[发明专利]一种新型控释肥包膜剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型控释肥包膜剂及其制备方法。该包膜剂制成的膜可以实现对肥料的控制释放。

背景技术

我国人口总量已经达到了14亿，为了养活全球近20%的人口，我们必须重视农业的发展。为了提高农作物的产量，必须大量使用肥料，肥料费用占了农业生产总支出的50%，是最大的物质投资。然而我国氮肥的利用率仅为30%左右，远低于发达国家的平均水平。肥料的流失不仅造成了经济能源上的浪费，而且容易造成严重的环境问题。因此，缓控释肥成为未来农业肥料的发展方向，其中以高分子包膜型缓控释肥的效果最为明显。它是将肥料表面包覆上一层高分子薄膜，控制肥料的释放，使肥料的溶出速率与植物的生长需求相一致，从而达到肥料的充分、有效利用。

目前高分子包膜型缓控释肥有了一定的研究进展。黄应平等（CN 102627515 A）以淀粉为基材，烯丙基硫脲为接枝单体，合成了烯丙基硫脲改性淀粉共聚物包膜材料，达到了缓控释肥的要求，同时极大地降低了成本。吴世华等（CN 102408283 A）用聚-?-谷氨酸为包膜材料，制成的缓控释肥具有减缓肥料流失、保水抗旱、抗病增长的功效。高分子包膜型缓控释肥的研究不仅在实验室里有进展，在实际应用到农作物中，也有了新的突破。刘宝存等（CN 101302131 A）在探究聚烯烃包膜尿素时，通过添加调控剂，有效地降低了初期养分溶出率，制造出具有典型“S”型释放特征的缓释肥，其中释放期为155天的“S”型包膜尿素对水稻的效果明显。金国清用聚乙烯醇、甲醛、壳聚糖、竹炭、丙三酯、聚乳酸、氨基树脂、水等合成出一种缓释肥包膜液，包膜在复合肥上，成为油菜的专用复合缓释肥，并申请了专利（CN 102731208 A）。为了提高大蒜的产量，马学文等（CN102795925 A）以尿素和硫酸铵为活化剂，对低活性的腐殖酸进行活化，用这种活性腐脲液包膜成的复合肥对大蒜的使用效果显著。然而不同农作物的生长周期和生长环境不一样，对肥料释放速率的要求也就不一样。如何克服不同农作物对缓控释肥包膜材料的专一性和选择性，实现相同（似）包膜材料的普适性，成为扼制缓控释肥发展的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的控释肥包膜剂，该包膜剂制成的膜可以实现对肥料的控制释放。

本发明的新型控释肥包膜剂，主要由下述原料制成：刚性单体、柔性单体、聚合型乳化剂、水溶性引发剂、pH调节剂、分子量调节剂、去离子水；

所述刚性单体为玻璃化温度（Tg）在0℃以上的乙烯基类单体和/或Tg在0℃以上的（甲基）丙烯酸酯类单体，包括苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸异丁酯中的一种或几种组合；

所述柔性单体为玻璃化温度（Tg）在0℃以下的（甲基）丙烯酸酯类单体，包括丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸异丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸正己酯和甲基丙烯酸正辛酯中的一种或几种组合；

所述聚合型乳化剂为对苯乙烯磺酸钠；

所选水溶性引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠；

所述pH调节剂为碳酸氢钠、碳酸钠或氨水；

所述分子量调节剂为十二烷基硫醇。

上述所述刚性单体与柔性单体的质量分数符合FOX方程：

式中，Tg--共聚物的玻璃化温度，K；

   Tg_i-共聚单体i的均聚物的玻璃化温度，K；

W_i-共聚单体i在单体总量中所占质量分数；

所述聚合型乳化剂用量为两种单体总质量的1%-5%，水溶性引发剂用量为两种单体总质量的0.1%-2%，pH调节剂用量为两种单体总质量的0.1%-1%，分子量调节剂的用量为两种单体总质量的0.05%-1%，去离子水的用量为两种单体总质量的100%-400%。

所述共聚物的玻璃化温度Tg为0-60℃。

上述所述新型控释肥包膜剂的制备方法，其包括下述步骤：

（1）将全部刚性单体和柔性单体充分混合，得到混合液1；取出混合液1总质量的5%-20%加入反应器中，同时加入全部的pH调节剂、全部的分子量调节剂、聚合型乳化剂总质量的20%-40%以及去离子水总质量的40%-60%，搅拌20-40分钟后，升温至72-76℃，加入水溶性引发剂总质量的10%-30%，反应10-40分钟，得到种子乳液；

（2）将剩余的水溶性引发剂和聚合型乳化剂以剩余的去离子水溶解，得到混合液2；