5°CW下时，可通过其外部包覆的溫敏型 包膜缓慢释放肥料，当溫度超过5°C时，所述溫敏型包膜起保护隔离作用，减少或阻止内部 肥料的释放。
[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种溫敏型包膜材料，由W下质量百 分数的各原料组成：聚苯酸6-10 %，聚环氧丙烷40-55 %，交联剂0.2-5 %，余量为甘油Ξ月 桂酸醋。聚环氧丙烷和聚苯酸的分子链上因具有多个酸键而具有一定的亲水性，在溫度低 的时候其分子链由于氨键的作用会吸附一部分的水分子，表现出亲水状态，使肥料分子或 离子更易渗出包膜材料;聚环氧丙烷和聚苯酸的分子链上还具有疏水的烷基或芳香基，当 溫度升高的时候，破坏了在低溫时形成的氨键，整个包膜材料呈现出疏水状态，没有水分的 溶解，肥料分子就减少甚至停止释放，因此此包膜材料具有良好的溫敏性能。
[0006] 在上述技术方案的基础上，本发明还可W做如下进一步的具体化或优化。
[0007] 优选的，所述聚苯酸的重均分子量为2000-3000,所述聚环氧丙烷的重均分子量为 2000-20000。
[000引优选的，所述交联剂为N，N'-亚甲基双丙締酷胺和丙Ξ醇中的一种或者两种任意 比例的混合。
[0009] 本发明还提供一种溫敏型缓控释肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型 包膜组成，所述肥料核忍为水溶性颗粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料制 成。
[0010] 为了使上述溫敏型缓控释肥料的性能更突出，本发明还可W做如下进一步的具体 化或优化。
[001。 优选的，所述溫敏型包膜的厚度为0.1-0.25mm。
[0012]具体的，所述水溶性颗粒肥料为单一肥料、复合肥料或复混肥料。所述单一肥料为 氮肥、憐肥或钟肥，如尿素、过憐酸巧及硫酸钟等，所述复合肥料为硝酸钟、憐酸钟或憐酸锭 等。
[0013] 优选的，所述水溶性颗粒肥料的粒径为2-5mm。
[0014] 本发明还提供一种制备上述溫敏型缓控释肥料的方法，包括如下步骤:将所述溫 敏型包膜材料溶于适量氯仿中得包膜材料溶液;采用喷射雾化装置，W压缩空气为动力将 所述包膜材料溶液喷射成雾状并进入化肥包膜设备中与所述水溶性颗粒肥料充分接触，所 述水溶性颗粒肥料表面由所述包膜材料溶液形成均匀的包覆层，加热固化，氯仿蒸发并循 环利用，所述包覆层在所述水溶性颗粒肥料表面固化成膜，冷却，即得所述溫敏型缓控释肥 料。
[0015] 在上述技术方案的基础上，本发明还可W做如下进一步的具体化或优化。
[0016] 优选的，所述包膜材料与所述氯仿的用量比例为10-20g: 50血，所述包膜材料溶液 与所述水溶性颗粒肥料的重量比例为3-6:40。
[0017] 优选的，所述加热固化的具体条件为:在70-75Γ下，持续烘干1-化。
[0018] 与现有技术相比，本发明W聚苯酸、聚环氧丙烷W及甘油Ξ月桂酸醋等高分子材 料为原料，将Ξ种原料W及交联剂配成一种溶液，采用喷射雾化装置W压缩空气为动力，将 此溶液喷射为雾态进入包膜设备中，与化肥颗粒逆向接触，均匀得涂覆在化肥颗粒表面，在 表面形成一层致密的溫敏型高分子包覆层，加热固化成溫敏型包膜，即得到溫敏型缓控释 包膜肥料。此溫敏型包膜在环境溫度高于5°CW上时具有致密的保护隔离作用，起到一个防 水的作用，控制了肥料的溶解流出；当环境溫度在5°C W下，运层致密保护膜具有缓释作用， 供给冬季作物肥料吸收。运种溫敏型缓控释肥料能够根据外界溫度自动响应肥料的释放溫 度，冬季肥料正常缓释，其他相对高溫季节极少或者减少肥料的释放，从而起到了一个保肥 的效果，避免了肥料浪费和人工重复施肥，尤其适用于冬季生作物、蔬菜等，是一种很有发 展前景的溫敏型包膜缓控释肥料。
【具体实施方式】
[0019] W下结合具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发 明，并非用于限定本发明的范围。
[0020] 本发明采用的方法未作说明均为常规方法，本发明使用的试剂未作说明均为市售 产品。
[0021] 实施例1
[0022] (1)-种溫敏型包膜材料，由W下质量百分数的各原料组成:聚苯酸8%，聚环氧丙 烧48%，交联剂3%，余量为甘油Ξ月桂酸醋。其中所述聚苯酸的重均分子量为2500,所述聚 环氧丙烷的重均分子量为10000,所述交联剂为N，N'-亚甲基双丙締酷胺。
