一种水基聚合物包膜及其包膜控释肥料的制备方法
阅读：982发布：2020-08-28
专利汇可以提供一种水基聚合物包膜及其包膜控释肥料的制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了属于农用 控释 肥料 制备技术领域的涉及利用新型的 水 乳型 聚合物 的一种水基聚合物包膜及其包膜控释肥料的制备方法。所述聚合物包膜控释肥料是在颗粒肥料表面包覆一层新型可降解乳液聚合物膜层。将直径为2～5mm颗粒肥料装入转鼓或 流化床 包膜设备中，使颗粒肥料在包膜设备内流动，加热80～100℃。将有机物 喷涂 于颗粒肥料表面，然后，将合成的聚合物乳液喷涂于颗粒肥料的有机物膜层表面上，继续烘干，充分干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚合物乳液包膜控释肥料。本发明克服了生产过程中 有机 溶剂 泄漏 造成的环境污染问题，避免了溶剂回收的问题， 制造过程 易于实现大规模的化工生产，投资成本低，极大地降低了生产成本。，下面是一种水基聚合物包膜及其包膜控释肥料的制备方法专利的具体信息内容。
1.一种水基聚合物包膜的制备方法，其特征在于，具体工艺步骤如下：在反 应釜中，按重量比加入水100～150份，乳化剂0.5～2份，加热、搅拌、通氮气， 待温度升高到70～90℃，将100份的混合单体，0.5份引发剂，滴加至反应釜 中，在充分搅拌下，引发聚合反应，反应2～5小时得到聚合物乳液，冷却待用。
2.根据权利要求1所述聚合物包膜的制备方法，其特征在于，所述聚合用的 混合单体为后面所述单体中的一种或一种以上按重量比混合，丙烯酸0～30、甲 基丙烯酸0～20、丙烯酸甲酯0～60、甲基丙烯酸甲酯0～70、丙烯酸乙酯0～60、 丙烯酸丁酯0～60、甲基丙烯酸丁酯0～70、丙烯酸-2-异辛酯0～50、苯乙烯0～ 60、醋酸乙烯酯0～30、丙烯酸-α-赖氨酸酯0～20、4-乙烯基吡啶0～30、羟甲 基丙烯酰胺0～30、丙烯酸羟乙酯0～30、甲基丙烯酸羟乙酯0～30、丙烯酸缩水 甘油酯0～20、甲基丙烯酸缩水甘油酯0～20、双丙烯酸乙二醇酯0～30、双甲基 丙烯酸乙二醇酯0～30、双丙烯酸丁二醇酯0～30、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0～ 20、二乙烯基苯0～10、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯0～30和甲基丙烯酸二乙氨基 乙酯0～20。
3.根据权利要求1所述聚合物包膜的制备方法，其特征在于，所述引发剂为 过硫酸钾、过硫酸铵中的一种，用量为聚合物乳液重量份数的0.05～0.8。
4.根据权利要求1所述聚合物包膜的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为 OP-10、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种，用量为聚合物乳 液重量份数的0.05～2。
5.根据权利要求1所述聚合物包膜的制备方法，其特征在于，该聚合物的分 子量范围是103～108。
6.一种水基聚合物包膜控释肥的制造方法，其特征在于，制造工艺如下：选 择粒级在2～5mm的圆粒状肥料，将粒状肥料置于流化床或转鼓包膜塔内，在80～ 95℃下进行10～15分钟预热，将有机物喷涂于圆粒状肥料表面，喷涂直到有机 层厚度2～10μm，然后在热风80～95℃下，用双流体喷嘴在雾化压力为4kpa， 以每分钟2g的速度将聚合物乳液喷涂于颗粒状肥料的有机膜层表面上，使其聚 合物乳液形成的膜材占颗粒肥总重量的3％～15％。充分干燥除去膜层中所含 水分，停机将包好的肥料放出，冷却即为成品聚合物包膜控释肥料。
7.根据权利要求6所述水基聚合物包膜控释肥的制造方法，其特征在于， 所述有机物为蓖麻油或棕油。
8.根据权利要求6所述水基聚合物包膜控释肥的制造方法，其特征在于， 所述肥料是各种水溶性的颗粒肥料，它们是尿素、碳酸铵、硝酸铵、硫酸铵， 硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸氢二铵或磷酸二氢铵，可以是单质肥料，也可 以是复合肥，以及造粒均匀的有机/无机复混肥；要求颗粒肥料的粒径为：2～ 5mm。
技术领域
本发明属于农用控释肥料制备技术领域。特别涉及利用新型的水乳型聚合物 的一种水基聚合物包膜及其包膜控释肥料的制备方法。
背景技术
我国是一个农业大国，化学肥料在农业生产投资中的比例约占50％，但是我 国肥料的当季利用率却只有30％左右，由此造成经济能源上的巨大浪费以及各种 环境问题。因此可调节养分释放的控释肥料成为现在以及将来农业肥料的发展方 向。而高分子包膜肥料则被相关专家称为真正的控释肥料。它是利用高分子材料 在肥料表面形成一层薄膜，控制养分在土壤中的溶出速率，使其溶出速率与植物 的生长需求相一致，从而达到减少速效肥料的施用量，提高肥料的综合利用率， 增加农业的经济效益的目的。
聚合物包膜材料可分为有机溶剂型、水乳液型及小分子单体原位聚合在肥料 表面上成膜等三种主要形式。国内研究较多的是有机溶剂型聚合物材料，但是其 存在生产成本较高，生产过程有机溶剂的回收不完全造成的环境污染严重，包膜 材料不易降解，容易造成二次环境污染等问题而限制了它的发展。采用水乳型聚 合物材料作为包膜剂具有显著的优点，它以水作溶剂，生产过程不存在环境污染 问题，价格也可以大幅度的降低，因而成为控释肥料的重点发展方向。
