技术领域
[0001] 本
发明涉及一种大豆油改性
醇酸树脂包膜控释肥料，属于农业新型肥料领域。
背景技术
[0002] 我国是农业大国，肥料一直都是刚需产品，相对于常规肥料，控制肥料有更长的肥料释放期，能有效的提供肥料的利用率，因此与常规肥料相比使用缓/控释肥在各种作物上能减少
施肥次数一半以上，极大的减少了人工成本，且大量的缓/控释肥料对作物产量影响的研究结果表明，缓/控释肥对不同作物具有普遍提高产量和
质量的效果。2003年广东省推广的控制肥料报告指出，在26个实验示范点中，有18个试验示范点(69.2％)使用控制肥料获得比常规分次施肥处理增产效果显著。
[0003] 目前，国内外包膜控释肥料类型主要是以高分子
聚合物包膜肥料为主，常用的作为壁材的成膜材料有天然成品改壳聚糖、
纤维素、
淀粉等和人工合成的多聚体如聚
氨基
甲酸乙酯、聚乙烯、
石蜡、油脂、
沥青、硫磺等，以膜材料的性质可分为热塑性树脂包膜和热固性树脂包膜两大类。热塑性树脂包膜的控释肥以日本的“Meister”为代表。这些包膜控释肥料大多数是应用
溶剂先将包膜树脂溶解，然后在
流化床、包膜塔中逐渐
喷涂到肥料颗粒上而成膜。这种包膜肥料虽然具有很好的养分释放功能，但由于树脂价格昂贵，致使包膜肥料的生产成本较高，难以在农业上大面积推广应用。热固性树脂包膜控释肥料以美国的“Osmocote”为代表，其包膜材料为聚氨酯和醇酸树脂等聚合物材料。这些包膜控释肥料的主要特点是将树脂和
固化剂混合均匀后喷涂到肥料颗粒表面直接固化反应成膜。该工艺制备简单、固化快，非常适合大规模生产。但是目前此种树脂包膜材料也是价格昂贵，且一般包膜材料占肥料颗粒总重的10％-30％，用量巨大，因此用此工艺生产出的控释肥料成本高，难以在大田作物上推广应用。
[0004] 中国
专利CN201210261466.8一种环
氧大豆油改性树脂包膜控释肥料及其制备方法阐述了提供一种成本低、工艺简单、适合于快速大批量生产的热固性树脂包膜控释肥料的新配方和生产工艺，但没有具体叙述一种节约资源低耗能的大豆油改性醇酸树脂配方和制作工艺，以及对肥料
内核进行改进的增加保
水性能的设置，中国专利CN201010175278.4大豆油改性醇酸树脂及其制造方法和在涂料中的应用，提供了一种能降低醇解
温度及缩短醇解反应时间，从而减少供热系统热效率的损失及提高
热能的利用率，降低
燃料油耗，提高生产效率，能形成不同特性的涂膜，但具体没有应用在肥料涂膜领域，且一次包膜很可能产生过多的残次品，包膜不严密，通过多层
粘度不一样的树脂进行包膜，可以调节肥料释放的速率。
发明内容
[0005] 本发明的目的是针对以上所述的大豆油改性醇酸树脂生产工艺中存在能耗高和产率低的不足，包膜材料严密性差，耗材量大，肥料释放速度难以调控等问题，提供一种具有保水保肥，成本低、适合于快速大批量生产耗能低的包膜控释肥料的新配方和生产工艺。
[0006] 一种大豆油改性醇酸树脂包膜控释肥料，由肥料内核和大豆油改性醇酸树脂包膜涂层组成，所述大豆油改性醇酸树脂由大豆油200～230、
苯甲酸220～250、苯酐240～250、季戊四醇135～145、三羟甲基丙烷16～18、二甘醇35～45、回流二
甲苯20～30、兑稀二甲苯260～400和催化剂0.14～0.18。所述肥料颗粒选自尿素、
碳酸氢铵、NPK
复合肥、
硝酸铵、
硫酸铵、
磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、氯化
