專利名稱：回收熱塑性樹脂為可降解膜的包膜控釋肥料的制作方法
技術領域：
本發明屬于控釋肥生產領域，是在復合(混)肥料或尿素顆粒表面噴涂回收塑料的溶液形成熱塑性樹脂包膜涂層，并且將溶劑回收反復利用的包膜控釋肥料及其加工方法。
背景技術：
目前國內外包膜控釋肥料的類型主要有高分子聚合物包膜肥料和無機物包膜肥料兩大類。無機物包膜肥料以美國TVA公司開發的硫包衣尿素(SCU)(US3295950)為代表，雖然生產成本不高，但難以嚴格控制其養分的釋放速率和控釋時間。由于硫膜在空氣中易被氧化變脆，在養分釋放過程中會發生膜殼的破裂，導致膜內養分突然全部釋放，又稱“毀滅性釋放”。因此這種肥料常會對作物根系造成危害，另外膜殼較脆，貯存和使用過程中易從尿素或復合肥顆粒表面脫落或破碎，失去包膜緩釋功能。此外，大量硫殼在土壤中被微生物分解或氧化后，易造成土壤酸化。在有機高分子聚合物包膜控釋肥中，主要有熱固性樹脂和熱塑性塑料包膜控釋肥兩大類。熱固性樹脂包膜控釋肥料以美國Scotts公司生產的“Osmocote”為主要代表，其包膜材料為醇酸樹脂類或聚氨脂類聚合物，這種樹脂包膜肥料具有良好的控釋性能，但這種樹脂的價格昂貴，因此生產的控釋肥料成本過高，難以在大田作物上推廣應用。以熱塑性樹脂包膜的控釋肥料以日本的Chisso-Asahi肥料公司生產的“Meister”和”Nutricote”為代表，其包膜材料主要是聚乙烯和乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)按照一定的比例混合和后在有機溶劑中溶解，然后在流化床包膜塔中噴涂到肥料顆粒上而成膜，這種包膜肥料同樣具有養分控制釋放的功能，但這種樹脂的價格昂貴，致使包膜肥料的生產成本和銷售價格較高，另外，肥料溶化后的殘膜在土壤中需較長時間才能降解。因此開發出本發明利用回收廢舊熱塑性樹脂(聚乙烯薄膜、聚苯乙烯泡沫等)不僅極大的降低膜材料成本，而且在膜材料中添加谷物粉、礦物粉以及加速膜材料降解的回收橡膠粉等材料，不僅有效的控制養分的釋放速率和釋放期，而且控釋肥的膜殼由于添加橡膠粉，老化速度加快，從而促進了熱塑性樹脂的降解，同時添加的谷物粉及淀粉等可為微生物對殘膜的分解提供條件。因此本發明解決了目前國際上控釋肥成本過高難以推廣和高分子殘膜難以降解的關鍵技術難題，產品市場前景極為廣闊。
發明內容本發明的目的是提供一種利用回收廢舊熱塑性樹脂，添加多種填料，適于快速大批量工業化生產，采用加熱流化床包膜工藝的包膜控釋肥料及其制作方法。該發明的要點其一是將透水性較強的回收聚苯乙烯泡沫樹脂與透水性較弱的回收聚乙烯薄膜樹脂按照一定的比例混合，同時加入滑石粉、硅藻土、硫磺粉、等礦物添加劑，可以兩種樹脂的比例和礦物添加劑的數量來調節包膜控釋肥產品的養分釋放速率；其二是用四氯乙烯和二氯甲烷的混合溶劑，兩種溶劑按照一定的比例混合可調節兩種樹脂材料在混合溶劑中的溶解度；其三是在加熱沸騰式流化床中先將各種肥料顆粒預熱至一定溫度后，將溶有兩種混合膜材料的溶液經雙流體噴嘴均勻地噴涂到肥料顆粒上，形成光滑致密具有不同透水性和不同厚度的高分子聚合物包膜；其四是膜材料中加入在光作用下老化較快的橡膠粉，使殘留膜殼在土壤中可快速降解。
