一种三层包膜型高吸水缓释肥料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三层包膜型高吸水缓释肥料及其制备方法，该缓释肥料由肥芯和包膜层组成，所述包膜层由内而外包括内包膜层、中间包膜层和外包膜层；其中，所述内包膜层为石蜡，中间包膜层为秸秆炭基高吸水树脂，外包膜层为苯丙乳胶层。本发明专利技术的缓释肥料包膜材料的选择方面，分别选择石蜡、秸秆炭基高吸水树脂和苯丙乳液为包膜的最内层、中间层和最外层材料，各包膜层的作用各有不同，得到的包膜肥料具有良好的缓释性能、高吸水保水性能和储存性能。同时，在中间层高吸水树脂中加入了秸秆气化副产物炭与高吸水树脂复合，可降低高吸水树脂成本。在缓释肥料的制备过程中，未使用有机溶剂，无污染，工艺简单。

Three layer coating type high water absorption slow release fertilizer and preparation method thereof

The invention discloses a three layer of high water absorbent coated slow release fertilizer and a preparation method thereof, the slow-release fertilizer by fertilizer core and a coating layer composed of coating layer, the coating layer from the inside out in the middle of the coating layer and including the outsourcing layer; the inner layer is coated with paraffin, tundish coating for straw carbon super absorbent resin, emulsion adhesive film for outsourcing. In terms of slow-release fertilizer coating material of the invention of the choice, choose paraffin, straw charcoal superabsorbent resin and styrene acrylic emulsion for coating the inner layer, middle layer and the outer layer of material, the coating layer have different effect, the release performance of coated fertilizer with high water absorption, good water retention performance and storage performance. At the same time, in the middle layer of high water absorbent resin, adding straw gasification by-products, carbon and high water absorbent resin composite, can reduce the cost of high water absorbent resin. In the preparation process of slow-release fertilizer, no organic solvent is used, no pollution and simple process.

【技术实现步骤摘要】
一种三层包膜型高吸水缓释肥料及其制备方法
本专利技术属于缓释肥料领域，尤其涉及一种三层包膜型高吸水缓释肥料及其制备方法。
技术介绍
