[发明专利]水性聚合物包膜控释肥料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水性聚合物包膜控释肥料及其制备方法，更具体地说，涉及一种包括由包含水性聚合物乳液和可生物降解天然高分子材料的复合包膜剂形成的聚合物膜的控释肥料及其制备方法，属于肥料生产技术领域。

背景技术

目前聚合物包膜控释肥料分为两大类，一类是以美国Sotts公司生产的Osmocote为代表的热固性树脂包膜控释肥料，另一类是以日本Chisso-Asahi肥料公司生产的Meister和Nutricote为代表的热塑性树脂包膜控释肥料。前者虽然具有良好的控释性能，但包膜剂是聚氨酯等价格昂贵的高分子材料，制造工艺复杂，生产的肥料成本过高，因此这类肥料目前主要用于花卉、高尔夫球场、家庭栽培植物、高经济价值植物等，难以在大田作物上推广应用。后者是将线型聚合物如聚乙烯等溶解在有机溶剂中作为包膜剂，在流化床中将聚合物稀溶液喷涂到肥料颗粒上，溶剂挥发后即在肥料颗粒表面形成一层聚合物膜，这种肥料同样具有养分控制释放的功能，但存在的明显缺陷除了包膜剂价格依然过高外，肥料生产过程中大量使用的有机溶剂不仅造成了能源和资源的浪费，而且对人身健康和环境造成了危害。在生产过程中外加溶剂回收系统虽然可以部分地降低上述消耗和危害，但设备一次性投入高，工艺复杂，另外有机溶剂很难完全脱除，残留在产品中的少量有机溶剂在储存和使用过程中还会慢慢挥发出来而污染环境，并且化肥养分释放完后的聚合物残膜在土壤中需要较长时间才能降解，对土壤也造成一定的污染。

采用水性聚合物包膜剂则可以消除有机溶剂型聚合物包膜剂的弊端。US 4,549,897公开了利用天然胶乳作为肥料包膜剂的可行性。也有利用聚偏二氯乙烯水悬浮液作为肥料包膜剂的研究(见Shavia A等，FertilizerResearch，1993，35：1；Tzika M等，Powder Technology，2003，132：16)。CN1388169和CN 1546543公开了以废弃塑料等为主要原料制备水性聚合物肥料包膜剂的方法，该方法部分地克服了有机溶剂型聚合物肥料包膜剂的缺点，但由于该方法必然首先使用部分有机溶剂将废弃塑料等聚合物材料溶解，然后才能用高速剪切乳化技术来制备出水性聚合物包膜剂，因此并没有完全消除有机溶剂的危害。

发明内容

本发明的目的是针对目前聚合物包膜控释肥料生产中存在的问题，在不使用任何有机溶剂的情况下，提供一种环境友好的水性聚合物包膜控释肥料。

该目的通过一种聚合物包膜控释肥料而实现，该控释肥料由肥料芯和肥料芯外面的包膜组成，所述包膜包含由一种复合包膜剂形成的聚合物膜，所述复合包膜剂包含水性聚合物乳液和可生物降解天然高分子。

本发明还提供一种制备所述水性聚合物包膜控释肥料的方法，包括在流化床中将所述复合包膜剂喷涂到肥料颗粒上，在颗粒表面形成聚合物膜的包膜过程。

由于本发明所用的复合包膜剂以水为介质，不含任何有机溶剂，同时由于制备过程是从单体出发，可以通过调整聚合配方及工艺来调整包膜剂的组成和结构，从而达到调控养分释放的目的；另外添加的天然高分子为土壤中的微生物对聚合物残膜的降解提供了条件，对环境友好。本发明的聚合物包膜控释肥料除具有低成本、优良机械性能如抗冲击抗磨损性能外，还具有优良的控释性能，控释时间可通过包膜剂的组成、结构以及用量来调节以满足不同作物不同应用场合对肥料的释放要求，并具有在生产和使用过程中无毒无污染以及生产工艺较简单的优点。

具体实施方式

在本发明中，复合包膜剂包含水性聚合物乳液和可生物降解天然高分子。按复合包膜剂干物质重量计算，复合包膜剂中水性聚合物优选占80～99重量％，可生物降解天然高分子优选占1～20重量％。

本发明中的复合包膜剂可首先通过不饱和单体的乳液聚合制备出水性聚合物乳液，然后再与可生物降解的天然高分子混合而得到。

(1)制备水性聚合物乳液

所述水性聚合物乳液是由硬单体、软单体和选自可自由基聚合的不饱和酸的功能单体在引发剂、乳化剂以及任选助乳化剂存在下进行乳液聚合而得到，其中所述硬单体与软单体的重量比为2∶1～1∶2，所述功能单体占单体总重量的0.2～15重量％。