钾、
硫酸钾或硝酸钾。
[0007] 优选的，所述大豆油改性醇酸树脂由大豆油220、苯甲酸235、苯酐245、季戊四醇140、三羟甲基丙烷17、二甘醇40、回流二甲苯25、兑稀二甲苯280～350和催化剂0.16～
0.18，所述肥料选自尿素；
[0008] 优选的，所述保水剂、肥料和沸石的混合比例为(1-4)：(1-6)：(1-5)；
[0009] 优选的，所述保水剂、肥料和沸石的混合比例为(2-4)：(3-6)：(2-3)；
[0010] 优选的，所述保水剂、肥料和沸石的混合比例为2：5：3；大量实验证明加入保水剂的缓释肥料较原料缓释肥料更高，能高至10％，保水剂在保水的同时也起到了改良
土壤、保费增效的效果。
[0011] 优选的，所述保水剂选自
膨润土、淀粉或聚
丙烯酸类；
[0012] 优选的，所述保水剂选自膨润土；
[0013] 优选的，所述包膜涂层由三层组成，第一层大豆油改性醇酸树脂包膜涂层粘度为至少40000mpa.s，第二层和第三层用的大豆油改性醇酸树脂低于第一层的粘度；优选在30000mpa.s～50000mpa.s，大豆油改性醇酸树脂包膜涂层可以通过控制温度和兑稀剂获得所期待的树脂的粘度，高粘度的树脂会产生非常厚的涂层，会导致涂层不均匀，低粘度的树脂可以有效的将颗粒表面的裂纹和瑕疵进行密封，但是低粘度树脂可能大量的渗透到肥料内核，并且润滑的作用会削弱颗粒的压缩强度，所以选择控制粘度进行双层至多层进行涂布，能调控膜的厚度，也能更好的密封；
[0014] 优选的，所述大豆油改性醇酸树脂包膜占颗粒肥料总重量的5-10％。
[0015] 本发明的有益效果有：
[0016] (1)使用本发明配方得到的大豆油改性醇酸树脂降低醇解温度及缩短醇解反应时间，可加快生产速度，精确的控制粘度多层涂布，使肥料颗粒包膜更加严密，合理控制养分释放速度。
[0017] (2)该产品的养分控制释放时期和残留的膜壳的
生物降解性，内核的保水剂可以同时起到改良土壤、保肥增肥的效果，养分释放期可地控制在1个月到12个月不等。
[0018] (3)此产品具有提高肥料利用率、减少环境污染，沸石中含有
钙、镁、
硅、
铜、锰等微量元素，可以实现保水材料、微肥、多孔基质等多重功能的优点，应用前景广阔。具体
实施例[0019] 下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述，但本发明不仅限于以下实施例，所述方法如无特别说明均视为常规方法，所述材料如无特别说明均可以通过常规商业途径获得。
[0020] 实施例1
[0021] 大豆油改性醇酸树脂，由下列重量份数的原料制成：大豆油230、苯甲酸230、苯酐245、季戊四醇145、三羟甲基丙烷16、二甘醇35、回流二甲苯30、兑稀二甲苯400和催化剂
0.17，膨润土、肥料和沸石的混合比例为1：6：5，肥料颗粒选自尿素，包膜涂层由三层组成，第一层大豆油改性醇酸树脂包膜涂层粘度为40000mpa.s，第二层和第三层30000mpa.s，所述大豆油改性醇酸树脂包膜占颗粒肥料总重量的6-8％。
[0022] 实施例2
[0023] 大豆油改性醇酸树脂，由下列重量份数的原料制成：大豆油225、苯甲酸240、苯酐248、季戊四醇135、三羟甲基丙烷15、二甘醇45、回流二甲苯20、兑稀二甲苯300和催化剂
0.14，膨润土、肥料和沸石的混合比例为4：6：1，肥料颗粒选自尿素，包膜涂层由三层组成，第一层大豆油改性醇酸树脂包膜涂层粘度为50000mpa.s，第二层40000mpa.s和第三层