目前，国内水乳液聚合物包膜肥料的研究重点集中于寻找现有的商品聚合物 材料应用于包膜肥料上，而专门针对控释肥料的水乳聚合物材料研究尚未见报 道。因而，由于选用的包膜材料的针对性较差而采用聚合物乳液制备的包膜肥料 存在着诸多的问题。一方面，乳液聚合物中含有较多的水分，在包膜的过程中在 肥料的表面形成高湿的环境，导致肥料的溶解再结晶将聚合物包膜损坏，从而破 坏控释的效果。另一方面，目前的聚合物乳液的水溶性较强，控释效果不理想。
美国专利US 5089041报道，用水乳液聚合物材料对尿素进行包膜，制备包 膜型控释尿素时，采用在尿素表面先喷涂一薄层石蜡膜层或硫磺膜层、然后再采 用乳液聚合物对尿素进行包膜的方法。中国专利CN1939878A报道，采用先喷涂 一层有机溶剂型或者熔体型疏水性物质保护包膜，然后进行水乳液包膜的二次包 膜的方法。
上述的专利仅仅粗略的列举了几大类商品化的乳液型高分子，并以此作为控 释肥膜材，而没有对各种乳液的系列特点如：聚合方法及条件，如聚合温度、搅 拌速度、加料顺序等；乳化剂种类及用量、引发剂种类及用量、单体种类、配比 及用量；形成乳液的性能，如分子量及玻璃化转变温度；也没有研究聚合物乳液 结构与形成的膜材性能之间的关系等，因此，由上述的专利制备的控释肥料尚存 在很大的改性与提升的空间。
针对现行乳液方法制备的控释肥料存在的问题，本发明提出了专用于包膜控 释肥料的乳液聚合物的聚合方法及条件、乳液的组成、乳液的性能、乳液聚合物 结构与膜材性能之间的关系等进行深入的研究，提供了一种专门针对包膜控释肥 料的水乳型聚合物材料的制备方法以及利用此专项材料制备包膜控释肥料的方 法。本发明涉及的水乳型聚合物包膜材料及其包膜肥料的制备工艺经济可行。本 发明涉及的水基聚合物包膜控释肥料在国内外未见报道，在国内未见使用。
聚合物包膜材料可分为有机溶剂型、水乳液型及小分子单体原位聚合在肥料 表面上成膜等三种主要形式。国内研究较多的是有机溶剂型聚合物材料，但是其 存在生产成本较高，生产过程有机溶剂的回收不完全造成的环境污染严重，包膜 材料不易降解，容易造成二次环境污染等问题而限制了它的发展。采用水乳型聚 合物材料作为包膜剂具有显著的优点，它以水作溶剂，生产过程不存在环境污染 问题，价格也可以大幅度的降低，因而成为控释肥料的重点发展方向。
目前，国内水乳液聚合物包膜肥料的研究重点集中于寻找现有的商品聚合物 材料应用于包膜肥料上，而专门针对控释肥料的水乳聚合物材料研究尚未见报 道。因而，由于选用的包膜材料的针对性较差而采用聚合物乳液制备的包膜肥料 存在着诸多的问题。一方面，乳液聚合物中含有较多的水分，在包膜的过程中在 肥料的表面形成高湿的环境，导致肥料的溶解再结晶将聚合物包膜损坏，从而破 坏控释的效果。另一方面，目前的聚合物乳液的水溶性较强，控释效果不理想。
美国专利US 5089041报道，用水乳液聚合物材料对尿素进行包膜，制备包 膜型控释尿素时，采用在尿素表面先喷涂一薄层石蜡膜层或硫磺膜层、然后再采 用乳液聚合物对尿素进行包膜的方法。中国专利CN1939878A报道，采用先喷涂 一层有机溶剂型或者熔体型疏水性物质保护包膜，然后进行水乳液包膜的二次包 膜的方法。
上述的专利仅仅粗略的列举了几大类商品化的乳液型高分子，并以此作为控 释肥膜材，而没有对各种乳液的系列特点如：聚合方法及条件，如聚合温度、搅 拌速度、加料顺序等；乳化剂种类及用量、引发剂种类及用量、单体种类、配比 及用量；形成乳液的性能，如分子量及玻璃化转变温度；也没有研究聚合物乳液 结构与形成的膜材性能之间的关系等，因此，由上述的专利制备的控释肥料尚存 在很大的改性与提升的空间。
针对现行乳液方法制备的控释肥料存在的问题，本发明提出了专用于包膜控 释肥料的乳液聚合物的聚合方法及条件、乳液的组成、乳液的性能、乳液聚合物 结构与膜材性能之间的关系等进行深入的研究，提供了一种专门针对包膜控释肥 料的水乳型聚合物材料的制备方法以及利用此专项材料制备包膜控释肥料的方 法。本发明涉及的水乳型聚合物包膜材料及其包膜肥料的制备工艺经济可行。本 发明涉及的水基聚合物包膜控释肥料在国内外未见报道，在国内未见使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种水基聚合物包膜及其包膜控释肥料的制备方法。该 方法包括：水基聚合物包膜的制备和水基聚合物包膜控释肥料的制备。
一种水基聚合物包膜的制备方法，其特征在于，具体工艺步骤如下：在反应 釜中，按重量比加入水100～150份，乳化剂0.5～2份，加热、搅拌、通氮气， 待温度升高到70～90℃，将100份的混合单体，0.5份引发剂，滴加至反应釜 中，在充分搅拌下，引发聚合反应，反应2～5小时得到乳液聚合物，冷却待用。
乳液聚合物材料是丙烯酸酯及其共聚物乳液，苯乙烯及其共聚物乳液，醋酸 乙烯酯及其共聚物乳液中的一种或者多种，采用了乳液聚合的方法得到。
所述聚合物乳液为选择一种或者多种单体，在加入引发剂的条件下，反应聚 合而成。
所述聚合用的混合单体为后面所述单体中的一种或一种以上按重量比混合， 丙烯酸0～30、甲基丙烯酸0～20、丙烯酸甲酯0～60、甲基丙烯酸甲酯0～70、 丙烯酸乙酯0～60、丙烯酸丁酯0～60、甲基丙烯酸丁酯0～70、丙烯酸-2-异辛 酯0～50、苯乙烯0～60、醋酸乙烯酯0～30、丙烯酸-α-赖氨酸酯0～20、4-乙 烯基吡啶0～30、羟甲基丙烯酰胺0～30、丙烯酸羟乙酯0～30、甲基丙烯酸羟乙 酯0～30、丙烯酸缩水甘油酯0～20、甲基丙烯酸缩水甘油酯0～20、双丙烯酸乙 二醇酯0～30、双甲基丙烯酸乙二醇酯0～30、双丙烯酸丁二醇酯0～30、三羟甲 基丙烷三丙烯酸酯0～20、二乙烯基苯0～10、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯0～30 和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯0～20。