本發明的顯著效果是產品的養分控制釋放時期依據兩種膜材料的比例和厚度來調節，可以精確地控制在1個月到12個月不等，另外還可將具有不同釋放時期、不同釋放特性的產品按一定的比例混合起來，模擬各種作物對養分的需求，做成各種專用包膜控釋肥，使控釋肥的養分釋放曲線與作物對養分的吸收曲線相吻合，達到養分精確控釋的目的。該制作方法的主要膜材料采用回收廢舊塑料樹脂，目前國內外這種回收的泡沫和薄膜數量很大，適于產業化大規模生產，所得的產品不僅成本低，而且養分控釋的質量和效果極佳，更重要的是利用回收廢舊塑料可減少目前日益嚴重的“白色污染”，同時施入土壤后包膜肥料的膜殼由于在包膜材料中加入了可誘導其快速老化和降解的橡膠粉、礦物粉、谷物粉和淀粉等添加劑，使其殘膜能快速老化和被土壤微生物降解，不致在土壤中長期殘留，極為適合目前國際和國內肥料發展和環境保護的趨勢，具有及其廣闊的市場開發前景。此產品已在水稻、玉米、煙草、花生、小麥、棉花、草莓、馬鈴薯、多種花卉、蔬菜、果樹、草坪等作物上進行了大量的盆栽試驗、田間試驗和示范，試驗結果表明，此產品在上述作物上均具有顯著的增產和增效作用，具有極為廣泛的推廣應用前景。
圖1本發明的包膜控釋肥料制法工藝流程圖。
圖中1.首先將粒狀復合肥、尿素或顆粒硫酸鉀等輸入沸騰加熱流化床(3)中，2是在流化床中使肥料預熱到60～80℃，3是將回收聚乙烯、聚苯乙烯和添加劑混溶于裝有四氯乙烯和二氯甲烷混合溶劑的反應釜中，加熱到100～150℃后，將混合液經雙流體噴嘴在沸騰流化床中均勻噴涂于肥料顆粒上，形成光滑致密的有機高分子膜。4是將包膜后的肥料轉入冷卻器中，使其冷卻至室溫，5是將冷卻后的包膜肥料稱量包裝。
具體實施方式
實施例1將100gk直徑為2～5mm的顆粒復合肥裝入沸騰流化床中，加熱至60～80℃，將回收聚乙烯塑膜3.0kg與回收聚苯乙烯泡沫3.0kg混溶于50kg二氯甲烷與四氯乙烯各占1/2的混合溶劑中，加入硅藻土、玉米粉和橡膠粉共0.5kg，加熱到90～100℃，用雙流體噴嘴在空氣霧化壓力為4kpa以每分鐘2kg的進度噴涂，將100kg溶液全部噴涂到肥料顆粒上。所得的控釋復合肥，高分子膜約占肥料總重量的6％左右，此肥料在25℃的水或土壤中，養分控制釋放時間約為6個月。
實施例2將200kg直徑為2～4mm大顆粒尿素裝入沸騰硫化床中，加熱至50～70℃，將回收聚乙烯塑膜4kg和回收聚苯乙烯泡沫6kg混溶于100kg四氯乙烯與二氯甲烷各占1/2的混合溶劑中，加入輕質碳酸鈣粉、小麥粉和橡膠粉共1.0kg，加熱到80～90℃，用雙流體噴嘴在霧化壓力為4kpa以每分鐘2kg的速度噴涂于大顆粒尿素上，所得控釋肥膜占全部控釋肥總重的5％左右。此肥料在25℃水或土壤中，養分控制釋放時間約為3個月。
實施例3將100kg直徑為2-5mm的顆粒硫酸鉀裝入沸騰硫化床中，加熱到70～80℃，將回收聚乙烯3kg和回收聚苯乙烯2kg混溶于40kg四氟乙烯與二氯甲烷比例為2∶1的混合溶劑中加入400目滑石粉、甘薯粉與橡膠粉共0.5公斤。加熱到100℃，用雙流體噴嘴在霧化壓力為4kpa以每分鐘2kg的速度噴涂于肥料顆粒上，所得控釋鉀肥，膜占全部肥料總重的5％左右，在25℃的水或土壤中，養分控制釋放時間約為4個月。
