一种双包膜长效缓控释肥及其制备方法
阅读：900发布：2021-04-10
专利汇可以提供一种双包膜长效缓控释肥及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种双包膜长效缓 控释 肥及其制备方法，在普通 肥料 制成的肥芯表面依次 喷涂 含聚谷 氨 酸组分的包膜液与 树脂 包膜液，并分别形成包膜。与 现有技术 相比，本发明中的双包膜长效缓控释肥在养分缓释的整个过程中，均可保持平缓的释放速度，肥料利用率高于现有的包膜类缓控释肥。，下面是一种双包膜长效缓控释肥及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种双包膜长效缓控释肥，其特征在于，它从内至外包括肥芯、聚谷氨酸包膜和树脂包膜；
其中，聚谷氨酸包膜层质量占总质量的千分之一至百分之一，树脂包膜层质量占总质量的百分之一至十分之一。
2.根据权利要求1所述的一种双包膜长效缓控释肥，其特征在于，肥芯养分释放期为1～12个月。
3.根据权利要求2所述的一种双包膜长效缓控释肥，其特征在于，
当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.1mm～0.3mm时，肥芯养分释放期为1～3个月；
当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.3mm～0.5mm时，肥芯养分释放期为3～6个月；
当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.5mm～0.7mm时，肥芯养分释放期为6～9个月；
当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.7mm～0.9mm时，肥芯养分释放期为9～12个月。
4.根据权利要求1所述的一种双包膜长效缓控释肥，其特征在于，所述的肥芯是由主肥料与辅料构成，所述的主肥料包括氮肥、磷肥和钾肥中的任意一种或几种的组合；所述的辅料为黄腐酸、木质磺酸钠、白云石、碳酸钙粉、凹凸棒粉和硅藻土中的任意一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种双包膜长效缓控释肥，其特征在于，所述的聚谷氨酸包膜，是由含聚谷氨酸的包膜液蒸干制得，其中，所述聚谷氨酸的平均分子量为5-3000KDa，所述聚谷氨酸为聚谷氨酸纯品、聚谷氨酸盐纯品、包含聚谷氨酸的发酵培养物、聚谷氨酸溶液和含有聚谷氨酸的可湿性粉剂中的任意一种或几种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种双包膜长效缓控释肥，其特征在于，所述的树脂包膜中，所用树脂为聚乙烯树脂、环氧树脂和聚氨酯的一种或几种。
7.权利要求1所述的一种双包膜长效缓控释肥的制备方法，其特征在于，它包括如下步骤：
(1)将肥芯加入转鼓流化床中，通入50-80℃的空气，在转动的转鼓流化床内，将含聚谷氨酸的包膜液喷涂到肥料颗粒上，包膜液在热空气中蒸干，在肥芯表面形成第一层膜即聚谷氨酸包膜；
(2)步骤(1)中所得的肥料冷却后，将树脂包膜液喷涂在颗粒表面，冷却后形成第二层膜即树脂包膜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的含聚谷氨酸的包膜液配方为将
1g聚谷氨酸溶于50ml至1000ml水中。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述的树脂包膜液配方为将20g树脂在125℃～135℃条件下溶于100～2000g的有机溶剂中，树脂的分子量为1万至10万道尔顿，有机溶液为工业丙酮、双酚A、工业石蜡油和二甲苯中的一种或几种。
一种双包膜长效缓控释肥及其制备方法
