[发明专利]光降解纳米聚合物包膜肥料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光降解纳米聚合物包膜肥料及其制备方法，属于包膜肥料技术领域。

背景技术

包膜控释肥目前已成为缓控释肥领域的研发热点，其中聚烯烃树脂包膜肥因其优异的控释性能而成为市场上主流的控释肥产品，并得到了政府部门的大力推广。但是现行应用中仍存在一些问题亟待解决如残留包膜的降解，否则会造成所谓的“白色污染”等问题。

可降解塑料的出现为解决此类残膜的环境污染问题开辟了途径。现有的采用可降解聚烯烃塑料制备的包膜肥料主要有两大类：第一，生物降解型。主要是利用天然可降解材料如淀粉、琼脂、谷物粉和甲壳素等改性聚烯烃。为了保证包膜的控释性，可降解材料添加的量不足以影响聚烯烃的降解速率，因此通常情况下只有残膜中的可降解材料降解，聚烯烃仍然以一种低强度多孔形式的结构存在，其降解时间依然很长。另外，JP-A-7-33576公开了一种使用可生物降解聚已内酯树脂与低分子量聚烯烃树脂复合的聚烯烃包膜肥料，包衣膜具有一定的降解性能，然而膜的低机械性能导致其初期控释性能不足；第二，光降解型。US5009696公开了一种添加必需组分乙烯-一氧化碳共聚物的包膜肥料，包衣膜具有光降解性能，且最终能被微生物分解。该技术的不足是采用的包衣材料较难得到且成本较高。JP2002-234790和CN201010230156.0等采用添加光敏剂的方法制备了可降解聚烯烃包膜肥料。考虑到光敏剂降解塑料的降解率难以控制，产物可造成二次污染，且光敏剂易析出并迁移等问题，亟待开发一种廉价的新型可降解聚烯烃树脂包膜肥料以满足实际需要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中残余包膜累积的问题，利用超细纳米级粉体光催化原理，提供一种光降解纳米聚合物包膜肥料及其制备方法。

本发明提供的光降解纳米聚合物包膜肥料，由肥料颗粒和包裹在所述肥料颗粒表面的包膜层组成；其中，构成所述包膜层的材料包括纳米光催化剂和聚烯烃树脂。

上述包膜肥料中，构成所述包膜层的材料也可仅由所述纳米光催化剂和聚烯烃树脂组成。

所述肥料颗粒为水溶性单质肥料或由所述水溶性单质肥料中的至少两种混合得到的复混肥；

其中，所述水溶性单质肥料选自尿素、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵、磷酸一铵、磷酸二铵、氯化钾、硫酸钾、硝酸钾、硫酸镁、硝酸镁、硫酸锌、硫酸铜或氯化锌；

所述纳米光催化剂为表面包有一层亲水层或疏水层的纳米二氧化钛；该纳米光催化剂中，二氧化钛表面包覆的亲水层或疏水层均可按常规方法制备而得；其中，表面包有一层亲水层的纳米二氧化钛亦称为亲水性二氧化钛；表面包有一层疏水层的纳米二氧化钛亦称为疏水性二氧化钛；

所述纳米光催化剂的粒径为20-200nm，具体为20、30、50、100、20-100、30-100、50-100、30-50或20-30nm，优选为20-50nm；

所述聚烯烃树脂具体选自聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯中的至少一种，具体选自粘均分子量为40700的低密度聚乙烯、粘均分子量为53870的聚苯乙烯、粘均分子量为81500的聚氯乙烯和粘均分子量为30886的由质量比为3:1的再生聚乙烯和10g再生聚丙烯组成的再生树脂中的至少一种；

所述纳米光催化剂和聚烯烃的质量比为0.1-6：100，具体为0.3-4：100，更具体为0.5-2.5：100、1.3：100、2.4：100或1.3-2.4：100。

构成所述包膜层的材料还含有填充材料；或者，

构成所述包膜层的材料由所述纳米光催化剂、聚烯烃树脂和填充材料组成。

所述填充材料选自滑石粉、聚烯烃填充母料、碳酸钙、膨润土、硅藻土、沸石分子筛、硫磺、硅灰石、石蜡、淀粉、纤维素、纤维素酯和乙烯-醋酸乙烯共聚物中的至少一种。

所述填充材料与聚烯烃树脂的质量比为0.5-7：10，具体为1-6：10，更具体为1.5-4.5：10、1.9：10、3.25：10或1.9-3.25:10。

本发明提供的制备上述包膜肥料的方法，包括如下步骤：将前述构成所述包膜层的材料按配比于有机溶剂中混匀得到包膜液，加热至100-110℃后，喷涂在所述肥料颗粒表面，干燥去除所述有机溶剂，得到所述包膜肥料；

上述方法中，所述有机溶剂为四氯乙烯；