[發(fā)明專利]一種水基聚合物包膜及其包膜控釋肥料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710178608.3
• 申請日: 2007-12-03
• 公開（公告）號: CN101182269A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡樹文;陶樹明;任雪芹;張福鎖;江榮風
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)大學
• 主分類號: C05G3/00
• 分類號: C05G3/00;C05G5/00;C05G1/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李光松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)用控釋肥料制備技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及利用新型的水乳型聚合物的一種水基聚合物包膜及其包膜控釋肥料的制備方法。

背景技術(shù)

我國是一個農(nóng)業(yè)大國，化學肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投資中的比例約占50％，但是我國肥料的當季利用率卻只有30％左右，由此造成經(jīng)濟能源上的巨大浪費以及各種環(huán)境問題。因此可調(diào)節(jié)養(yǎng)分釋放的控釋肥料成為現(xiàn)在以及將來農(nóng)業(yè)肥料的發(fā)展方向。而高分子包膜肥料則被相關(guān)專家稱為真正的控釋肥料。它是利用高分子材料在肥料表面形成一層薄膜，控制養(yǎng)分在土壤中的溶出速率，使其溶出速率與植物的生長需求相一致，從而達到減少速效肥料的施用量，提高肥料的綜合利用率，增加農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟效益的目的。

聚合物包膜材料可分為有機溶劑型、水乳液型及小分子單體原位聚合在肥料表面上成膜等三種主要形式。國內(nèi)研究較多的是有機溶劑型聚合物材料，但是其存在生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)過程有機溶劑的回收不完全造成的環(huán)境污染嚴重，包膜材料不易降解，容易造成二次環(huán)境污染等問題而限制了它的發(fā)展。采用水乳型聚合物材料作為包膜劑具有顯著的優(yōu)點，它以水作溶劑，生產(chǎn)過程不存在環(huán)境污染問題，價格也可以大幅度的降低，因而成為控釋肥料的重點發(fā)展方向。

目前，國內(nèi)水乳液聚合物包膜肥料的研究重點集中于尋找現(xiàn)有的商品聚合物材料應(yīng)用于包膜肥料上，而專門針對控釋肥料的水乳聚合物材料研究尚未見報道。因而，由于選用的包膜材料的針對性較差而采用聚合物乳液制備的包膜肥料存在著諸多的問題。一方面，乳液聚合物中含有較多的水分，在包膜的過程中在肥料的表面形成高濕的環(huán)境，導致肥料的溶解再結(jié)晶將聚合物包膜損壞，從而破壞控釋的效果。另一方面，目前的聚合物乳液的水溶性較強，控釋效果不理想。

美國專利US?5089041報道，用水乳液聚合物材料對尿素進行包膜，制備包膜型控釋尿素時，采用在尿素表面先噴涂一薄層石蠟?zāi)踊蛄蚧悄印⑷缓笤俨?!-- SIPO -->用乳液聚合物對尿素進行包膜的方法。中國專利CN1939878A報道，采用先噴涂一層有機溶劑型或者熔體型疏水性物質(zhì)保護包膜，然后進行水乳液包膜的二次包膜的方法。

上述的專利僅僅粗略的列舉了幾大類商品化的乳液型高分子，并以此作為控釋肥膜材，而沒有對各種乳液的系列特點如：聚合方法及條件，如聚合溫度、攪拌速度、加料順序等；乳化劑種類及用量、引發(fā)劑種類及用量、單體種類、配比及用量；形成乳液的性能，如分子量及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；也沒有研究聚合物乳液結(jié)構(gòu)與形成的膜材性能之間的關(guān)系等，因此，由上述的專利制備的控釋肥料尚存在很大的改性與提升的空間。

針對現(xiàn)行乳液方法制備的控釋肥料存在的問題，本發(fā)明提出了專用于包膜控釋肥料的乳液聚合物的聚合方法及條件、乳液的組成、乳液的性能、乳液聚合物結(jié)構(gòu)與膜材性能之間的關(guān)系等進行深入的研究，提供了一種專門針對包膜控釋肥料的水乳型聚合物材料的制備方法以及利用此專項材料制備包膜控釋肥料的方法。本發(fā)明涉及的水乳型聚合物包膜材料及其包膜肥料的制備工藝經(jīng)濟可行。本發(fā)明涉及的水基聚合物包膜控釋肥料在國內(nèi)外未見報道，在國內(nèi)未見使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種水基聚合物包膜及其包膜控釋肥料的制備方法。該方法包括：水基聚合物包膜的制備和水基聚合物包膜控釋肥料的制備。

一種水基聚合物包膜的制備方法，其特征在于，具體工藝步驟如下：在反應(yīng)釜中，按重量比加入水100～150份，乳化劑0.5～2份，加熱、攪拌、通氮氣，待溫度升高到70～90℃，將100份的混合單體，0.5份引發(fā)劑，滴加至反應(yīng)釜中，在充分攪拌下，引發(fā)聚合反應(yīng)，反應(yīng)2～5小時得到乳液聚合物，冷卻待用。

乳液聚合物材料是丙烯酸酯及其共聚物乳液，苯乙烯及其共聚物乳液，醋酸乙烯酯及其共聚物乳液中的一種或者多種，采用了乳液聚合的方法得到。

所述聚合物乳液為選擇一種或者多種單體，在加入引發(fā)劑的條件下，反應(yīng)聚合而成。