所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种，用量为聚合物乳液重量份数的 0.05～0.8。
所述乳化剂为OP-10、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种， 用量为聚合物乳液重量份数的0.05～2。
所述水基聚合物包膜控释肥的制造工艺如下：选择粒级在2～5mm的圆粒状 肥料，将粒状肥料置于流化床或转鼓包膜塔内，在80～95℃下进行10～15分钟 预热，将有机物喷涂于圆粒状肥料表面，喷涂直到有机层厚度2～10μm，然后在 热风80～95℃下，用双流体喷嘴在雾化压力为4kpa，以每分钟2g的速度将聚 合物乳液喷涂于颗粒状肥料的有机膜层表面上，使其聚合物乳液形成的膜材占颗 粒肥总重量的3％～15％。充分干燥除去膜层中所含水分，停机将包好的肥料放 出，冷却即为成品聚合物包膜控释肥料。
所述有机物为蓖麻油或棕油。
该高分子聚合物不同于其它现有的商品乳液材料之处在于，可以控制高分 子材料的分子量大小及分布进而达到控制膜材释放的作用。如分子量过低则膜 材强度降低，若分子量过高则塑化成型困难，该聚合物的分子量范围是103～ 108。
该高分子聚合物不同于其它现有的商品乳液材料之处在于，所述聚合物的玻 璃化转变温度为0-60℃之间。如玻璃化转变温度过低，会影响膜材的机械性能； 如果聚合物材料的玻璃化转变温度高于60℃，势必会造成膜材的成膜性变差。
所述肥料是各种水溶性的颗粒肥料，它们是尿素、碳酸铵、硝酸铵、硫酸 铵，硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵等，可以是单质肥料， 也可以是复合肥以及造粒均匀的有机无机复混肥；要求颗粒肥料的粒径为：最 为适宜粒径在2～5mm。采用小颗粒尿素，也可以用于加工生产高尔夫草坪果岭 专用控释肥。在本发明中，采用的是大颗粒尿素和复合肥，大颗粒尿素先过筛， 控制粒径在2～5mm范围内。
与以往的包膜肥料相比，本发明实现了真正意义上的采用乳液聚合物制造 包膜肥料的方法。具有以下的明显的优点：
1.本系列的包膜材料具有良好的抗水性能，材料应用的针对性大大的提高并 且可以在自然界中自行降解，属于环保材料。
2.包膜工艺简单，采用普通的流化床或转鼓包膜方法，简便可行。包膜材料 为聚合物乳液，包膜材料简单易得，不添加其他的有机溶剂，克服了生产过程中 有机溶剂泄漏造成的环境污染问题，避免了溶剂回收的问题，制造过程易于实现 大规模的化工生产，投资成本低，极大地降低了生产成本。
3.包膜材料是新型的聚合物乳液，在包膜过程中有良好的成膜性能，采用半 连续的包膜工艺，良好的解决了水分对膜材料的影响。
4.通过改变膜材料的配方，可以调控膜材料的分子量大小及分布，耐水性， 硬度等性能。因此可以在膜材料的配方和膜材料的用量两方面进行调节，从而更 能实现良好的控释效果。
一种水基聚合物包膜的制备方法，其特征在于，具体工艺步骤如下：在反应 釜中，按重量比加入水100～150份，乳化剂0.5～2份，加热、搅拌、通氮气， 待温度升高到70～90℃，将100份的混合单体，0.5份引发剂，滴加至反应釜 中，在充分搅拌下，引发聚合反应，反应2～5小时得到乳液聚合物，冷却待用。
乳液聚合物材料是丙烯酸酯及其共聚物乳液，苯乙烯及其共聚物乳液，醋酸 乙烯酯及其共聚物乳液中的一种或者多种，采用了乳液聚合的方法得到。
所述聚合物乳液为选择一种或者多种单体，在加入引发剂的条件下，反应聚 合而成。
所述聚合用的混合单体为后面所述单体中的一种或一种以上按重量比混合， 丙烯酸0～30、甲基丙烯酸0～20、丙烯酸甲酯0～60、甲基丙烯酸甲酯0～70、 丙烯酸乙酯0～60、丙烯酸丁酯0～60、甲基丙烯酸丁酯0～70、丙烯酸-2-异辛 酯0～50、苯乙烯0～60、醋酸乙烯酯0～30、丙烯酸-α-赖氨酸酯0～20、4-乙 烯基吡啶0～30、羟甲基丙烯酰胺0～30、丙烯酸羟乙酯0～30、甲基丙烯酸羟乙 酯0～30、丙烯酸缩水甘油酯0～20、甲基丙烯酸缩水甘油酯0～20、双丙烯酸乙 二醇酯0～30、双甲基丙烯酸乙二醇酯0～30、双丙烯酸丁二醇酯0～30、三羟甲 基丙烷三丙烯酸酯0～20、二乙烯基苯0～10、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯0～30 和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯0～20。
所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种，用量为聚合物乳液重量份数的 0.05～0.8。
所述乳化剂为OP-10、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种， 用量为聚合物乳液重量份数的0.05～2。
