一種生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料及其生產方法
【專利摘要】本發明涉及一種生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料及其生產方法，是將生物質液化物、環氧化合物和固化劑按不同比例混合均勻后，逐漸分次噴涂到預先加熱的肥料顆粒上，就地固化反應成膜后形成光滑致密且具有不同養分釋放性能的生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料。本發明提供的包膜控釋肥，不僅具有精確的養分控制釋放性能；而且膜材料具有生物降解性，殘留在土壤中的膜殼降解較快。此外，由于充分利用了廢棄的可再生資源——生物質作為膜材料，減少了包膜材料對石化資源的依賴，非常適合于大規模工業化生產和在大田作物上推廣使用。
【專利說明】一種生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料及其生產方法
(-)【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料及其生產方法。是將生物質制備為生物質液化物并與固化劑、環氧化合物按一定比例混合均勻后噴涂到肥料顆粒上直接反應成膜的包膜控釋肥料及其生產方法，屬于控釋肥料生產領域。
(二)【背景技術】
[0002]化學肥料是農業生產上保障產量提高的重要生產資料，隨著人類糧食需求的增加，化肥用量也在不斷增加。據聯合國糧農組織的統計，化肥對提高農作物產量的作用占40%-60%。我國化肥消耗量約占世界化肥消耗總量的30%，居世界第一位，但是我國化肥當季利用率平均僅為30-35%。肥料利用率低不僅造成資源的巨大浪費，還給人類賴以生存的環境造成嚴重污染。因此，亟需一種集配方施肥、控釋技術為一體的物化肥料產品。包膜控釋肥料的出現，不僅能提高肥料利用率，減少環境污染，也能滿足農民的實際需求。
[0003]包膜控釋肥料是以顆粒化肥為核心，表面涂覆低水溶性或微溶性的無機物或有機聚合物，改變化肥養分的溶出性，延長或控制肥料養分釋放，使土壤養分供應與作物需肥要求相協調的新型肥料。包膜控釋肥與普通肥料相比，打破了普通肥料“速溶速效”的產品形態，讓養分釋放時間和釋放期得到精確控制，更加符合植物吸收養分的規律，特別是包膜材料易降解、成本低的環境友好型包膜控釋肥，具有廣闊的應用前景。
[0004]目前，在環境友好型包膜材料方面的研究主要集中在天然產物和一些水溶性的高分子聚合物上，如專利20 0810228130.5采用聚乳酸和聚丁二酸丁二醇酯通過流化床噴涂包膜在不同核心的肥料表面。專利201110070326.8將殼聚糖和秸桿混合制成包膜漿，再通過噴頭將包膜漿噴涂在顆粒肥料表面形成包裹膜。再如專利200910027502.2將淀粉及其衍生物也作為一種環境降解型緩釋化肥的包膜材料。由于天然高分子產物價格居高不下，難以在農業上大面積推廣應用。很難作為包膜材料廣泛使用。而水溶性高分子的吸水性強，導致養分控釋效果較差。從而限制了它的大規模推廣應用。所以，國內外迫切需要一種成本低、成膜性優良、控釋效果好的可降解高分子樹脂作為控釋肥的包膜材料，以便它在農業生產中普及使用。
(三)
【發明內容】

[0005]為了解決上述問題，本發明提供了一種生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料及其生產方法；目的是提供一種價格低廉、制備工藝簡單、無需溶劑，固化快，殘膜易降解的生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料及其生產方法。
[0006]一種生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料，是將生物質液化物、固化劑和環氧化合物混合均勻作為包膜材料噴涂到肥料顆粒表面反應成膜得到；
[0007]所述生物質液化物制備方法為:將100~200份生物質、100~200份溶劑和I~4份催化劑混合均勻后放入反應釜中混合均勻，在170~250°C下加熱反應2~4小時，然后用冰水浴冷卻后得到；[0008]所述的生物質是秸桿、廢紙、稻草、樹葉、竹子、蘆葦、海藻、木屑、球藻、廢木料、菜籽、谷粒、柳枝稷、甘蔗渣、樹皮或竹筍中的一種或幾種的混合物。
[0009]所述的溶劑是對甲苯酚、對苯二酚、連苯三酚、苯酚、間苯二酚、雙酚A、二酚基丙烷、碳酸丙二酯、鄰苯二酚、乙二醇、碳酸亞乙酯或聚乙二醇中的一種或幾種的混合物。