肥料在农作物增产方面发挥着重要作用，然而普通化肥在施用过程中存在着利用率低的突出问题，目前氮肥的利用率仅达到30％，磷肥为15％左右，钾肥为45％左右。肥料的大量流失不仅造成了很大的经济损失，也对环境造成了严重的污染。缓释肥料具有许多超越传统化肥的优势，如减少化肥流失率，降低使用频率以及减少与过量使用引起的潜在的环境问题等。因此，缓释肥料的研究引起了越来越多的关注。根据制备工艺的不同，缓释肥料可分为包膜肥料和非包膜肥料。包膜型缓释肥料能够通过改变包膜材料成分和结构灵活地调节肥料的释放性能，在经济和技术上具有较大优势。包膜材料包括硫磺、硅酸盐、硫酸钙等无机物和石蜡、松香、聚烯烃类聚合物等有机物。近年来，使用高吸水性树脂作为缓释肥的包膜材料正引起越来越多的关注。高吸水树脂与肥料结合得到的产物既具有吸水保水性，又具有对肥料的缓释性。然而，高吸水性树脂在缓释肥料领域的应用还存在成本高、降解性差等问题。此外，在很多包膜肥料的制备过程中，为了溶解包膜物质(如聚烯烃)，需要使用有机溶剂，对生产设备密封性要求高，也增加了生产工艺的复杂性。因此，研究开发低成本、无污染、生产工艺简单、效益显著的新型缓释肥料产品是缓释肥料的发展方向。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的第一目的是提供一种低成本、吸水保水性好的三层包膜型缓释肥料；本专利技术的第二目的是提供该包膜型缓释肥料的制备方法。技术方案：本专利技术的三层包膜型高吸水缓释肥料，肥料由肥芯和包膜层组成，所述包膜层由内而外包括内包膜层、中间包膜层和外包膜层；其中，所述内包膜层为石蜡，中间包膜层为秸秆炭基高吸水树脂，外包膜层为苯丙乳胶。本专利技术通过在肥芯外设置三层包膜获得缓释肥料，三层包膜材料从内而外分别是石蜡、秸秆炭基高吸水树脂和苯丙乳胶。各包膜层作用各有不同，内包膜层的石蜡为疏水物质，可有效阻碍肥芯与水的接触；中间包膜层为秸秆炭基高吸水树脂，不仅赋予缓释肥料优良的吸水保水性能，同时炭的加入降低了高吸水树脂成本，其三维交联网络结构和多孔性秸秆基炭对肥料的吸附作用阻碍了肥料向外扩散，提高了缓释肥料的缓释性能；最外层的苯丙乳胶也具有耐水性，可避免缓释肥料在储存时由于吸收空气中水分相互粘结，提高了缓释肥料的储存性能，此外苯丙胶层具有良好的弹性，可使缓释肥料吸水体积溶胀后不散，仍保持整体，避免由于秸秆炭基高吸水树脂吸水溶胀后从缓释肥料颗粒上脱落。优选的，上述肥芯:内包膜层:中间包膜层:外包膜层的质量比为100:0.5～2:10～30:1～3。本专利技术的三层包膜材料各有功能，石蜡主要控制缓释性能，石蜡层越厚，肥芯越难溶解释放，缓释性能越好；中间的秸秆炭基高吸水树脂主要控制吸水保水性能，越厚，吸水保水性能越好；最外层主要作用是使缓释肥料颗粒吸水后仍能保持整体，高吸水树脂不脱落，此外苯丙乳胶层可防止缓释肥料颗粒储存时相互粘结，提高储存性能。但三层薄膜层不宜太厚，因为包膜材料使用多，成本上升，同时包膜材料多了，肥芯重量比下降了，肥料整体的有效成分含量降低了。上述肥芯为可溶于水的氮肥、磷肥、钾肥中的至少一种，例如可以将其中的两种或三种组合得到复合肥。上述肥芯可以为颗粒状，优选为球形颗粒，粒径2～4mm。颗粒肥料具有物理性能好，装卸时不起尘、长期存放不结块，流动性好，施肥时易撒布等优点。其粒径大小取决于造粒工艺的不同，颗粒肥料通常为通过特定造粒装置形成的较大颗粒的肥料。小粒径化肥及圆润度差的粒肥在储运过程中颗粒间接触紧，摩擦多，颗粒易破碎起尘，发生不均匀离散，易造成结块。颗粒不均、细粒过多、圆润度差的化肥，其抗压强度、耐磨性、抗冲击强度也比较差。所以，肥料的成型和筛分很重要，粒径2～4mm较合适。本专利技术所述三层包膜型高吸水缓释肥料的制备方法，包括如下步骤：(1)在肥芯表面包裹熔融的石蜡，冷却后得石蜡包膜肥芯；(2)在石蜡包膜肥芯的表面涂覆粘结剂，并将秸秆炭基高吸水性树脂粉末包裹在肥芯外层，得具有中间包膜层的肥料；(3)在中间包膜层外包裹苯丙乳液，干燥得到三层包膜缓释肥料。其中，在步骤(1)中，可以在圆盘造粒机中加入肥芯颗粒，匀速转动，在60℃下喷入熔化的液体石蜡，冷却后得到石蜡包膜肥料颗粒。上述石蜡的熔化温度为50～60℃。石蜡的主要成分是固体烷烃，分子量不同的石蜡熔化温度不同，牌号不同。我们选择的石蜡熔化温度为50～60℃，如果选择熔化温度低，夏天环境温度高时会熔化，使包膜层破坏；选择的石蜡熔化温度太高了也不好，制备时需要将石蜡加热到比较高的温度，耗能，没有必要。