所述水基聚合物包膜控释肥的制造工艺如下：选择粒级在2～5mm的圆粒状 肥料，将粒状肥料置于流化床或转鼓包膜塔内，在80～95℃下进行10～15分钟 预热，将有机物喷涂于圆粒状肥料表面，喷涂直到有机层厚度2～10μm，然后在 热风80～95℃下，用双流体喷嘴在雾化压力为4kpa，以每分钟2g的速度将聚 合物乳液喷涂于颗粒状肥料的有机膜层表面上，使其聚合物乳液形成的膜材占颗 粒肥总重量的3％～15％。充分干燥除去膜层中所含水分，停机将包好的肥料放 出，冷却即为成品聚合物包膜控释肥料。
所述有机物为蓖麻油或棕油。
该高分子聚合物不同于其它现有的商品乳液材料之处在于，可以控制高分 子材料的分子量大小及分布进而达到控制膜材释放的作用。如分子量过低则膜 材强度降低，若分子量过高则塑化成型困难，该聚合物的分子量范围是103～ 108。
该高分子聚合物不同于其它现有的商品乳液材料之处在于，所述聚合物的玻 璃化转变温度为0-60℃之间。如玻璃化转变温度过低，会影响膜材的机械性能； 如果聚合物材料的玻璃化转变温度高于60℃，势必会造成膜材的成膜性变差。
所述肥料是各种水溶性的颗粒肥料，它们是尿素、碳酸铵、硝酸铵、硫酸 铵，硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵等，可以是单质肥料， 也可以是复合肥以及造粒均匀的有机无机复混肥；要求颗粒肥料的粒径为：最 为适宜粒径在2～5mm。采用小颗粒尿素，也可以用于加工生产高尔夫草坪果岭 专用控释肥。在本发明中，采用的是大颗粒尿素和复合肥，大颗粒尿素先过筛， 控制粒径在2～5mm范围内。
与以往的包膜肥料相比，本发明实现了真正意义上的采用乳液聚合物制造 包膜肥料的方法。具有以下的明显的优点：
1.本系列的包膜材料具有良好的抗水性能，材料应用的针对性大大的提高并 且可以在自然界中自行降解，属于环保材料。
2.包膜工艺简单，采用普通的流化床或转鼓包膜方法，简便可行。包膜材料 为聚合物乳液，包膜材料简单易得，不添加其他的有机溶剂，克服了生产过程中 有机溶剂泄漏造成的环境污染问题，避免了溶剂回收的问题，制造过程易于实现 大规模的化工生产，投资成本低，极大地降低了生产成本。
3.包膜材料是新型的聚合物乳液，在包膜过程中有良好的成膜性能，采用半 连续的包膜工艺，良好的解决了水分对膜材料的影响。
4.通过改变膜材料的配方，可以调控膜材料的分子量大小及分布，耐水性， 硬度等性能。因此可以在膜材料的配方和膜材料的用量两方面进行调节，从而更 能实现良好的控释效果。
具体实施方式
本发明提供一种聚合物包膜控释肥料及其制备方法。所述聚合物包膜控释 肥料是在颗粒肥料表面包覆一层占颗粒肥总重量的3％～15％为的新型可降 解乳液聚合物膜材。
本发明所涉及的系列乳液聚合物材料是丙烯酸酯及其共聚物乳液，苯乙烯及 其共聚物乳液，醋酸乙烯酯及其共聚物乳液中的一种或者多种。
新型的聚合物乳液包膜材料的制备方法：在反应釜中加入水100～150份， 乳化剂0.5～2份，加热、搅拌、通氮气，待温度升高到70～90℃，将100份的 混合单体，0.5份引发剂，滴加至反应釜中，在充分搅拌下，引发聚合反应。反 应2～5小时得到乳液聚合物，冷却待用。
新型的水乳型聚合物控释肥的包膜制造工艺如下：选择粒级在2～5mm的圆 粒状肥料，将粒状肥料置于流化床或转鼓包膜塔内，在80～95℃下进行10～15 分钟预热，将有机物喷涂于粒状肥料表面，喷涂直到有机层厚度2～10μm。然后 在热风80～95℃下，用双流体喷嘴在雾化压力为4kpa，以每分钟2g的速度将 聚合物乳液喷涂于颗粒状肥料的有机膜层表面上，使其聚合物乳液形成的膜材占 颗粒肥总重量的3％～15％。充分干燥除去膜层中所含水分，停机将包好的肥料 放出，冷却即为成品聚合物包膜控释肥料。
所述聚合用的混合单体为后面所述单体中的一种或一种以上按重量比混合， 丙烯酸0～30、甲基丙烯酸0～20、丙烯酸甲酯0～60、甲基丙烯酸甲酯0～70、 丙烯酸乙酯0～60、丙烯酸丁酯0～60、甲基丙烯酸丁酯0～70、丙烯酸-2-异辛 酯0～50、苯乙烯0～60、醋酸乙烯酯0～30、丙烯酸-α-赖氨酸酯0～20、4-乙 烯基吡啶0～30、羟甲基丙烯酰胺0～30、丙烯酸羟乙酯0～30、甲基丙烯酸羟乙 酯0～30、丙烯酸缩水甘油酯0～20、甲基丙烯酸缩水甘油酯0～20、双丙烯酸乙 二醇酯0～30、双甲基丙烯酸乙二醇酯0～30、双丙烯酸丁二醇酯0～30、三羟甲 基丙烷三丙烯酸酯0～20、二乙烯基苯0～10、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯0～30 和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯0～20。
该高分子聚合物不同于其它现有的商品乳液材料之处在于，可以控制高分 子材料的分子量大小及分布进而达到控制膜材释放的作用。如分子量过低则膜 材强度降低，若分子量过高则塑化成型困难，该聚合物的分子量范围是103～ 108。
该高分子聚合物不同于其它现有的商品乳液材料之处在于，所述聚合物的玻 璃化转变温度为0-60℃之间。如玻璃化转变温度过低，会影响膜材的机械性能； 如果聚合物材料的玻璃化转变温度高于60℃，势必会造成膜材的成膜性变差。
所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种，用量为聚合物重量份数的 0.05～0.8。
所述乳化剂为OP-10、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种， 用量为聚合物乳液重量份数的0.05～2。