技术领域
背景技术
[0002] 我国是农业大国，亦是化肥消耗大国，化肥消费总量居世界第。但是我国使用的化肥的当季利用率却比较低。大量肥料的流失，不仅造成巨大的经济损失，而且还会造成严重的环境污染。因此，为适应发展现代农业的要求，克服资源环境约束的瓶颈，在保证粮食产量的前提下减少化肥投入、提高肥料利用率、保护环境是农业面临的一项迫切任务。缓效控释肥通过肥料的逐步缓释，减少了肥料损失、提高了肥料利用，正好迎合了这一需求。
[0003] 现有的缓控释肥料以包膜缓控释肥料为主，包膜类缓控释肥料由肥芯+包膜层构成。虽然目前市场上的包膜类缓控释肥种类繁多，但养分在缓释过程的前期和中期仍释放过快，降低了肥料利用率，造成了大量的浪费。因此急需开发出一种养分释放更符合植物养分吸收需求、利用更高效的包膜类缓控释肥。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是针对现有的包膜类控释肥在养分缓释过程的前期和中期释放过快，肥料利用率依然降低的现状，开发出一种双包膜长效缓控释肥。
[0005] 本发明还要解决的技术问题是提供一种双包膜长效缓控释肥的制备方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
[0008] 其中，肥芯养分释放期为1-12个月。
[0009] 其中，本发明的双包膜长效缓控释肥可以根据包膜厚度来调节，可以精确地控制在1个月到12个月不等：
[0010] 当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.1mm～0.3mm时，肥芯养分释放期为1～3个月；
[0011] 当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.3mm～0.5mm时，肥芯养分释放期为3～6个月；
[0012] 当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.5mm～0.7mm时，肥芯养分释放期为6～9个月；
[0013] 当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.7mm～0.9mm时，肥芯养分释放期为9～12个月。
[0014] 其中，所述的肥芯是由主肥料与辅料构成，所述的主肥料包括氮肥、磷肥和钾肥中的任意一种或几种的组合，优选尿素、碳酸氢铵、硝酸铵、硫酸铵、磷酸二铵、磷酸二氢铵、硫酸钾、氯化钾或硝酸磷肥中的任意一种或几种的组合。所述的辅料为黄腐酸、木质磺酸钠、白云石、碳酸钙粉、凹凸棒粉和硅藻土中的任意一种或几种的组合。
[0015] 其中，所述的聚谷氨酸包膜，是由含聚谷氨酸的包膜液蒸干制得，其中，所述聚谷氨酸的平均分子量为5-3000KDa，优选的聚谷氨酸平均分子量为5-1000KDa，最优选的聚谷氨酸平均分子量为5-500KDa。所述聚谷氨酸为聚谷氨酸纯品、聚谷氨酸盐纯品、包含聚谷氨酸的发酵培养物、聚谷氨酸溶液和含有聚谷氨酸的可湿性粉剂中的任意一种或几种的组合。
[0016] 聚谷氨酸盐纯品包括螯合了Na、K、Ca、Mn、Cu、Zn、Fe等一种或多种元素的聚谷氨酸盐。
[0017] 聚谷氨酸溶液包括聚谷氨酸凝胶水溶液、聚谷氨酸或聚谷氨酸盐纯品的水溶液。
[0018] 含有聚谷氨酸的粉剂包括聚谷氨酸发酵液的粉状干燥物、聚谷氨酸纯品或聚谷氨酸盐纯品与其他辅料成分配制而成的组合粉剂。
[0019] 包含聚谷氨酸的发酵培养物包括包含有聚谷氨酸生产菌株及发酵培养基的聚谷氨酸发酵液、聚谷氨酸发酵液的浓缩液或干燥物。
[0020] 上述聚谷氨酸的相关产品均可从市场购买或者按照现有技术制备。
[0021] 本发明的聚谷氨酸优选γ-聚谷氨酸。
[0023] 其中，聚谷氨酸包膜层质量占总质量的千分之一至百分之一，树脂包膜层质量占总质量的百分之一至十分之一。
