技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于肥料包衣處理、使其成為控釋肥的肥料包衣劑，屬于新型肥料制備技術(shù)以及作物栽培技術(shù)領(lǐng)域。具體地說是一種肥料控釋包衣劑，由成膜劑、乳化劑、分散劑、消泡劑和溶劑經(jīng)溶解、乳化配制而成，用于各種普通顆粒肥料包衣、使其成為控釋肥的肥料包衣處理制劑。

背景技術(shù)

肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最重要的生產(chǎn)資料之一。自從1840年德國化學家Liebig?J?V提出植物礦質(zhì)營養(yǎng)理論以來，肥料已成為推動世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的強大力量。然而，經(jīng)過一百多年的發(fā)展，肥料養(yǎng)分的釋放速度一直無法人為控制，釋放速度太快，作物來不及吸收就流失了，導致肥料利用率低，一般只有30％～40％，資源浪費大；同時造成了嚴重的水體污染和大氣污染。

控釋肥料能根據(jù)作物的需肥規(guī)律供給養(yǎng)分，釋放出來的養(yǎng)分很快被作物吸收利用，養(yǎng)分損失大大降低，肥料利用率顯著提高，從而可以達到節(jié)約資源、減少環(huán)境污染的目的。自20世紀70年代起，美國、日本以及西歐等國家相繼開始研究緩釋肥，以減緩養(yǎng)分釋放速度；80年代開始研究控釋肥。目前已有30余個國家投入大量人力物力研究、開發(fā)和應用控釋肥料。經(jīng)過近幾年的研究與應用，控釋肥料的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益已被證實，控釋肥已成為肥料研究領(lǐng)域的主要目標。

目前控釋肥料可分為結(jié)構(gòu)改性型控釋肥和包衣(包膜)型控釋肥兩大類。結(jié)構(gòu)改性型控釋肥需在肥料生產(chǎn)過程中添加各種控釋材料、添加劑，或者加入能與肥料養(yǎng)分反應的物質(zhì)，通過化學反應改性，以期達到控釋效果，其生產(chǎn)工藝極為復雜，設備投資大、難以利用現(xiàn)有普通肥料的生產(chǎn)設備，成本高，而且只能用于某種肥料的生產(chǎn)，控釋效果也不明顯，正逐步被包衣型控釋肥取代。現(xiàn)有的包衣型控釋肥主要有以美國Scotts公司的Osmocote為代表的樹脂包衣型控釋肥和日本等國研制的聚乙烯類塑料包衣型控釋肥兩類。據(jù)文獻報道，目前這兩類包衣型控釋肥雖然控釋效果比較好，但存在以下兩個主要不足：(1)包衣材料昂貴、設備投資大，肥料生產(chǎn)工藝較復雜、包衣過程需要長時間高溫(80～170℃)處理，能耗大；包衣比低，包衣劑質(zhì)量與肥料質(zhì)量比只有1∶10；導致肥料生產(chǎn)成本高，肥料價格高達包衣前的5倍至14倍。(2)使用甲苯、二甲苯、石油醚、松節(jié)油等石油類溶劑溶解包衣材料，毒性較高，對生產(chǎn)與應用人員健康不利；其它的使用三氯乙烯、四氯乙烯等作溶劑，會破壞臭氧層，造成大氣污染。由于以上原因，現(xiàn)有控釋肥料的應用范圍非常有限，主要用于花卉、草坪以及水果等高價值經(jīng)濟作物上，極少用于油菜、棉花、玉米、小麥、水稻等大田作物。因此，研究包衣材料價廉、生產(chǎn)工藝簡單、能耗低、包衣比高，環(huán)境友好的控釋肥料，以降低控釋肥的生產(chǎn)成本、減少環(huán)境污染，是目前國內(nèi)外肥料發(fā)展的主要方向之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，應用高分子成膜材料與控釋技術(shù)，提供一種具有生產(chǎn)簡便、成本低廉、包衣方便、包衣比高，環(huán)境友好等特點的、適合各種普通顆粒肥料包衣、使其成為控釋肥的肥料控釋包衣劑。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：用高分子成膜材料作成膜劑，與乳化劑、分散劑、消泡劑和溶劑經(jīng)溶解、乳化，即得肥料控釋包衣劑。

(1)所述的成膜劑為聚乙酸乙烯酯，或者聚乙酸乙烯酯與聚乙二醇、聚乙烯醇縮丁醛中的一種或二種配制的成膜劑；

(2)所述的乳化劑為十二烷基甜菜堿、吐溫-80中的一種或二種；

(3)所述的分散劑為十六烷醇聚氧乙烯醚、次甲基雙萘磺酸鈉中的一種或二種；

(4)所述的消泡劑為辛醇、磷酸三丁酯中的一種或二種；

(5)所述的溶劑為乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇中的至少一種。

所述的各成分用量如下：

(1)成膜劑聚乙酸乙烯酯，或者聚乙酸乙烯酯與聚乙二醇、聚乙烯醇縮丁醛中的一種或二種配制的成膜劑，用量為總質(zhì)量的5％～17％；當使用二種或二種以上成膜材料作成膜劑時，只控制總用量，各成膜材料之間的相對量任意；