本发明适用的肥料可以是各种水溶性的颗粒肥料，包括尿素、碳酸铵、硝 酸铵、硫酸铵，硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵等，可以 是单质肥料，也可以是复合肥以及造粒均匀的有机无机复混肥；要求颗粒肥料 的粒径为：最为适宜粒径在2～5mm。采用小颗粒尿素，也可以用于加工生产高 尔夫草坪果岭专用控释肥。在本发明中，采用的是大颗粒尿素和复合肥，大颗 粒尿素先过筛，控制粒径在2～5mm范围内。
生物降解性评价：将不同的聚合物膜材，准确称量后埋入土壤中，每隔1 个月取样，清洗掉表面的泥土后干燥，再次称量，计算出试样重量损失率。
释放特性检验：采用水浸泡法测定包膜肥料的释放期即称取研制出的肥料 样品10.00克，放入尼龙网袋中，然后浸入含200mL蒸馏水的塑料瓶中，密封， 置于25℃恒温培养箱中静置，浸提，取样时保证尼龙网袋于塑料瓶中，将浸提 液摇匀取出，用于N，P，K的测定，同时加蒸馏水200mL于恒温培养箱中继续 培养，追踪检测肥料的溶出率直到80％的溶出率。同时，另取相同的包膜肥料， 经磨细至100目，测定试样中所含各种养分含量。
测定项目和方法：尿素中N用紫外分光光度法；复合肥中N、P、K用常规 分析方法。
下面列举具体例子对本发明予以进一步说明。
实施例1
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到82℃，将100份的混合单体(甲基丙烯酸甲酯∶ 丙烯酸乙酯∶丙烯酸羟乙酯∶甲基丙烯酸丁酯按重量比45∶45∶7∶3)，0.5份 过硫酸铵，滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应4小时得到乳液聚合物，冷却 待用。将1000g直径为4mm颗粒状尿素装入流化床中，加热88℃。将蓖麻油 喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻油膜层厚度约5μm。然后，用双流体喷嘴在雾化 压力为4kpa，以每分钟2g的速度将聚合物乳液喷涂于颗粒状蓖麻油膜层表面 上，充分干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚合物乳液包膜尿素，所得控释 肥料膜材料占全部控释肥总重的10％左右。此肥料在25℃水中，养分控制释 放时间约为3个月。
实施例2
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到74℃，将100份的混合单体(丙烯酸丁酯∶ 甲基丙烯酸甲酯∶丙烯酸乙酯∶甲基丙烯酸丁酯∶甲基丙烯酸∶甲基丙烯酸羟乙 酯按重量份数比41∶38∶16∶4∶1∶1的比例混合)，0.5份过硫酸铵，滴加至反 应釜中，引发聚合反应。反应3小时得到乳液聚合物，冷却待用。将1500g直径 为3mm颗粒状尿素装入沸腾流化床中，加热90℃。将棕油喷涂于粒状尿素表面， 喷涂棕油膜层厚度约5μm。然后，用双流体喷嘴在雾化压力为4kpa，以每分钟2g 的速度将聚合物乳液喷涂于颗粒状棕油膜层表面上，充分干燥除去膜层中含水， 即制备得到采用聚合物乳液包膜尿素，所得控释肥料膜材料占全部控释肥总重的 8％左右。此肥料在25℃水中，养分控制释放时间约为3个月。
实施例3
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基苯磺酸钠，0.5份OP-10， 加热、搅拌、通氮气。待温度升高到80℃，将100份的混合单体(甲基丙烯酸 甲酯∶丙烯酸乙酯∶丙烯酸∶甲基丙烯酸丁酯∶羟甲基丙烯酰胺按重量比45∶44∶ 7∶2∶2)，0.5份过硫酸铵，滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应5小时得到 乳液聚合物，冷却待用。将1500g直径为3mm颗粒状尿素装入转鼓包膜设备中， 转动转鼓(转速35r/min)使粒状尿素在转鼓内流动，加热90℃。将蓖麻油 喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻油膜层厚度约5μm。然后，将聚合物乳液喷涂于 颗粒状蓖麻油膜层表面上，充分干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚合物乳 液包膜尿素，所得控释肥料膜材料占全部控释肥总重的7％左右。此肥料在25℃ 水中，养分控制释放时间约为3个月。
实施例4
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到72℃，将100份的混合单体(甲基丙烯酸丁 酯∶甲基丙烯酸甲酯∶醋酸乙烯酯∶丙烯酸∶双丙烯酸丁二醇酯按重量比56∶34∶ 8∶1∶1)，0.5份过硫酸铵，滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应4小时得到 乳液聚合物，冷却待用。将1500g直径为3mm颗粒状尿素装入转鼓包膜设备中， 转动转鼓(转速30r/min)使粒状尿素在转鼓内流动，加热90℃。将蓖麻油 喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻油膜层厚度约5μm。然后，将聚合物乳液喷涂于 颗粒状蓖麻油膜层表面上，充分干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚合物乳 液包膜尿素，所得控释肥料膜材料占全部控释肥总重的3％左右。此肥料在25℃ 水中，养分控制释放时间约为3个月。