[0024] 上述双包膜长效缓控释肥的制备方法，它包括如下步骤：
[0026] (2)步骤(1)中所得的肥料冷却后，将树脂包膜液喷涂在颗粒表面，冷却后形成第二层膜即树脂包膜。
[0027] 其中，所述的含聚谷氨酸的包膜液配方为将1g聚谷氨酸溶于50ml至1000ml水中。
[0028] 其中，所述的树脂包膜液配方为将20g树脂在125℃～135℃条件下溶于100～2000g的有机溶剂中，树脂的分子量为1万至10万道尔顿，有机溶液为工业丙酮、双酚A、工业石蜡油和二甲苯中一种或几种。
[0029] 本发明的原理如下：
[0030] 聚谷氨酸相对于肥芯中的肥料有着较大的分子量，因此包裹在肥芯表面的聚谷氨酸层会部分堵住外层树脂包衣的释放孔，降低肥料的释放速率。随着聚谷氨酸的降解，肥料的释放速度逐渐加快。与肥料一起释放出的聚谷氨酸中，由于大量羧酸根的存在，可以螯合游离的氮元素，起到氮库的作用，进一步降低肥料的释放，从而实现了超长效控释。肥芯中辅料组分的加入，起到了增强肥效及部分缓释效果。另外，聚谷氨酸本身可以起到植物生长调节剂，起到促生抗逆的作用。
[0031] 有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优势：
[0032] (1)本发明中的双包膜长效缓控释肥在养分缓释的整个过程中，均可保持平缓的释放速度，肥料利用率高于现有的包膜类缓控释肥。
[0033] (2)本发明中的双包膜长效缓控释肥的养分控释期可以根据包膜厚度及膜材料配方来调节，可以精确地控制在1个月到12个月不等。
[0035] 图1为实施例8中T6肥料(即本发明肥料)在25℃水中的养分累积释放曲线。
具体实施方式
[0037] 实施例1
[0038] 原料：
[0039] 含氮为46.3wt％的大颗粒尿素850g，辅料黄腐酸75g、辅料木质磺酸钠75g，聚乙烯树脂15g，工业丙酮1000ml，聚谷氨酸1g，水150ml。
[0040] 制备方法：
[0041] (1)将聚乙烯树脂和工业丙酮放入搅拌机，使物料充分溶解，制得聚乙烯树脂包膜液1000ml；将1g聚谷氨酸溶于150ml水中，形成聚谷氨酸溶液；将850g大颗粒尿素与150g辅料在搅拌机中混合均匀，得到1000g肥芯。
[0042] (2)将1000g肥芯装入流化床，使其处于流化状态，通入50—80℃的热空气，在转动的转鼓流化床内，在配置好的聚谷氨酸溶液均匀的喷涂到肥料颗粒上。溶液在热空气中快速蒸干，在肥芯表面形成均匀的聚谷氨酸包膜。
[0043] (3)待聚谷氨酸膜冷却后，将聚乙烯树脂包膜液由雾化喷头雾化后，均匀的喷涂在流化状态的颗粒表面，冷却后形成双包膜长效缓控释肥。
[0045] 实施例2
[0046] 原料：
[0047] 含N-P2O5-K2O：重量比15-15-15的大颗粒复合肥850g，辅料白云石75g，辅料碳酸钙粉75g，环氧树脂15g，工业石蜡油500ml，双酚A500ml，聚谷氨酸0.7g，水150ml。
[0048] 制备方法：
[0049] (1)将环氧树脂和工业石蜡油与双酚A放入搅拌机，使物料充分溶解，制得聚乙烯树脂包膜液1000ml；将0.7g聚谷氨酸溶于150ml水中，形成聚谷氨酸溶液；将850g大颗粒尿素与150g辅料在搅拌机中混合均匀，得到1000g肥芯。
[0050] (2)将1000g肥芯装入流化床，使其处于流化状态，通入50—80℃的热空气，在转动的转鼓流化床内，在配置好的聚谷氨酸溶液均匀的喷涂到肥料颗粒上。溶液在热空气中快速蒸干，在肥芯表面形成均匀的聚谷氨酸包膜。
[0051] (3)待聚谷氨酸膜冷却后，将聚乙烯树脂包膜液由雾化喷头雾化后，均匀的喷涂在流化状态的颗粒表面，冷却后形成双包膜长效缓控释肥。
[0052] 可在流化床的排风装置末端加装回收有机溶液装置以回收双酚A。