(2)乳化劑十二烷基甜菜堿、吐溫-80中的一種或二種，用量為總質(zhì)量的0.2％～2.0％；當使用二種乳化劑時，只控制總用量，各乳化劑之間的相對量任意；

(3)分散劑十六烷醇聚氧乙烯醚、次甲基雙萘磺酸鈉中的一種或二種，用量為總質(zhì)量的0.3％～1.5％；當使用二種分散劑時，只控制總用量，各分散劑之間的相對量任意；

(4)消泡劑辛醇、磷酸三丁酯中的一種或二種，用量為總質(zhì)量的0.1％～0.5％；當使用二種消泡劑時，只控制總用量，各消泡劑之間的相對量任意；

(5)溶劑乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇中的至少一種，用量為總質(zhì)量的余量；當使用二種或二種以上溶劑時，只控制總用量，各溶劑之間的相對量任意。

本發(fā)明的生產(chǎn)方法如下：

按配方要求，將成膜劑投入反應釜中，泵入溶劑，在40～60℃溫度條件下攪拌，使成膜劑溶解；然后依次將乳化劑、分散劑泵入反應釜中乳化，最后泵入消泡劑，攪拌均勻，定量包裝，即得液狀肥料控釋包衣劑。

本發(fā)明的使用方法及作用機制：

本發(fā)明適用于各種普通顆粒肥料包衣，使其成為控釋肥料，包括復合肥、復混肥及單質(zhì)肥；肥料粒徑控制在0.5～0.8mm；包衣比，即包衣劑質(zhì)量∶肥料質(zhì)量為1∶20～60；包衣方式可用機械法包衣或者手工法包衣。機械法包衣可以采用流化床噴霧包衣、轉(zhuǎn)鼓噴霧包衣或者圓盤噴霧包衣；可以在普通肥料生產(chǎn)后期進行，也可以直接對普通商品肥料進行包衣。手工包衣可以將包衣劑用普通噴霧器噴在鋪于水泥地面上的普通肥料表面，邊噴霧包衣劑邊拌動，直至均勻為止。

本發(fā)明包衣普通顆粒肥料時，包衣劑能在肥料表面形成具有致密膜孔道、透水性適宜但難溶于水的包衣膜。包衣后的肥料播至作物生長田間，肥料與土壤水份接觸，水份通過包衣膜的膜孔道進入肥料內(nèi)部，肥料養(yǎng)分在水分子的作用下緩慢溶解，再通過衣膜孔道控釋出來進入土壤，被作物吸收利用。根據(jù)不同作物的需肥規(guī)律差異，通過調(diào)節(jié)肥料的包衣比，可以人工調(diào)節(jié)包衣膜的厚度、膜孔大小、膜孔密度等衣膜特性參數(shù)，使肥料養(yǎng)分的釋放規(guī)律與作物的需肥規(guī)律一致，從而達到肥料養(yǎng)分控制釋放的效果，可以實現(xiàn)一次性施肥滿足作物全生育期的需肥要求。電子顯微鏡下觀測表明，用本發(fā)明按1∶30的包衣比包衣養(yǎng)分總量為40％的普通N、P、K復合肥，肥料表面的包衣膜孔徑為0.28～0.50μm，平均孔徑為0.41μm，膜孔密度為520萬孔/cm²。

經(jīng)過4年多的室內(nèi)盆栽、田間育苗及大田栽培實驗表明：用本發(fā)明包衣的普通顆粒肥料，用在油菜、棉花、小麥、玉米及水稻等作物上，可以提高肥料利用率25％～45％，節(jié)肥20％～40％；在施用量相等的情況，施用本發(fā)明包衣所得的控釋肥比施用未包衣的對照肥增產(chǎn)7.3％～14.2％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的主要優(yōu)點：

(1)生產(chǎn)工藝簡便、成本低廉。選用廉價的高分子材料作成膜劑，生產(chǎn)過程無需特殊設備，工藝簡便，生產(chǎn)成本低，包衣后肥料成本僅增加10％～27％；而現(xiàn)有技術(shù)包農(nóng)后肥料成本增加5～14倍，成本大大降低，因而可以廣泛用于大田作物。

(2)包衣工藝簡便、無污染。本發(fā)明可采用機械法包衣，也可采用手工法包衣；包衣可在0～35℃的常溫下進行，克服了現(xiàn)有技術(shù)需要特殊設備、需在80～170℃下的高溫下長時間包衣等缺點；本發(fā)明使用乙醇等醇類作溶劑，避免了現(xiàn)有技術(shù)使用甲苯、二甲苯、松節(jié)油等石油類溶劑對操作人員的危害，以及三氯乙烯等溶劑對大氣層的破壞作用。

(3)包衣比高、保證了包衣肥料本身養(yǎng)分含量基本不變。本發(fā)明包衣比高達1∶20～60，包衣后肥料本身養(yǎng)分含量下降較少；克服了現(xiàn)有技術(shù)包衣比僅為1∶1～10，致使包衣后肥料本身養(yǎng)分含量顯著下降，難以制得總養(yǎng)分達40％以上的控釋肥等不足。