一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬化學(xué)中的肥料制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于水基反應(yīng)成膜技術(shù)的聚合物包膜控釋肥料及其制備方法。

二、背景技術(shù)

目前我國(guó)化肥的當(dāng)季利用率中，氮約為30～35％，磷約為10～25％，鉀約為35～50％，遠(yuǎn)低于世界發(fā)達(dá)國(guó)家水平。導(dǎo)致肥料利用率低的一個(gè)重要原因是肥料的淋溶損失，尤其是氮肥和鉀肥。由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)化肥的依賴性很大，肥料的大量淋失不但造成了直接的巨大經(jīng)濟(jì)損失，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了越來(lái)越大的影響，并由此對(duì)人類的健康構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，從而引起了世界各國(guó)的高度重視。

減少肥料的淋溶損失和減少施肥成本是當(dāng)前施肥實(shí)踐中所面臨的核心問(wèn)題，而緩控釋肥料就是解決這一核心問(wèn)題的重要手段。理想中的緩控釋肥料是能夠根據(jù)植物生長(zhǎng)的需要而將養(yǎng)分逐漸釋放。

目前，肥料養(yǎng)分的控釋可以分為3類：一是將肥料制成有機(jī)氮化合物，二是包囊法，三是載體法，每一類方法中都有很多種實(shí)現(xiàn)機(jī)制。

利用聚合物對(duì)肥料進(jìn)行包膜屬包囊法的一種，也是今后包膜肥料研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。聚合物包膜肥料養(yǎng)分釋放機(jī)制是擴(kuò)散作用(Diffusion?Mechanism)，與有機(jī)氮化合物，如SCU(包硫尿素)等相比，其控釋效果更好，供肥模式和供給速率可以更好地與植物需肥規(guī)律相匹配。

聚合物包膜肥料根據(jù)包膜物質(zhì)的不同，又可分為樹(shù)脂包膜肥料和熱塑性聚合物包膜肥料兩類：

樹(shù)脂包膜肥料所用的包膜樹(shù)脂(Resin-coated?fertilizer)通常為交聯(lián)而形成的疏水聚合物，或者稱為熱硬化聚合物(Thermosettic)，這類肥料又可分為兩大類，一類是醇酸樹(shù)脂(alkyd-type)包膜肥料(如Osmocote)，另一類是聚亞安脂(Polyurethane)包膜肥料(如Polyon，Plantacote?and?Multicote)?，F(xiàn)在應(yīng)用最廣的聚合物包膜肥料是美國(guó)產(chǎn)的Osmocote，這種肥料的包衣由多層組成，養(yǎng)分主要通過(guò)擴(kuò)散作用釋放出來(lái)，其釋放速率則由膜厚度及膜性質(zhì)決定。

熱塑性聚合物包膜肥料(Thermoplastic?polymer-coated?fertilizer)則采用將包膜物質(zhì)(如聚乙烯)溶于含氯的碳水化合物后噴在肥料顆粒的表面制成。聚乙烯的水滲透性很低，通常和其它聚合物混合使用。現(xiàn)在已有很多熱塑性聚合物包膜而成的肥料，如低密度聚乙烯(LDPE)、聚苯乙烯(PS)、氯乙烯基共聚物(VCC)、聚碳酸酯(PC))、聚偏乙二烯氯化物(PVDCl)和橡膠等。

以上聚合物包膜肥料的優(yōu)點(diǎn)是控釋效果較好，但這些聚合物本身是難以降解的，且在生產(chǎn)過(guò)程中大多要用到有機(jī)溶劑，這些都可能導(dǎo)致二次污染；另外，聚合物包膜肥料的制造成本過(guò)高，國(guó)際上商品化的聚合物包膜復(fù)合肥料一般在每噸$2000以上，這也是限制其在生產(chǎn)上大規(guī)模應(yīng)用的主要因素。因此，如何獲得環(huán)境友好、成本更低的聚合物包膜肥料，也是當(dāng)前的一個(gè)重要研究課題。本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題，利用水基反應(yīng)成膜技術(shù)制備聚合物包膜肥料，既保環(huán)境友好性，同時(shí)與國(guó)際同類產(chǎn)品相比，又可較大幅度地降地低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是尋找一種新型的聚合物包膜肥料配方及制備方法，以獲得環(huán)境友好、成本更低的新型聚合物包膜肥料。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種聚合物包膜肥料，將包膜材料(前體)、乳化劑和交聯(lián)劑等根據(jù)不同的比例共混并在指定的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，在肥料顆粒表面形成不同自聚度和交聯(lián)度的聚合物膜，其特征是采用丙烯酸甲酯，或丙烯酸乙酯，或丙烯酸甲酯和丙烯酸，或丙烯酸乙酯和丙烯酸為包膜材料；用OP-10或吐溫、十二烷基磺酸鈉為乳化劑，用氮丙啶或氮丙啶和納米氧化鋅為交聯(lián)劑，過(guò)硫酸鉀為引發(fā)劑、甲基硅油為改性劑。

其制備工藝過(guò)程主要為包衣母液制備、肥料造粒、包衣液制備和流化床包衣四部分。

調(diào)整包衣材料和化學(xué)助劑的配比，可以獲得不同釋放速率和釋放類型的聚合物包膜肥料。

四、附圖說(shuō)明

圖1為使用丙烯酸甲酯時(shí)，基于水基反應(yīng)成膜技術(shù)的包膜尿素S型累積溶出曲線。圖中樣品1使用交聯(lián)劑和引發(fā)劑；樣品2使用交聯(lián)劑；

圖2為使用丙烯酸乙酯或丙烯酸乙酯和丙烯酸時(shí)，基于水基反應(yīng)成膜技術(shù)的包膜尿素L型累積溶出曲線。圖中樣品3使用交聯(lián)劑；樣品4使用交聯(lián)劑、改性劑和引發(fā)劑。

累積溶出曲線測(cè)試方法：將樣品放入裝有定量去離子水的開(kāi)口瓶中，靜置于25℃的保溫箱中，定時(shí)收集水樣并更換新的去離子水，測(cè)定收集水樣中養(yǎng)分的濃度，得到養(yǎng)分累積釋放曲線。

圖3為基于水基反應(yīng)成膜技術(shù)的包膜尿素樣品照片。

五、具體實(shí)施方式