[0053] 实施例3
[0054] 原料：
[0055] 含N-P2O5-K2O：重量比30-10-10的大颗粒复合肥850g，辅料凹凸棒粉150g，聚氨酯15g，工业石蜡油800ml，二甲苯200ml，聚谷氨酸1g，水150ml。
[0056] 制备方法：
[0057] (1)将聚氨酯、工业石蜡油和二甲苯放入搅拌机，使物料充分溶解，制得聚乙烯树脂包膜液1000ml；将1g聚谷氨酸溶于150ml水中，形成聚谷氨酸溶液；将850g大颗粒尿素与150g辅料在搅拌机中混合均匀，得到1000g肥芯。
[0058] (2)将1000g肥芯装入流化床，使其处于流化状态，通入50—80℃的热空气，在转动的转鼓流化床内，在配置好的聚谷氨酸溶液均匀的喷涂到肥料颗粒上。溶液在热空气中快速蒸干，在肥芯表面形成均匀的聚谷氨酸包膜。
[0059] (3)待聚谷氨酸膜冷却后，将聚乙烯树脂包膜液由雾化喷头雾化后，均匀的喷涂在流化状态的颗粒表面，冷却后形成双包膜长效缓控释肥。
[0060] 可在流化床的排风装置末端加装回收有机溶液装置以回收工业石蜡油和二甲苯。
[0061] 实施例4
[0062] 原料：
[0063] 含N-P2O5-K2O：重量比20-20-20的大颗粒复合肥850g，辅料黄腐酸75g，辅料凹凸棒粉75g，聚乙烯树脂15g，工业丙酮1000ml，聚谷氨酸1g，水150ml。
[0064] 制备方法：
[0065] (1)将聚乙烯树脂和工业丙酮放入搅拌机，使物料充分溶解，制得聚乙烯树脂包膜液1000ml；将1g聚谷氨酸溶于150ml水中，形成聚谷氨酸溶液；将850g大颗粒尿素与150g辅料在搅拌机中混合均匀，得到1000g肥芯。
[0066] (2)将1000g肥芯装入流化床，使其处于流化状态，通入50—80℃的热空气，在转动的转鼓流化床内，在配置好的聚谷氨酸溶液均匀的喷涂到肥料颗粒上。溶液在热空气中快速蒸干，在肥芯表面形成均匀的聚谷氨酸包膜。
[0067] (3)待聚谷氨酸膜冷却后，将聚乙烯树脂包膜液由雾化喷头雾化后，均匀的喷涂在流化状态的颗粒表面，冷却后形成双包膜长效缓控释肥。
[0068] 可在流化床的排风装置末端加装回收有机溶液装置以回收工业丙酮。
[0069] 实施例5
[0070] 原料：
[0072] 制备方法：
[0073] (1)将聚乙烯树脂和工业丙酮放入搅拌机，使物料充分溶解，制得聚乙烯树脂包膜液1000ml；将0.7g聚谷氨酸溶于150ml水中，形成聚谷氨酸溶液；将850g大颗粒尿素与150g辅料在搅拌机中混合均匀，得到1000g肥芯。
[0074] (2)将1000g肥芯装入流化床，使其处于流化状态，通入50—80℃的热空气，在转动的转鼓流化床内，在配置好的聚谷氨酸溶液均匀的喷涂到肥料颗粒上。溶液在热空气中快速蒸干，在肥芯表面形成均匀的聚谷氨酸包膜。
[0075] (3)待聚谷氨酸膜冷却后，将聚乙烯树脂包膜液由雾化喷头雾化后，均匀的喷涂在流化状态的颗粒表面，冷却后形成双包膜长效缓控释肥。
[0076] 可在流化床的排风装置末端加装回收有机溶液装置以回收工业丙酮。
[0077] 实施例6
[0078] 原料：
[0079] 含N-P2O5-K2O：重量比26-10-15的大颗粒复合肥850g，辅料木质磺酸钠75g，辅料硅藻土75g，聚乙烯树脂15g，工业丙酮1000ml，聚谷氨酸1g，水150ml。
[0080] 制备方法：
[0081] (1)将聚乙烯树脂和工业丙酮放入搅拌机，使物料充分溶解，制得聚乙烯树脂包膜液1000ml；将0.7g聚谷氨酸溶于150ml水中，形成聚谷氨酸溶液；将850g大颗粒尿素与150g辅料在搅拌机中混合均匀，得到1000g肥芯。
[0082] (2)将1000g肥芯装入流化床，使其处于流化状态，通入50—80℃的热空气，在转动的转鼓流化床内，在配置好的聚谷氨酸溶液均匀的喷涂到肥料颗粒上。溶液在热空气中快速蒸干，在肥芯表面形成均匀的聚谷氨酸包膜。