30000mpa.s，所述大豆油改性醇酸树脂包膜占颗粒肥料总重量的7％。
[0024] 实施例3
[0025] 大豆油改性醇酸树脂，由下列重量份数的原料制成：大豆油200、苯甲酸220、苯酐240、季戊四醇140、三羟甲基丙烷18、二甘醇40、回流二甲苯25、兑稀二甲苯350和催化剂
0.15，膨润土、肥料和沸石的混合比例为3：4：2，肥料颗粒选尿素，包膜涂层由三层组成，第一层大豆油改性醇酸树脂包膜涂层粘度为50000mpa.s，第二层40000mpa.s和第三层
40000mpa.s，所述大豆油改性醇酸树脂包膜占颗粒肥料总重量的5％。
[0026] 实施例4
[0027] 大豆油改性醇酸树脂，由下列重量份数的原料制成：大豆油200、苯甲酸220、苯酐240、季戊四醇140、三羟甲基丙烷18、二甘醇40、回流二甲苯25、兑稀二甲苯350和催化剂
0.15，膨润土、肥料和沸石的混合比例为1：1：1，肥料颗粒选尿素，包膜涂层由三层组成，第一层大豆油改性醇酸树脂包膜涂层粘度为50000mpa.s，第二层40000mpa.s和第三层
40000mpa.s，所述大豆油改性醇酸树脂包膜占颗粒肥料总重量的5％。
[0028] 实施例5
[0029] 大豆油改性醇酸树脂，由下列重量份数的原料制成：大豆油220、苯甲酸250、苯酐250、季戊四醇142、三羟甲基丙烷17、二甘醇38、回流二甲苯28、兑稀二甲苯260和催化剂
0.18，膨润土、肥料和沸石的混合比例为2：5：3，肥料颗粒选自尿素，包膜涂层由三层组成，第一层大豆油改性醇酸树脂包膜涂层粘度为50000mpa.s，第二层30000mpa.s和第三层
40000mpa.s，所述大豆油改性醇酸树脂包膜占颗粒肥料总重量的10％。
[0030] 上述原料中的大豆油、苯甲酸、苯酐、季戊四醇、三羟甲基丙烷、二甘醇、二甲苯均可采用工业级原料，催化剂优选分析纯级
试剂。上述原料中的催化剂可以是氢氧化锂和/或氢氧化钠。
[0031] 肥料内核的制造方法如下：
[0032] 肥料+保水剂+沸石→掺混→
挤压造粒→肥料内核
[0033] 大豆油改性醇酸树脂的制造方法包括如下步骤：
[0034] (1)、在空反应釜中预先通氮气((N2↑)5～6min，氮气(N2↑)的流量可以为3～4m3/h；
[0035] (2)、依次投入上述实施例的配方重量份数的大豆油、15～20％上述实施例的配方重量份数的季戊四醇和10～15％上述实施例的配方重量份数的二甘醇，搅拌升温；
[0036] (3)、升温至120℃时停止搅拌，投入上述实施例配方重量份数的催化剂，继续搅拌升温；
[0037] (4)、升温至220℃保温醇解反应至釜内醇解物与无水
乙醇比为1∶5～10，在25℃时
混合液为透明后降温；
[0038] (5)、降温至160℃时，搅拌中投入上述实施例配方重量份数的苯甲酸、苯酐、剩余的季戊四醇、三羟甲基丙烷、剩余的二甘醇和回流二甲苯，通氮气(N2↑)4～6min，氮气(N2↑)流量为3～4m3/h，然后加热升温；
[0039] (6)、升温至170℃保温回流1～2小时，后用3～5小时升温至210℃保温；
[0040] (7)、保温至酸值小于等于18mgKOH/g、粘度为18～28/25℃格氏管时降温；
[0041] (8)、开启兑稀釜的氮气(N2↑)，氮气流量为4～8m3/h，开启兑稀釜内盘管的
冷却水，开搅拌，在兑稀釜先投入上述实施例配方量的50％的兑稀二甲苯；