实施例5
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到88℃，将100份的混合单体(甲基丙烯酸甲 酯∶丙烯酸乙酯∶甲基丙烯酸∶醋酸乙烯酯∶甲基丙烯酸缩水甘油酯按重量比45∶ 45∶7∶2∶1)，0.5份过硫酸铵，滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应3小时 得到乳液聚合物，冷却待用。将1500g直径为5mm颗粒状尿素装入转鼓包膜设 备中，转动转鼓(转速40r/min)使粒状尿素在转鼓内流动，加热98℃。将 蓖麻油喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻油膜层厚度约5μm。然后，将聚合物乳液 喷涂于颗粒状蓖麻油膜层表面上，充分干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚 合物乳液包膜尿素，所得控释肥料膜材料占全部控释肥总重的5％左右。此肥料 在25℃水中，养分控制释放时间约为4个月。
实施例6
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到78℃，将100份的混合单体(甲基丙烯酸甲 酯∶醋酸乙烯酯∶丙烯酸∶甲基丙烯酸丁酯按重量比45∶47∶7∶1)，0.5份过 硫酸铵，滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应2小时得到乳液聚合物，冷却待 用。将1500g直径为2mm颗粒状尿素装入转鼓包膜设备中，转动转鼓(转速40r /min)使粒状尿素在转鼓内流动，加热95℃。将蓖麻油喷涂于粒状尿素表面， 喷涂蓖麻油膜层厚度约5μm。然后，将聚合物乳液喷涂于颗粒状蓖麻油膜层表面 上，充分干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚合物乳液包膜尿素，所得控释 肥料膜材料占全部控释肥总重的6％左右。
实施例7
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到90℃，将100份的混合单体(羟甲基丙烯酰 胺∶双甲基丙烯酸乙二醇酯∶甲基丙烯酸缩水甘油酯∶甲基丙烯酸羟乙酯∶丙烯 酸缩水甘油酯按重量比30∶30∶9∶3∶1)，0.5份过硫酸铵，滴加至反应釜中， 引发聚合反应。反应3小时得到乳液聚合物，冷却待用。将1500g直径为4mm 颗粒状尿素装入转鼓包膜设备中，转动转鼓(转速30r/min)使粒状尿素在 转鼓内流动，加热90℃。将蓖麻油喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻油膜层厚度 约5μm。然后，将聚合物乳液喷涂于颗粒状蓖麻油膜层表面上，充分干燥除去膜 层中含水，即制备得到采用聚合物乳液包膜尿素，所得控释肥料膜材料占全部控 释肥总重的4％左右。
实施例8
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基苯磺酸钠，0.5份OP-10， 加热、搅拌、通氮气。待温度升高到75℃，将100份的混合单体(苯乙烯∶丙 烯酸乙酯∶丙烯酸∶4-乙烯基吡啶按重量比42∶47∶9∶2)，0.5份过硫酸铵， 滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应5小时得到乳液聚合物，冷却待用。将1500g 直径为2mm颗粒状尿素装入转鼓包膜设备中，转动转鼓(转速30r/min)使 粒状尿素在转鼓内流动，加热95℃。将蓖麻油喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻 油膜层厚度约5μm。然后，将聚合物乳液喷涂于颗粒状蓖麻油膜层表面上，充分 干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚合物乳液包膜尿素，所得控释肥料膜材 料占全部控释肥总重的8％左右。
本发明所涉及的系列乳液聚合物材料是丙烯酸酯及其共聚物乳液，苯乙烯及 其共聚物乳液，醋酸乙烯酯及其共聚物乳液中的一种或者多种。
新型的聚合物乳液包膜材料的制备方法：在反应釜中加入水100～150份， 乳化剂0.5～2份，加热、搅拌、通氮气，待温度升高到70～90℃，将100份的 混合单体，0.5份引发剂，滴加至反应釜中，在充分搅拌下，引发聚合反应。反 应2～5小时得到乳液聚合物，冷却待用。
新型的水乳型聚合物控释肥的包膜制造工艺如下：选择粒级在2～5mm的圆 粒状肥料，将粒状肥料置于流化床或转鼓包膜塔内，在80～95℃下进行10～15 分钟预热，将有机物喷涂于粒状肥料表面，喷涂直到有机层厚度2～10μm。然后 在热风80～95℃下，用双流体喷嘴在雾化压力为4kpa，以每分钟2g的速度将 聚合物乳液喷涂于颗粒状肥料的有机膜层表面上，使其聚合物乳液形成的膜材占 颗粒肥总重量的3％～15％。充分干燥除去膜层中所含水分，停机将包好的肥料 放出，冷却即为成品聚合物包膜控释肥料。