實施例4將250kg直徑為2-5mm的顆粒復合肥裝入沸騰硫化床中，加熱至70-80℃，將回收聚乙烯塑膜15.5kg與回收聚苯乙烯泡沫5kg混溶于100kg四氯乙烯與二氯甲烷比例為4∶1的混合溶劑中，加入硅藻土、玉米粉與橡膠粉共1.5kg，加熱至100℃，用雙流體噴嘴在霧化壓力為5kpa以每分鐘2.5kg的流量噴涂于復合肥顆粒表面上，所得控釋肥膜所占全部控釋肥重量的8％左右，此肥料在25℃的水或土壤中，養分控制釋放時間約為9個月。
權利要求
1.一種以回收熱塑性樹脂為可降解膜的包膜控釋肥料，其特征是首先將回收的聚苯乙烯泡沫樹脂與聚乙烯薄膜樹脂按照設定的的比例混合，添加一定比例的礦物粉、谷物粉和橡膠粉混溶于四氯乙烯與二氯甲烷的混合溶劑中，在加熱流化床中均勻的噴涂到肥料顆粒上，形成光滑致密具有不同透水性能的高分子聚合物包膜。
2.根據權利要求1所述的以回收熱塑性樹脂為可降解膜的包膜控釋肥料，其特征在于噴涂于顆粒肥料表層的膜材料占顆粒肥總重量的3％至10％。
3.根據權利要求1所述的以回收熱塑性樹脂為可降解膜的包膜控釋肥料，其特征在于聚苯乙烯泡沫樹脂與聚乙烯薄膜樹脂的重量比為1∶1至1∶4。
4.根據權利要求1所述的以回收熱塑性樹脂為可降解膜的包膜控釋肥料，其特征在于溶解回收聚苯乙烯泡沫樹脂與聚乙烯薄膜樹脂的溶劑為四氯乙烯與二氯甲烷的混合溶劑，兩種溶劑的重量比例為1∶1至5∶1。
5.根據權利要求1所述的以回收熱塑性樹脂為可降解膜的包膜控釋肥料，其特征在于添加的礦物粉選自滑石、硅藻土、粘土、碳酸鈣、金屬氧化物、硫磺等至少1種粉料，其重量占包膜材料重量的2-10％。
6.根據權利要求1所述的以回收熱塑性樹脂為可降解膜的包膜控釋肥料，其特征在于添加的谷物粉選自小麥粉、玉米粉、稻米粉、甘薯、土豆塊根塊莖類淀粉，其重量占包膜材料重量的1-5％。
7.根據權利要求1所述的以回收熱塑性樹脂為可降解膜的包膜控釋肥料，其特征在于加入的易光解老化的橡膠粉的重量占包膜材料的2-10％。
全文摘要
本發明涉及一種利用回收廢舊熱塑性樹脂，添加多種填料，適于快速大批量工業化生產，采用加熱流化床包膜工藝的包膜控釋肥料及其制作方法。該發明是將回收的聚苯乙烯泡沫樹脂與聚乙烯薄膜樹脂按照設定的的比例混合，添加一定比例的礦物粉、谷物粉和橡膠粉混溶于四氯乙烯與二氯甲烷的混合溶劑中，在加熱流化床中經雙流體噴嘴均勻的噴涂到預先加熱的復合肥、尿素、硫酸鉀等肥料顆粒上，形成光滑致密具有不同透水性能的高分子聚合物包膜，溶劑通過特制的冷凝壓縮回收設備進行回收。該產品不僅具有精確的養分控制釋放性能，養分控制釋放期可以控制在1個月到12個月不等，而且殘留在土壤中的膜殼能夠在較短時期內降解，屬于膜殼可降解的環境友好型控釋肥料。
文檔編號C05G3/00GK1603288SQ20041003578
公開日2005年4月6日 申請日期2004年9月29日 優先權日2004年9月29日
發明者張民, 楊越超, 萬連步 申請人:山東農業大學