[0010]所述的環氧化合物是環氧氯丙烷、環氧丙烷或環氧乙烷的一種或幾種的混合物。
[0011]所述的噴涂于顆粒肥料表層的包膜材料重量占肥料顆粒總重量的3.0~8.0%。
[0012]所述生物質液化物、環氧化合物、固化劑分別占包膜材料重量的20~30%、50~
60%、10 ~20%ο
[0013]上述生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料的制備方法，包括以下步驟:
[0014]I)首先將尿素或復合肥顆粒加入轉鼓中，使肥料預熱到60_90°C ；
[0015]2)將100~200份生物質、100~200份溶劑和I~4份催化劑混合均勻后放入反應釜中混合均勻后，在170~250°C下加熱反應2~4小時，然后用冰水浴將其冷卻至100°C，即得生物質液化物；
[0016]3)將生物質液化物、固化劑和環氧化合物混合均勻后迅速噴涂到已預熱到60-900C的肥料顆粒表面反應成膜得到生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料；
[0017]本發明所提供的生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料及其生產方法，主要優點是:
[0018]1.以生物質為主要原料，充分利用了廢棄的可再生資源，不僅成本低，而且大大減少了對石化產品的依賴，解決了控釋肥包膜材料的可持續發展問題和難降解所帶來的環境污染問題；
[0019]2.采用轉鼓包膜工藝制備，噴霧包膜工藝使得包膜液在肥料顆粒表面分布均勻，成膜性好，進一步減少了膜材料的用量，降低了生產成本，而且無需溶劑，固化快，制備簡單；另外，固態生 物質在溶劑和催化劑的作用下轉變為粘度較低的液態物質，非常有利于噴霧包膜工藝的進行。
[0020]3.該生物質液化物具有很多反應活性較高的活性基團，進一步加快了固化反應成膜的速度，提高了膜的交聯度、致密度和耐水性。
[0021]4.包膜控釋肥料養分釋放優異，可根據不同的包膜厚度可將養分期精確控制在I~12個月，能滿足不同農作物的生長需求。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1:本發明的包膜控釋肥料制作工藝流程圖。
[0023]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60_90°C ；2是將生物質、溶劑、催化劑計量后放入反應釜中，混合均勻，在170~250°C下加熱反應2~4小時，然后用冰水浴將其冷卻至100°C，即得生物質液化物；3將生物質液化物、固化劑和環氧化合物混合均勻后迅速噴涂到已預熱的肥料顆粒表面；4是包膜液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。
(五)【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述，但本發明并不限于以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規方法。所述材料如無特別說明均能從公開商業途徑而得。實施例中所用的生物質制成粉末狀，其粒徑為80~120目，使用前在105°C下干燥24小時以除去水分。
[0025]實施例1:
[0026]將150g苯酚、120g甘蔗渣和2g濃硫酸分別加入反應釜中攪拌使其混合均勻，然后在170~200°C下反應2.5小時。接著將冷卻至約100°C的2.75g生物質液化物、5.48g環氧化合物環氧氯丙烷和1.12g固化劑三乙烯四胺混合后迅速噴涂到轉鼓中已預熱到60-90°C的500g大顆粒尿素顆粒表 面。5-8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。根據《緩釋肥料》(GB/T23348-2009)國家標準和《控釋肥料》(HG/T4215-2011)行業標準進行測試，此肥料在25°C水或土壤中，養分控制釋放時間約為90天。
[0027]實施例2:
[0028]將180g對苯二酚、100g樹皮和1.8g濃硫酸分別加入反應釜中攪拌使其混合均勻，然后在200~250°C下反應3.2小時。接著將冷卻至約100°C的2.25g生物質液化物、5.61g環氧化合物環氧氯丙烷和1.35g固化劑三乙烯四胺混合后迅速噴涂到轉鼓中已預熱到60-90°C的500g大顆粒尿素顆粒表面。5-8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。根據《緩釋肥料》(GB/T23348-2009)國家標準和《控釋肥料》(HG/T4215-2011)行業標準進行測試，此肥料在25°C水或土壤中，養分控制釋放時間約為90天。
