[发明专利]一种水基聚合物包膜及其包膜控释肥料的制备方法

说明书

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。

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。