步骤(2)中，可以将得到的石蜡包膜肥料颗粒加入圆盘造粒机，喷入雾化的聚乙烯醇水溶液，再将秸秆炭基高吸水性树脂粉末加入到造粒机中，使秸秆炭基高吸水性树脂粉末包裹在肥料颗粒外层，作为缓释肥料的中间包膜层，包膜完成后干燥。上述秸秆炭基高吸水性树脂采用如下方法制备而得：a.秸秆在250～300℃隔绝氧气条件下热解得到秸秆基炭，并将秸秆基炭粉碎至100目以下；b.在反应器中将秸秆基炭、交联剂、碱、水和丙烯酸单体混合，通入氮气或惰性气体除去反应体系中的氧，搅拌后保温，再加入引发剂，反应得凝胶；c.将凝胶干燥，粉碎至100目以下。上述粘结剂选用浓度5％～10％的PVA水溶液。其中，PVA水溶液的浓度对制备是有影响的，浓度太低，粘结性不好；浓度太高，PVA水溶液黏度较大，不利于均匀喷涂。本专利技术中PVA溶液的浓度为5％～10％比较合适。步骤(3)中，用苯丙乳液喷涂步骤(2)的包膜颗粒，最后干燥得到包膜缓释肥料。上述苯丙乳液的固含量为10％～20％。苯丙乳液的固含量对制备也有影响，浓度太低，含水多，增加了干燥的耗能；浓度太高，乳液黏度大，不易喷涂均匀。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：该缓释肥料包膜材料的选择方面，分别选择石蜡、秸秆炭基高吸水树脂和苯丙乳液为包膜的最内层、中间层和最外层材料，各包膜层的作用各有不同，得到的包膜肥料具有良好的缓释性能、高吸水保水性能和储存性能。同时，在中间层高吸水树脂中加入了秸秆气化副产物炭与高吸水树脂复合，可降低高吸水树脂成本。在缓释肥料的制备过程中，未使用有机溶剂，无污染，工艺简单。附图说明图1为本专利技术缓释肥料的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作详细说明。如图1所示，本专利技术的缓释肥料是通过三层包膜层包裹肥芯1得到缓释肥料，包膜材料由内而外分别是内包膜层2、中间包膜层3和外包膜层4，其中，内包膜层2是石蜡、中间包膜层3是秸秆炭基高吸水树脂，外包膜层4是苯丙乳胶。缓释肥料不仅具有良好的缓释性能，而且具有良好的吸水保水性能和储存性能，成本低。实施例1(1)在圆盘造粒机中加入尿素颗粒，匀速转动，在60℃下喷入熔化的液体石蜡，冷却后得到石蜡包膜肥料颗粒，石蜡与肥芯重量比为0.5:100。(2)将步骤(1)得到的石蜡包膜肥料颗粒加入圆盘造粒机，喷入雾化的聚乙烯醇水溶液，浓度为5％，再将秸秆炭基高吸水性树脂粉末加入到造粒机中，使秸秆炭基高吸水性树脂粉末包裹在肥料颗粒外层，作为缓释肥料的中间包膜层，包膜完成后干燥。秸秆炭基高吸水树脂与肥芯质量比为20:100。其中，制备秸秆炭基高吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三层包膜型高吸水缓释肥料，其特征在于：肥料由肥芯(1)和包膜层组成，所述包膜层由内而外包括内包膜层(2)、中间包膜层(3)和外包膜层(4)；其中，所述内包膜层(2)为石蜡，中间包膜层(3)为秸秆炭基高吸水树脂，外包膜层(4)为苯丙乳胶。

【技术特征摘要】
1.一种三层包膜型高吸水缓释肥料，其特征在于：肥料由肥芯(1)和包膜层组成，所述包膜层由内而外包括内包膜层(2)、中间包膜层(3)和外包膜层(4)；其中，所述内包膜层(2)为石蜡，中间包膜层(3)为秸秆炭基高吸水树脂，外包膜层(4)为苯丙乳胶。2.根据权利要求1所述三层包膜型高吸水缓释肥料，其特征在于：所述肥芯:内包膜层:中间包膜层:外包膜层的质量比为100:0.5～2:10～30:1～3。3.根据权利要求1所述三层包膜型高吸水缓释肥料，其特征在于：所述肥芯为可溶于水的氮肥、磷肥、钾肥中的至少一种。4.根据权利要求1或3所述三层包膜型高吸水缓释肥料，其特征在于：所述肥芯为球形颗粒，粒径2～4mm。5.根据权利要求1所述三层包膜型高吸水缓释肥料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在肥芯表面包裹熔融的石蜡，冷却后得石蜡包膜肥芯；(2)在石蜡包膜肥芯的表面涂覆粘结剂，并将秸秆炭基高吸水性树脂粉末包裹在肥芯外层，得具有中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，侯贵华，代少俊，崔恩田，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32