[发明专利]一种生物降解包膜复合肥及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及包膜复合肥，具体地说是一种可完全生物降解的包膜复合肥及其制备方法。

背景技术

传统化学肥料，尤其是氮肥，由于挥发、淋溶和径流等损失，当季利用率只有30％～40％甚至更低。氮肥利用率不高，不但对农作物的增产不利，而且还影响农产品品质，经济效益低，还会引起大气N₂O和NO_X污染、地下水硝酸盐积累和水体富营养化等严重的生态环境问题。磷肥的流失也不可忽视，因为它是生物体合成生命物质的必需营养元素之一，是大多数内陆水体污染的限制因子。

为了提高肥料利用率和减轻因施肥造成的环境压力，生产缓释高效肥料已成为国际肥料工业发展的一个重要方向。目前针对速效养分在土壤中溶解释放过快的缺点，包膜复合肥、高分子材料包膜复合肥、天然有机物包膜复合肥和缓释磷肥包裹复合肥等已被研制开发。据研究认为包膜肥料的养分释放速率主要由包膜材料的特性控制，受土壤环境条件影响相对较小。其养分释放速率相对均匀、缓慢，能显著减少NO₃-N的淋失和氨挥发损失及磷钾元素的固定和流失，有效提高肥料氮磷钾等养分的利用率，可与种子同时同位施用，一次大量施用不产生烧苗现象。

目前关于包膜肥的专利很多，所用膜材主要有硫和高分子材料等。以硫为主要原料的包膜肥料长效性不及高分子材料包被的肥料。高分子材料包被的肥料虽然具有较好的缓释性能，但目前采用的高分子材料多为难降解的聚烯烃材料、热固性材料等，如几种知名的肥料：美国Scotts公司的Osmocote、日本Chisso公司的缓释肥Meister、Nutricote，以及美国专利如专利号4857098、6187074；国内的专利如200410035783.3等。虽然这些肥料均有较好的缓释性，但由于其壁材难以降解或降解时间动辄几十年，随着肥料的长期施用必然会在土壤中形成膜材的累积，势必对土壤及作物生长产生不良的影响。严重的还会造成土壤的二次污染。土壤污染相对于大气与水体污染来说具有隐蔽性、长期性和难以修复的特点，所以我们在生产和施用包膜肥时一定要减少或杜绝不可降解材料及难降解材料的使用，减少土壤污染的风险，减轻环境压力。

聚乳酸(PLA)也称为聚丙交酯，是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛。聚乳酸使用后能被自然界中微生物完全降解，最终生成二氧化碳和水，不污染环境，对保护环境非常有利。

聚丁二酸丁二醇酯(PBS)于20世纪90年代进入材料研究领域，并迅速成为可广泛推广应用的通用型生物降解塑料研究热点材料之一，耐热性能好，热变形温度和制品使用温度可以超过100℃。其合成原料来源既可以是石油资源，也可以通过生物资源发酵得到，PBS是生物降解塑料材料中的佼佼者。

本发明顺应时代需求及人们对生态环境保护的需要，采用完全生物降解的聚乳酸和/或聚丁二酸丁二醇酯为膜材主体同时加入脲酶和/或硝化抑制剂。用该膜材包被的复合肥颗粒不但具有良好的缓释效果，而且长期大量施用不会对生态环境产生危害，对土壤也没有潜在的二次污染。

发明内容

本发明目的在于提供一种既能控制肥料养分溶出又能抑制氮素在土壤中的转化，对环境友好可完全生物降解的新型包膜复合肥及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种包膜复合肥，是在复合肥颗粒的表面包被一层有机膜层，其由颗粒肥料为核心、及其外包覆的包膜层组成，包膜层的主要成份为可完全生物降解的高分子材料聚乳酸和/或聚丁二酸丁二醇酯，高分子材料用量为肥芯重量的5～15％。

所述肥芯均为颗粒肥，粒径以1～4mm为宜，养分含量可根据需要适当调节，所用的复合肥可以是市售或自制的复合肥颗粒；所述聚乳酸和/或聚丁二酸丁二醇酯的分子量均从5万到30万，可用于吹膜、挤压成型等用途，品质为工业级。

所述包膜层组成成份包括，肥芯重量5～15％的聚乳酸和/或聚丁二酸丁二醇酯，以聚乳酸和/或聚丁二酸丁二醇酯100份计，其中还添加有羧甲基纤维素5～30份、1～5份无机调理剂、1～5份有机的膜材改良剂、肥料重量1～50‰的脲酶和/或硝化抑制剂。

所述羧甲基纤维素为工业级，颗粒粒度为300目