[0023] (2) -种溫敏型缓控释肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型包膜组成， 所述肥料核忍为水溶性颗粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料，所述溫敏型 缓控释肥料的制备过程如下:取上述包膜材料200g溶于500mL氯仿中得包膜材料溶液;采用 喷射雾化装置，W压缩空气为动力将全部所述包膜材料溶液喷射成雾状并进入化肥包膜设 备中与5000g粒径为3-4mm的颗粒尿素，逆向充分接触，所述颗粒尿素表面由所述包膜材料 溶液形成均匀的包覆层，在70°C下，持续烘干1.化，氯仿蒸发并循环利用，所述包覆层在所 述颗粒尿素表面固化成溫敏型包膜，所述溫敏型包膜的厚度约为0.1-0.18mm，冷却，即得所 述溫敏型缓控释肥料。
[0024] 实施例2
[0025] (1) -种溫敏型包膜材料，由W下质量百分数的各原料组成:聚苯酸6 %，聚环氧丙 烧40%，交联剂0.2%，余量为甘油Ξ月桂酸醋。其中所述聚苯酸的重均分子量为2000,所述 聚环氧丙烷的重均分子量为2000，所述交联剂为丙Ξ醇。
[0026] (2) -种溫敏型缓控释肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型包膜组成， 所述肥料核忍为水溶性颗粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料，所述溫敏型 缓控释肥料的制备过程如下:取上述包膜材料lOOg溶于500mL氯仿中得包膜材料溶液;采用 喷射雾化装置，W压缩空气为动力将全部所述包膜材料溶液喷射成雾状并进入化肥包膜设 备中与5000g粒径为4-5mm的颗粒尿素，逆向充分接触，所述颗粒尿素表面由所述包膜材料 溶液形成均匀的包覆层，在75Γ下，持续烘干化，氯仿蒸发并循环利用，所述包覆层在所述 颗粒尿素表面固化成溫敏型包膜，所述溫敏型包膜的厚度约为0.15-0.25mm，冷却，即得所 述溫敏型缓控释肥料。
[0027] 实施例3
[00%] (1) -种溫敏型包膜材料，由W下质量百分数的各原料组成:聚苯酸10 %，聚环氧 丙烷55%，交联剂5%，余量为甘油Ξ月桂酸醋。其中所述聚苯酸的重均分子量为3000,所述 聚环氧丙烷的重均分子量为20000，所述交联剂为N，N 亚甲基双丙締酷胺。
[0029] (2) -种溫敏型缓控释肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型包膜组成， 所述肥料核忍为水溶性颗粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料，所述溫敏型 缓控释肥料的制备过程如下:取上述包膜材料150g溶于500mL氯仿中得包膜材料溶液;采用 喷射雾化装置，W压缩空气为动力将全部所述包膜材料溶液喷射成雾状并进入化肥包膜设 备中与5000g粒径为2-3mm的颗粒尿素，逆向充分接触，所述颗粒尿素表面由所述包膜材料 溶液形成均匀的包覆层，在72Γ下，持续烘干1.化，氯仿蒸发并循环利用，所述包覆层在所 述颗粒尿素表面固化成溫敏型包膜，所述溫敏型包膜的厚度约为0.1-0.2mm，冷却，即得所 述溫敏型缓控释肥料。
[0030] 实施例4
[0031] (1)-种溫敏型包膜材料，由W下质量百分数的各原料组成:聚苯酸8%，聚环氧丙 烧48%，交联剂3%，余量为甘油Ξ月桂酸醋。其中所述聚苯酸的重均分子量为2500,所述聚 环氧丙烷的重均分子量为10000,所述交联剂为N，N'-亚甲基双丙締酷胺。
[0032] (2) -种溫敏型缓控释肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型包膜组成， 所述肥料核忍为水溶性颗粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料，所述溫敏型 缓控释肥料的制备过程如下:取上述包膜材料200g溶于500mL氯仿中得包膜材料溶液;采用 喷射雾化装置，W压缩空气为动力将全部所述包膜材料溶液喷射成雾状并进入化肥包膜设 备中与5000g粒径为2-4mm的过憐酸巧，逆向充分接触，所述过憐酸巧表面由所述包膜材料 溶液形成均匀的包覆层，在70°C下，持续烘干1.化，氯仿蒸发并循环利用，所述包覆层在所 述过憐酸巧表面固化成溫敏型包膜，所述溫敏型包膜的厚度约为0.1-0.2mm，冷却，即得所 述溫敏型缓控释肥料。
[0033] 实施例5
[0034] (1)-种溫敏型包膜材料，由W下质量百分数的各原料组成:聚苯酸8%，聚环氧丙 烧48%，交联剂3%，余量为甘油Ξ月桂酸醋。其中所述聚苯酸的重均分子量为2500,所述聚 环氧丙烷的重均分子量为10000,所述交联剂为N，N'-亚甲基双丙締酷胺与丙Ξ醇任意比例 混合(此处选择重量比1:3)。