所述聚合用的混合单体为后面所述单体中的一种或一种以上按重量比混合， 丙烯酸0～30、甲基丙烯酸0～20、丙烯酸甲酯0～60、甲基丙烯酸甲酯0～70、 丙烯酸乙酯0～60、丙烯酸丁酯0～60、甲基丙烯酸丁酯0～70、丙烯酸-2-异辛 酯0～50、苯乙烯0～60、醋酸乙烯酯0～30、丙烯酸-α-赖氨酸酯0～20、4-乙 烯基吡啶0～30、羟甲基丙烯酰胺0～30、丙烯酸羟乙酯0～30、甲基丙烯酸羟乙 酯0～30、丙烯酸缩水甘油酯0～20、甲基丙烯酸缩水甘油酯0～20、双丙烯酸乙 二醇酯0～30、双甲基丙烯酸乙二醇酯0～30、双丙烯酸丁二醇酯0～30、三羟甲 基丙烷三丙烯酸酯0～20、二乙烯基苯0～10、甲基丙烯酸二甲胺基乙酯0～30 和甲基丙烯酸二乙氨基乙酯0～20。
该高分子聚合物不同于其它现有的商品乳液材料之处在于，可以控制高分 子材料的分子量大小及分布进而达到控制膜材释放的作用。如分子量过低则膜 材强度降低，若分子量过高则塑化成型困难，该聚合物的分子量范围是103～ 108。
该高分子聚合物不同于其它现有的商品乳液材料之处在于，所述聚合物的玻 璃化转变温度为0-60℃之间。如玻璃化转变温度过低，会影响膜材的机械性能； 如果聚合物材料的玻璃化转变温度高于60℃，势必会造成膜材的成膜性变差。
所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种，用量为聚合物重量份数的 0.05～0.8。
所述乳化剂为OP-10、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种， 用量为聚合物乳液重量份数的0.05～2。
本发明适用的肥料可以是各种水溶性的颗粒肥料，包括尿素、碳酸铵、硝 酸铵、硫酸铵，硫酸钾、氯化钾、硝酸钾、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵等，可以 是单质肥料，也可以是复合肥以及造粒均匀的有机无机复混肥；要求颗粒肥料 的粒径为：最为适宜粒径在2～5mm。采用小颗粒尿素，也可以用于加工生产高 尔夫草坪果岭专用控释肥。在本发明中，采用的是大颗粒尿素和复合肥，大颗 粒尿素先过筛，控制粒径在2～5mm范围内。
生物降解性评价：将不同的聚合物膜材，准确称量后埋入土壤中，每隔1 个月取样，清洗掉表面的泥土后干燥，再次称量，计算出试样重量损失率。
释放特性检验：采用水浸泡法测定包膜肥料的释放期即称取研制出的肥料 样品10.00克，放入尼龙网袋中，然后浸入含200mL蒸馏水的塑料瓶中，密封， 置于25℃恒温培养箱中静置，浸提，取样时保证尼龙网袋于塑料瓶中，将浸提 液摇匀取出，用于N，P，K的测定，同时加蒸馏水200mL于恒温培养箱中继续 培养，追踪检测肥料的溶出率直到80％的溶出率。同时，另取相同的包膜肥料， 经磨细至100目，测定试样中所含各种养分含量。
测定项目和方法：尿素中N用紫外分光光度法；复合肥中N、P、K用常规 分析方法。
下面列举具体例子对本发明予以进一步说明。
实施例1
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到82℃，将100份的混合单体(甲基丙烯酸甲酯∶ 丙烯酸乙酯∶丙烯酸羟乙酯∶甲基丙烯酸丁酯按重量比45∶45∶7∶3)，0.5份 过硫酸铵，滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应4小时得到乳液聚合物，冷却 待用。将1000g直径为4mm颗粒状尿素装入流化床中，加热88℃。将蓖麻油 喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻油膜层厚度约5μm。然后，用双流体喷嘴在雾化 压力为4kpa，以每分钟2g的速度将聚合物乳液喷涂于颗粒状蓖麻油膜层表面 上，充分干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚合物乳液包膜尿素，所得控释 肥料膜材料占全部控释肥总重的10％左右。此肥料在25℃水中，养分控制释 放时间约为3个月。
实施例2
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到74℃，将100份的混合单体(丙烯酸丁酯∶ 甲基丙烯酸甲酯∶丙烯酸乙酯∶甲基丙烯酸丁酯∶甲基丙烯酸∶甲基丙烯酸羟乙 酯按重量份数比41∶38∶16∶4∶1∶1的比例混合)，0.5份过硫酸铵，滴加至反 应釜中，引发聚合反应。反应3小时得到乳液聚合物，冷却待用。将1500g直径 为3mm颗粒状尿素装入沸腾流化床中，加热90℃。将棕油喷涂于粒状尿素表面， 喷涂棕油膜层厚度约5μm。然后，用双流体喷嘴在雾化压力为4kpa，以每分钟2g 的速度将聚合物乳液喷涂于颗粒状棕油膜层表面上，充分干燥除去膜层中含水， 即制备得到采用聚合物乳液包膜尿素，所得控释肥料膜材料占全部控释肥总重的 8％左右。此肥料在25℃水中，养分控制释放时间约为3个月。
实施例3
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基苯磺酸钠，0.5份OP-10， 加热、搅拌、通氮气。待温度升高到80℃，将100份的混合单体(甲基丙烯酸 甲酯∶丙烯酸乙酯∶丙烯酸∶甲基丙烯酸丁酯∶羟甲基丙烯酰胺按重量比45∶44∶ 7∶2∶2)，0.5份过硫酸铵，滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应5小时得到 乳液聚合物，冷却待用。将1500g直径为3mm颗粒状尿素装入转鼓包膜设备中， 转动转鼓(转速35r/min)使粒状尿素在转鼓内流动，加热90℃。将蓖麻油 喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻油膜层厚度约5μm。然后，将聚合物乳液喷涂于 颗粒状蓖麻油膜层表面上，充分干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚合物乳 液包膜尿素，所得控释肥料膜材料占全部控释肥总重的7％左右。此肥料在25℃ 水中，养分控制释放时间约为3个月。