[0029]實施例3:
[0030]將150g乙二醇、140g廢紙和3g濃硫酸分別加入反應釜中攪拌使其混合均勻，然后在170~180°C下反應2.2小時。接著將冷卻至約100°C的2.65g生物質液化物、5.1lg環氧化合物環氧氯丙烷和1.25g固化劑三乙烯四胺混合后迅速噴涂到轉鼓中已預熱到60-90°C的500g大顆粒尿素顆粒表面。5-8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。根據《緩釋肥料》(GB/T23348-2009)國家標準和《控釋肥料》(HG/T4215-2011)行業標準進行測試，此肥料在25°C水或土壤中，養分控制釋放時間約為90天。
[0031]實施例4:
[0032]將100g碳酸乙烯酯、50g乙二醇、140g廢紙和2g濃硫酸分別加入反應爸中攪拌使其混合均勻，然后在170~180°C下反應2.0小時。接著將冷卻至約100°C的2.77g生物質液化物、5.13g環氧化合物環氧氯丙烷和1.45g固化劑三乙烯四胺混合后迅速噴涂到轉鼓中已預熱到60-90°C的500g大顆粒尿素顆粒表面。5-8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。根據《緩釋肥料》(GB/T23348-2009)國家標準和《控釋肥料》(HG/T4215-2011)行業標準進行測試，此肥料在25°C水或土壤中，養分控制釋放時間約為90天。
[0033]實施例5:
[0034]將140g對苯二酚、100g麥秸和1.8g濃硫酸分別加入反應釜中攪拌使其混合均勻，然后在170~190°C下反應2.0小時。接著將冷卻至約100°C的2.45g生物質液化物、5.45g環氧化合物環氧丙烷和1.31g固化劑三乙烯四胺混合后迅速噴涂到轉鼓中已預熱到60-90°C的500g大顆粒尿素顆粒表面。5-8分鐘后即可在肥料表面直接反應成膜，此過程重復4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6%左右。根根據《緩釋肥料》(GB/T23348-2009)國家標準和《控釋肥料》(HG/T4215-2011)行業標準進行測試，此肥料在25°C水或土壤中，養分控制釋放時間約為180天。
[0035]實施例6:
[0036]將160g對苯二酚、100g稻草和3g濃硫酸分別加入反應釜中攪拌使其混合均勻，然后在170~190°C下反應2.0小時。接著將冷卻至約100°C的2.21g生物質液化物、5.65g環氧化合物環氧丙烷和1.44g固化劑三乙烯四胺混合后迅速噴涂到轉鼓中已預熱到60-90°C的500g大顆粒尿素顆粒表面。5-8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8%左右。根根據《緩釋肥料》(GB/T23348-2009)國家標準和《控釋肥料》(HG/T4215-2011)行業標準進行測試，此 肥料在25°C水或土壤中，養分控制釋放時間約為360天。
【權利要求】
1.一種生物質合成環氧樹脂包膜控釋肥料，其特征在于是將生物質液化物、固化劑和環氧化合物混合均勻作為包膜材料噴涂到肥料顆粒表面反應成膜得到； 所述生物質液化物制備方法為:將100~200份生物質、100~200份溶劑和1~4份催化劑混合均勻后放入反應釜中混合均勻，在170~250°C下加熱反應2~4小時，然后用冰水浴冷卻后得到； 所述的生物質是秸桿、廢紙、稻草、樹葉、竹子、蘆葦、海藻、木屑、球藻、廢木料、菜籽、谷粒、柳枝稷、甘蔗渣、樹皮或竹筍中的一種或幾種的混合物； 所述的溶劑是對甲苯酚、對苯二酚、連苯三酚、苯酚、間苯二酚、雙酚A、二酚基丙烷、碳酸丙二酯、鄰苯二酚、乙二醇、碳酸亞乙酯或聚乙二醇中的一種或幾種的混合物； 所述的環氧化合物是環氧氯丙烷、環氧丙烷或環氧乙烷的一種或幾種的混合物； 所述的噴涂于顆粒肥料表層的包膜材料重量占肥料顆粒總重量的3.0~8.0% ； 所述生物質液化物、環氧化合物、固化劑分別占包膜材料重量的20~30%、50~60%、10 ~20%。
【文檔編號】C08G59/00GK103936501SQ201410131666
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月2日 優先權日:2014年4月2日
【發明者】陸盤芳, 張民 申請人:山東農業大學