[0042] (9)、待反应釜内温度降至200℃以下时转入兑稀釜兑稀，待转釜完毕再用剩余兑稀二甲苯清洗反应釜后投入兑稀釜，检测树脂指标：粘度。
[0043] 大豆油改性醇酸树脂包膜控释肥料制备工艺
[0044] 先将挤压造粒后的保水肥料颗粒过筛，取一定量粒径1-5mm在8-20目范围内的肥料加入到包衣转鼓中，预热至70℃，调试合适粘度的包膜材料，在120℃-200℃下完成最外层固化包膜，包膜后的肥料转移到冷却器中，使其冷却至室温；将冷却后的包膜肥料称量、
包装、贮存。
[0045] 溶液溶出率法性能评价
[0046] 此肥料在40℃下养分浸提如下。称取非
粉碎的试料约10g放置在100目的尼龙纱网做成的小袋中，封口后，将小袋放入,将小袋放入250ml玻璃瓶中，加入200ml的水，加盖密封，至于40℃的生化恒温
培养箱中，取样时间为24h、3d、5d、7d、10d、14d、28d、42d、56d,以后取样的时间间隔为28d，直至养分溶出率达到80％以上为止。取样时，将瓶上下颠倒3次，使瓶内的液体浓度一致，移入250ml容量瓶中，冷却至室温后定容至刻度，测定氮释放量，然后，向装有试料小袋的瓶中再加入200ml水，加盖密封后放入生化恒温培养箱继续培养。
[0047] 主要通过试液中的尿素态氮与对二甲氨基苯甲
醛发生定量反应，用分光光度法在
波长430nm处测定吸光度，计算出尿素态氮的含量。主要测定步骤如下，
[0048] 尿素标准溶液：准确称取尿素国家标准样品1.0719g，溶于1L容量瓶中，此溶液每毫升含0.5mg尿素态氮。
[0049] 对二甲氨基
苯甲醛溶液：称取20g对二甲氨基苯甲醛，加入1000ml95％乙醇，溶解后，按照表1所示，将尿素标准溶液依次分别注入6个100ml容量瓶中。
[0050] 表1尿素标准溶液加入量
[0051]尿素标准溶液的体积/ml 0 5 10 15 20 25
对应的尿素态氮的质量/mg 0 2.5 5 7.5 10 12.5
[0052] 将每个容量瓶瓶中用水稀释至约50ml,轻轻摇动，分别加入20ml对二甲氨基苯甲醛溶液，用水稀释至刻度，充分摇匀后静置10min,在波长430nm处，以尿素态氮含量为零的溶液为参比溶液，测定各溶液吸光度。以100ml标准比色溶液的尿素态氮的质量(mg)为横坐标，对应的吸光值为纵坐标，绘制标准曲线。
[0053] 在绘制标准曲线相同实验条件下测定浸提液的吸光光度值，从标准曲线上查出或者用线性回归方程计算出浸提液中尿素态氮的质量，计算养分释放率。以实施例1为实验例，养分控制释放时间为90天，控制包膜厚度测量缓释效果如表2-4所示。
[0054] 表2包膜尿素膜厚6％供试包膜肥料样品氮素累积释放率(％)测定结果表[0055]
[0056] 表3包膜尿素膜厚7％供试包膜肥料样品氮素累积释放率(％)测定结果表[0057]
[0058] 表4包膜尿素膜厚8％供试包膜肥料样品氮素累积释放率(％)测定结果表[0059]
[0060] 从上述测定表可以看出，相同的浸提条件下，所设计的肥料28d内的氮素累积释放率均小于75％，符合标准，同时上述设计可调控，可满足不同释放期条件下的
植物对养分的需求。
[0061] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非用以对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。
