[发明专利]一种原位反应成膜致孔型控释肥料的制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于控释肥料技术领域。更具体地，涉及一种包膜控释肥料的致孔控释技术及原位反应成膜致孔型控释肥料的制备方法。

背景技术

在农业生产中，施用化肥是粮食增产的重要措施之一，为了不断提高粮食产量，化肥使用也在不断增加，但是由于施肥不当和肥料利用率低等原因，造成了大量氮素的损失而产生了很大的经济损失，以及由于氮肥的损失而导致了严重的环境污染问题。解决肥料损失及其污染环境的有效方法是提高肥料利用率而减少肥料用量，而提高肥料利用率的技术在于研发和施用缓控释肥料等新型肥料。控释肥料作为一种新型肥料，它是采用聚合物包膜的包膜复合肥和包膜尿素，理论上可定量控制肥料中养分释放数量和释放期，使养分供应与作物各生育阶段需肥规律吻合。施用包膜控释肥料能够减少养分流失，提高肥料利用率。自19世纪60年代美国TVA开发包硫尿素后，包膜肥料得到迅速发展，技术水平不断提高。

我国自20世纪90年代中后期以来，控释肥料研发首先采用溶剂型树脂包膜技术，即以烯烃类聚合物为包膜材料，以可挥发性有机溶剂为介质溶解包膜材料，并将其喷涂在肥料上，待溶剂挥发后，烯烃类物质就残留在肥料表面，并形成一个烯烃类聚合物薄膜层，但是该技术和工艺不环保，其所用溶剂，如三氯甲烷、四氯化碳、甲苯，在包膜过程中易于挥发和逸散在大气，但对人体造成伤害；另外，采用此类膜材和工艺制造包膜控释肥料时，大多采用的是医药的流化床，其配套的溶剂回收装置大多为工业的列管冷凝器，由于装备与物料（核芯肥料和溶剂）不匹配，不但包膜效率低、设备能耗高，而且溶剂的回收率相当低（因为列管冷凝器大多是回收过饱和蒸汽），对于脂溶性包膜材料的溶剂很难回收（因为通过列管冷凝器的溶剂浓度不足10%），造成溶剂损失多、既增加控释肥料成本，又严重污染环境；第三，此类聚合物多为难降解的烯烃类高分子材料，本身难于降解，第四，脂溶性包膜材料和工艺，以及其他的树脂包膜技术还存在包膜材料用量过少时，包膜肥料几乎无控释性能，包膜材料过多时，包膜态完整，膜内的养分几乎无法释放，包膜肥料也丧失了控释性能。由此可见，如何调控包膜肥料的养分释放性能，是包膜控释肥料制造技术的难点和关键点研究的。

无溶剂原位表面反应包膜材料的创制采用了高分子化学聚氨酯合成的原理，以植物油多元醇和多异氰酸酯两类材料为骨架物质，通过相应的包膜控释技术，在流化床内将两种材料喷涂在肥料表面进行原位化学反应，在核芯肥料表面生成均匀的高分子包膜层，即制得包膜控释肥料。生产过程两种物质发生完全化学反应，无任何挥发损失，生产过程不需要添加任何有机溶剂。然而，采用无溶剂表面反应膜材表面聚合包膜时，虽然成膜完整、但是养分释放通道过于单一，释放量较为固定，不能完全实现按需求调控养分释放的效果。

目前，为了解决聚氨酯材料的通透性，随着聚氨酯、皮革、纺织及涂料等工业迅速发展，以及医用组织工程支架材料和控释制剂在临床的广泛应用，多孔材料及其致孔技术也越来越受人们的关注，致孔剂的研究和应用也更为人们所青睐。通过添加致孔剂能够调控膜的孔径大小、孔隙率、透湿性、吸水率等。根据这一原理，我们认为，可以把致孔材料及其技术应用于包膜控释肥料，人为制造包膜层上的养分通道，用于调节包膜肥料的养分释放。本课题组前期研究了致孔剂淀粉（ST）对植物油包膜尿素养分释放特性的影响，获得了很好的效果并发表了文章。但是前期的研究和报道，还仅仅是一个初步的研究，只是涉及到了淀粉的致孔作用，且尚没有对其具体使用方法的工艺进行深入研究。由于致孔材料的种类、粒径等性质以及用量，对致孔型控释包膜肥料的制备至关重要，因此，致孔技术成功与否与致孔剂的种类、致孔剂的使用实施工艺息息相关。因此，对于致孔技术的实施和致孔剂种类的探讨，仍需深入地研究和探索。