[0083] (3)待聚谷氨酸膜冷却后，将聚乙烯树脂包膜液由雾化喷头雾化后，均匀的喷涂在流化状态的颗粒表面，冷却后形成双包膜长效缓控释肥。
[0084] 可在流化床的排风装置末端加装回收有机溶液装置以回收工业丙酮。
[0085] 实施例7
[0086] 根据国家标准GB/T 23348-2009对肥料的养分释放期进行测定。测试肥料含N-P2O5-K2O：重量比20-20-20，辅料凹凸棒粉75g，辅料碳酸钙粉75g。按照本发明中所述工艺制备本发明中的双包膜长效缓控释肥。控制聚谷氨酸包膜的厚度为0.1mm～0.5mm聚乙烯树脂包膜厚度根据聚谷氨酸的添加量，控制为0.1mm～0.9mm。以氮肥作为缓释养分进行测定，将制备的肥料于25℃静水中浸提，依据国家标准GB/T 23348-2009中的公式计算氮肥的养分释放期，试验结果总结如下：
[0087] 当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.1mm～0.3mm时，肥芯养分释放期为1～3个月；
[0088] 当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.3mm～0.5mm时，肥芯养分释放期为3～6个月；
[0089] 当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.5mm～0.7mm时，肥芯养分释放期为6～9个月；
[0090] 当聚谷氨酸膜厚度为0.1～0.5mm，且树脂包膜厚度为0.7mm～0.9mm时，肥芯养分释放期为9～12个月。
[0091] 实施例8
[0092] 以水稻为实验对象，水稻品种为苏秀9号。试验设4个处理，T1为普通肥料处理，为N-P2O5-K2O：20-20-20的大颗粒复合肥的处理组；T2为本发明方法制得的不含聚谷氨酸的树脂包膜缓控释肥和聚谷氨酸直接掺混使用的处理组，用量与普通肥料相同，其中，聚谷氨酸复配的比例同于双包膜长效缓控释肥中聚谷氨酸的量；T3为本发明方法制得的不经树脂包膜处理的处理组，即仅具有聚谷氨酸包膜层，用量与普通肥料相同；T4为将聚谷氨酸、复合肥、辅料均匀混合制成肥芯，再经本发明的方法喷涂树脂包膜层，各组分的用量均同于双包膜长效缓控释肥中各组分的用量；T5为本发明方法制得的先经树脂包膜处理，再经聚谷氨酸包膜的处理组，用量与普通肥料相同，其中聚谷氨酸、树脂复配的比例同于双包膜长效缓控释肥中的量；T6为依照本发明实施例4制备的双包膜长效缓控释肥处理组，用量与普通肥料相同，肥芯中肥料为N-P2O5-K2O：20-20-20的大颗粒复合肥；T7为在T6总使用量的基础上减少20％的处理组。普通肥料按农民施用习惯分基肥和追肥，其他肥料在水稻田翻耕后撤施，经耙地将肥料和土壤混合。每个处理3次重复，小区长8m，宽3m，小区面积24m2，小区四周设置保护行。所得的数据如下表所示。
[0093] 表1.各处理对水稻的产量及其构成因素的影响
[0094]
[0095] T6与T1相比增产了51.1％，可见双包膜长效缓控释肥的作用显著。T3与T1相比，产量仅有小幅的提升，因为不存在树脂包膜层的缓释作用，养分释放迅速。T2、T4、T5与T1相比，产量也有一定的提高，但远差于T6的效果，说明当聚谷氨酸以包膜形式应用时才会与树脂包膜层产生协同效应，且两者包膜的顺序从内至外应为聚谷氨酸层—树脂包膜层。
[0096] 由此可见，正是聚谷氨酸内层包膜和树脂外层包膜的协同作用，延长了肥效，提高了肥料的利用率，使得肥料养分的释放更加符合作物生长的需要，使得实验水稻在有效穗数、千粒重和产量方面均有了较大的提高。
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