实施例4
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到72℃，将100份的混合单体(甲基丙烯酸丁 酯∶甲基丙烯酸甲酯∶醋酸乙烯酯∶丙烯酸∶双丙烯酸丁二醇酯按重量比56∶34∶ 8∶1∶1)，0.5份过硫酸铵，滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应4小时得到 乳液聚合物，冷却待用。将1500g直径为3mm颗粒状尿素装入转鼓包膜设备中， 转动转鼓(转速30r/min)使粒状尿素在转鼓内流动，加热90℃。将蓖麻油 喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻油膜层厚度约5μm。然后，将聚合物乳液喷涂于 颗粒状蓖麻油膜层表面上，充分干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚合物乳 液包膜尿素，所得控释肥料膜材料占全部控释肥总重的3％左右。此肥料在25℃ 水中，养分控制释放时间约为3个月。
实施例5
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到88℃，将100份的混合单体(甲基丙烯酸甲 酯∶丙烯酸乙酯∶甲基丙烯酸∶醋酸乙烯酯∶甲基丙烯酸缩水甘油酯按重量比45∶ 45∶7∶2∶1)，0.5份过硫酸铵，滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应3小时 得到乳液聚合物，冷却待用。将1500g直径为5mm颗粒状尿素装入转鼓包膜设 备中，转动转鼓(转速40r/min)使粒状尿素在转鼓内流动，加热98℃。将 蓖麻油喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻油膜层厚度约5μm。然后，将聚合物乳液 喷涂于颗粒状蓖麻油膜层表面上，充分干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚 合物乳液包膜尿素，所得控释肥料膜材料占全部控释肥总重的5％左右。此肥料 在25℃水中，养分控制释放时间约为4个月。
实施例6
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到78℃，将100份的混合单体(甲基丙烯酸甲 酯∶醋酸乙烯酯∶丙烯酸∶甲基丙烯酸丁酯按重量比45∶47∶7∶1)，0.5份过 硫酸铵，滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应2小时得到乳液聚合物，冷却待 用。将1500g直径为2mm颗粒状尿素装入转鼓包膜设备中，转动转鼓(转速40r /min)使粒状尿素在转鼓内流动，加热95℃。将蓖麻油喷涂于粒状尿素表面， 喷涂蓖麻油膜层厚度约5μm。然后，将聚合物乳液喷涂于颗粒状蓖麻油膜层表面 上，充分干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚合物乳液包膜尿素，所得控释 肥料膜材料占全部控释肥总重的6％左右。
实施例7
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基硫酸钠，0.5份OP-10，加 热、搅拌、通氮气。待温度升高到90℃，将100份的混合单体(羟甲基丙烯酰 胺∶双甲基丙烯酸乙二醇酯∶甲基丙烯酸缩水甘油酯∶甲基丙烯酸羟乙酯∶丙烯 酸缩水甘油酯按重量比30∶30∶9∶3∶1)，0.5份过硫酸铵，滴加至反应釜中， 引发聚合反应。反应3小时得到乳液聚合物，冷却待用。将1500g直径为4mm 颗粒状尿素装入转鼓包膜设备中，转动转鼓(转速30r/min)使粒状尿素在 转鼓内流动，加热90℃。将蓖麻油喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻油膜层厚度 约5μm。然后，将聚合物乳液喷涂于颗粒状蓖麻油膜层表面上，充分干燥除去膜 层中含水，即制备得到采用聚合物乳液包膜尿素，所得控释肥料膜材料占全部控 释肥总重的4％左右。
实施例8
在反应釜中加入100份去离子水，0.5份十二烷基苯磺酸钠，0.5份OP-10， 加热、搅拌、通氮气。待温度升高到75℃，将100份的混合单体(苯乙烯∶丙 烯酸乙酯∶丙烯酸∶4-乙烯基吡啶按重量比42∶47∶9∶2)，0.5份过硫酸铵， 滴加至反应釜中，引发聚合反应。反应5小时得到乳液聚合物，冷却待用。将1500g 直径为2mm颗粒状尿素装入转鼓包膜设备中，转动转鼓(转速30r/min)使 粒状尿素在转鼓内流动，加热95℃。将蓖麻油喷涂于粒状尿素表面，喷涂蓖麻 油膜层厚度约5μm。然后，将聚合物乳液喷涂于颗粒状蓖麻油膜层表面上，充分 干燥除去膜层中含水，即制备得到采用聚合物乳液包膜尿素，所得控释肥料膜材 料占全部控释肥总重的8％左右。
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