[发明专利]有机-无机杂化包膜缓控释肥料及其制备方法

说明书

本发明公开了有机‑无机杂化包膜缓控释肥料及其制备方法，通过在植物油基聚氨酯包膜材料中引入硫酸镁作为无机组分，制备有机‑无机杂化包膜肥料。硫酸镁水合物的添加量占包膜材料重量的0.5‑2％，根据硫酸镁水合物的物性特点，将其预先与多元醇进行分散混合，再与异氰酸酯在肥料颗粒表面进行原位反应，生成有机‑无机杂化包膜肥料，全部制备工艺共分为肥料筛分、肥料抛光、肥料预热、肥料包膜、膜材固化、肥料冷却、肥料包装共7个步骤。所述的包膜肥料相较于普通复合肥在缓释性能和肥效方面具有明显优势。

技术领域

本发明属于缓控释肥技术领域，具体涉及一种有机-无机杂化包膜缓控释肥料及其制备方法。

背景技术

肥料是农业生产重要的供给养料之一，是作物生长的物质基础。化学肥料代替农家肥对农业发展起到了巨大作用，也给人类社会的发展提供了坚实的物资保障。我国是农业大国，每年都要使用大量肥料，随着人口增加、农耕用地减少，粮食供给问题日益严重，导致农业生产过度依赖肥料，肥料使用过度。我国现在生产使用的大多数化肥品种是水溶性速效肥，速效肥因为易流失、分解，利用率低，再加上使用过度，导致肥料养分大量流失，不仅造成经济损失，还导致作物品质下降及环境污染。因此，如何提高肥料利用率是我国面临的一项重大任务。

缓控释肥料能够延缓或控制养分的释放，使养分释放与作物生长需求相一致，从而提高了肥料的利用率，减少养分的流失和对环境的污染，因此，在农业上得以广泛应用。

缓控释肥料用包膜材料控制其肥料的释放率。从包膜材料种类上来分，可分为无机物包膜缓控释肥料和有机物包膜缓控释肥料。无机包膜材料成本低，不危害土壤，还能给作物提供多种盐基离子，但是无机包膜肥料弹性差、易脆，包膜后易出现针孔和裂缝，需要一定的厚度才能起到缓释/控释效果。研究较多的是以硫磺为包膜材料进行硫包衣尿素，如美国专利US5219465、US4676821、US4042366；有机包膜材料分为合成高分子有机聚合物包膜材料和天然高分子聚合物包膜材料，合成高分子有机聚合物包膜材料厚度可控、对土壤不敏感、养分释放率由聚合物的性质控制，但价格高、工艺复杂，且一般水溶性差，容易造成环境污染；天然高分子聚合物包膜材料廉价易得、无毒害、成膜性好、稳定，但生物降解性、缓控释效果一般，需要通过改性才能使用，如CN102295491B。目前最常用的聚合物包膜树脂有醇酸类、热塑性树脂、聚氨酯类。

采用水基聚合物材料作为包膜剂具有显著的优点，以水为溶剂，不污染环境，无需溶剂回收装置，包膜肥的价格也较溶剂型包膜肥低。近年来，国外越来越多的学者将重点放在原位聚合上，将小分子单体直接在肥料表面反应成膜制备包膜缓控释肥，可以进一步降低成本。反应成膜型包膜材料采用的主体为聚氨酯和醇酸树脂等，例如US4711659、US496994。

虽然对聚氨酯类包膜材料进行了大量的研究，但是在使用过程中仍存在一些肥料释放受阻、营养元素不足、农作物产量低等问题，以多元醇和异氰酸酯为主要骨架物质的聚氨酯类包膜肥料，无论是从包膜材料，还是包膜工艺方面，都存在很大的改进空间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有包膜缓控释肥料的技术不足，提供一种有机-无机杂化包膜缓控释肥料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种有机-无机杂化包膜缓控释肥料，由核芯和包膜材料组成，所述的肥料包膜材料为植物油基聚氨酯包膜液和硫酸镁水合物；其中，植物油基聚氨酯包膜液按重量比例计，聚醚多元醇：植物油：异氰酸酯＝1:0.67～1:1.61～2.21，硫酸镁水合物的添加量占包膜材料重量的0.5～2％。

所述肥料核芯是大颗粒尿素。

所述聚醚多元醇的羟值200～460mgKOH/g，含水量≤0.05％，官能度2～4，酸值≤0.05mgKOH/g；

所述植物油为蓖麻油，羟值163mgKOH/g，含水量≤0.10％，官能度2.7；