[0035] (2) -种溫敏型缓控释肥料，由肥料核忍和包覆所述肥料核忍的溫敏型包膜组成， 所述肥料核忍为水溶性颗粒肥料，所述溫敏型包膜由上述的溫敏型包膜材料，所述溫敏型 缓控释肥料的制备过程如下:取上述包膜材料200g溶于500mL氯仿中得包膜材料溶液;采用 喷射雾化装置，W压缩空气为动力将全部所述包膜材料溶液喷射成雾状并进入化肥包膜设 备中与5000g粒径为3-4mm的硫酸钟，逆向充分接触，所述硫酸钟表面由所述包膜材料溶液 形成均匀的包覆层，在70°C下，持续烘干1.化，氯仿蒸发并循环利用，所述包覆层在所述硫 酸钟表面固化成溫敏型包膜，所述溫敏型包膜的厚度约为0.18-0.25mm，冷却，即得所述溫 敏型缓控释肥料。
[0036] 溫敏型包膜缓控释肥料的缓控释性能测试
[0037] 分别在1°(：、3°(：、5°(：、25°(：和30°(：的条件下，采用水浸泡法测试浸泡3个月后所述 溫敏型包膜缓控释肥料的养分释放量。将一定量实施例1至5制备的包膜缓控释肥料放入水 中，包膜缓控释肥料中养分通过包膜材料溶入到水中，3个月后，分别测试固体肥料中氮、 憐、钟的总含量，并通过计算转化为所述溫敏型缓控释肥料的养分释放量，按GB/T8572- 2001标准测试氮的总含量，按GB/T8573-1999标准测试憐的总含量，按GB/T8574-1988标准 测试钟的总含量，相应测试结果如下表所示：
[00；3 引
[0039]从上表中的数据可W看出，随着环境溫度的上升，本发明提供的溫敏型包膜材料 从正常的缓释包膜材料转变成了隔离材料，减少了肥料的释放，达到了一个保肥的效果， 1-3°C时养分释放量较大，当溫度升至5°C时，养分释放量显著减小，当溫度达到25-30°C 时，养分释放量降至10% W下，因此，本发明提供的溫敏型包膜材料在低溫环境下具有肥料 缓释效果，可选择溫度适宜的春夏秋季人工施用该肥料或播种时施下该肥，增加施肥时间 的可选择性并减少重复施肥，该肥料的养分在冬季较冷环境下释放，其特别适用于冬季作 物的生长。
[0040] W上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用W限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种温敏型包膜材料，其特征在于，由以下质量百分数的各原料组成：聚苯醚6-10%，聚环氧丙烷40-55%，交联剂0.2-5%，余量为甘油三月桂酸酯。2. 根据权利要求1所述的一种温敏型包膜材料，其特征在于，所述聚苯醚的重均分子量 为2000-3000,所述聚环氧丙烷的重均分子量为2000-20000。3. 根据权利要求1所述的一种温敏型包膜材料，其特征在于，所述交联剂为N，N'_亚甲 基双丙烯酰胺和丙三醇中的一种或者两种任意比例的混合。4. 一种温敏型缓控释肥料，其特征在于，由肥料核芯和包覆所述肥料核芯的温敏型包 膜组成，所述肥料核芯为水溶性颗粒肥料，所述温敏型包膜由权利要求1至3任一项所述的 温敏型包膜材料制成。5. 根据权利要求4所述的一种温敏型缓控释肥料，其特征在于，所述温敏型包膜的厚度 为0·1-0·25mm〇6. 根据权利要求4所述的一种温敏型缓控释肥料，其特征在于，所述水溶性颗粒肥料为 单一肥料、复合肥料或复混肥料。7. 根据权利要求6所述的一种温敏型缓控释肥料，其特征在于，所述水溶性颗粒肥料的 粒径为2_5mm。8. -种如权利要求5至7任一项所述的温敏型缓控释肥料的制备方法，其特征在于，包 括如下步骤:将所述温敏型包膜材料溶于适量氯仿中得包膜材料溶液;将所述包膜材料溶 液喷射成雾状与所述水溶性颗粒肥料充分接触，所述水溶性颗粒肥料表面由所述包膜材料 溶液形成均匀的包覆层，加热固化，氯仿蒸发并循环利用，所述包覆层在所述水溶性颗粒肥 料表面固化成膜，冷却，即得所述温敏型缓控释肥料。9. 根据权利要求8所述的一种温敏型缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述包膜材 料与所述氯仿的用量比例为10-20g:50mL，所述包膜材料溶液与所述水溶性颗粒肥料的重 量比例为3-6:40。10. 根据权利要求8所述的一种温敏型缓控释肥料的制备方法，其特征在于，所述加热 固化的具体条件为:在70-75 °C下，持续烘干1 _2h。
【文档编号】C05G3/00GK106083336SQ201610420250
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月13日 公开号201610420250.X, CN 106083336 A, CN 106083336A, CN 201610420250, CN-A-106083336, CN106083336 A, CN106083336A, CN201610420250, CN201610420250.X
【发明人】徐祖顺, 李庆, 张淑来, 庞龙, 童豪, 栗静
【申请人】湖北大学