[发明专利]聚合物乳液包膜剂、包膜控释肥料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物乳液包膜剂以及包含该包膜剂的包膜控释肥料 及其制备方法，属于材料和肥料技术领域。

背景技术

控释肥料由于其养分的释放规律可以和植物对营养的需求相匹配，因 此是肥料领域的主要发展方向。聚合物包膜控释肥料因具有优异的养分控 释性能而在世界范围内受到广泛关注，并已成为控释肥料中的主要类型。

聚合物包膜控释肥料相关制备技术在专利中已有描述，例如见US 3,223,518、US 3,475,154、US 4,019,890、US 6,391,454、ZL 00122658.4、 CN1569773、CN 1603288等。有些技术已经实现了产业化，其中美国Scotts 公司的热固性树脂包膜控释肥料以及日本Chisso-Asahi肥料公司的热塑性 树脂包膜控释肥料是其典型代表。然而，热固性树脂包膜控释肥料产品成 本过高，难以在大田作物上推广应用。对于热塑性树脂包膜控释肥料而言， 其主要制备方法是先将线型高分子溶解在有机溶剂中制成高分子稀溶液， 然后将其涂覆在肥料颗粒表面，随着溶剂的挥发高分子材料在肥料颗粒表 面形成了一层聚合物膜。显然这类控释肥料存在以下缺点：聚合物包膜材 料价格及生产成本高；大量有机溶剂的使用不仅严重浪费能源和资源，而 且对人身健康和环境造成危害，虽然外加溶剂回收系统可以部分地降低上 述消耗和危害，但除设备一次性投入高和工艺复杂外，残留在产品中的少 量有机溶剂在储存和使用过程中仍会逐渐挥发而污染环境。另外，聚合物 包膜控释肥料在肥料养分释放完后，聚合物残膜不易降解，长期使用会对 土壤造成污染。

利用水性聚合物作为包膜剂制备聚合物包膜控释肥料具有低污染和低 成本的优点，相关的制备技术在专利中已有描述，例如见US 4,549,897、 US 5,022,182、US 6,176,893、CN 1939878A等。有些研究者还报道了以聚 偏二氯乙烯悬浮液作为肥料包膜剂的研究结果(见：Shavia A等，Fertilizer Research，1993，35：1；Tzika M等，Powder Technology，2003，132：16)。 近期还有以废弃塑料为主要原料制备水性聚合物肥料包膜剂的报道。本发 明人也对乳液型水性聚合物包膜剂及包膜控释肥料进行了研究，见中国发 明专利申请号200710141886.1，申请号200710141889.5。上述技术部分地 克服了溶剂型聚合物包膜控释肥料的缺点，但由于合成这类包膜剂的原料 依赖于石油，成本偏高，另外包膜剂中的聚合物为热塑性合成树脂，养分 释放后的聚合物残膜在土壤中很难降解，对土壤的污染问题依然没有得到 很好地解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、环境友好的聚合物乳液包膜剂以及 包含该包膜剂的包膜控释肥料，该包膜控释肥料养分释放后的聚合物残膜 在土壤中可以生物降解。

本发明的目的通过一种聚合物乳液包膜剂来实现，该包膜剂以中和的 形式包含醇酸树脂预聚体。

本发明还提供一种制备所述聚合物乳液包膜剂的方法，其包括如下步 骤：

将醇酸树脂预聚体用碱中和，

任选地加入乳化剂，

任选地加入水，和

加入催干剂。

本发明还提供一种包膜控释肥料以及所述肥料的制备方法。该包膜控 释肥料由肥料芯和肥料芯外面的包膜组成，所述包膜包含含本发明聚合物 乳液包膜剂的聚合物膜以及任选在聚合物膜外含无机粉体的无机层。

本发明进一步提供制备所述包膜控释肥料的方法，其包括在流化床中， 将本发明聚合物乳液包膜剂包覆到肥料颗粒上，以及任选在聚合物膜上包 覆无机粉体以形成无机层的包膜过程。

在本发明聚合物乳液包膜剂中，由于介质是水，完全消除了传统聚合 物包膜剂中有机溶剂对环境造成的危害；与其他合成聚合物包膜材料相比， 由于本发明中的醇酸树脂其主要原料来自自然界可再生的植物油，它不仅 对石油的依赖度低，而且成本低廉；由于聚合物链上的植物油和脂肪酸片 段赋予聚合物膜以生物可降解性能，使土壤中的聚合物残膜可以生物降解； 由于制备过程是从小分子原料出发，可以通过调整聚合原料组合物的组成 及工艺来调整成膜聚合物的组成和结构，从而达到调控控释肥料养分释放 的目的。另外由于本发明聚合物包膜材料中含有能与水分子发生缔合作用 的官能团，因此该类材料还兼有一定的保水功能。