[发明专利]一种包膜降解型缓释钾肥

说明书

技术领域

本发明涉及一种包膜降解型缓释钾肥，属于化肥技术领域。

背景技术

目前，缓释化肥是世界农业化肥的发展方向。但现有技术中的缓释化肥产品大多存在以下不足之处：1、包膜材料不能降解，比如石油基、环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等薄膜材料，从而残留在土壤中，造成环境污染。2、包膜材料有毒，在生产过程中对工人的健康有危害。3、包膜材料成本过高，无法普及。4、薄膜材料的缓释期过短，效果不佳。因此，开发包膜降解型缓释化肥是当前研究的热点之一。

包膜材料的生物降解，是指包膜材料在自然环境的条件下，在细菌、霉菌、藻类等微生物的作用下，能在较短的时间内完全分解成无害的低分子物质。包膜材料的生物降解主要有三种作用机理：（1）因生物细胞增长，使材料形成水解，电离或质子化，产生机械性破坏的物理作用。（2）因生物对包膜材料的作用，产生新的物质，如水、二氧化碳、甲烷等低分子物质，其作用为化学作用。（3）由于酶直接参与微生物的侵蚀导致材料分解或氧化，产生崩裂。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供了一种包膜降解型缓释钾肥，其具有可降解、成本低、缓释期长、无毒无害等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种包膜降解型缓释钾肥，由包膜材料包覆颗粒状钾肥而成，其中，包膜材料占钾肥质量的2～6%，包膜材料的厚度为60μm～140μm；所述包膜材料是通过以下方法制备得到的：

（1）大豆油改性：取大豆油，在10℃温度条件下，与过氧化乙酸反应，反应时间50～60min（根据所需要官能度而定反应的时间），得环氧化大豆油，然后将环氧化大豆油在催化剂氟硼酸的作用下与甲醇反应，反应温度10℃，反应时间50～60min，得大豆油低聚物；

所述大豆油与过氧化乙酸的质量比为5:1；所述环氧化大豆油、氟硼酸、甲醇三者的质量比为10:1:2；

（2）淀粉改性：取淀粉，加入聚乙二醇（分子量为400）、15%丙三醇溶液（质量百分数）和浓硫酸（质量分数为98%），在150℃温度条件下，减压条件下，以聚乙二醇为液化剂，以15%丙三醇溶液为辅助液化剂，以浓硫酸为催化剂，搅拌反应50～60min；然后，用氢氧化钠溶液调整pH值至7.0（中和硫酸），得液态淀粉；

所述淀粉、聚乙二醇、15%丙三醇溶液和浓硫酸，四者的质量比为10:3:2:1；

（3）将大豆油低聚物与液态淀粉按质量比1：1的比例混合（在7～8MPa的压力条件下），得混合物，再与聚酯树脂（优选3198改性聚氨酯丙烯酸预聚体）按质量比3：2的比例混合，反应成膜，反应温度80～90℃，反应时间20min，形成分子量6500～8000的聚合物网状结构，即为包膜材料。

所述钾肥的品种选自氯化钾、硫酸钾、磷酸二氢钾、钾石盐、钾镁盐、光卤石、硝酸钾、窑灰钾肥等，优选氯化钾复合肥。

所述颗粒状钾肥的粒径为3～5mm。

所述包膜降解型缓释钾肥的制备方法为：将颗粒状钾肥加热（可在加热流化床内加热）至80℃，然后进行包膜材料的喷涂（在原位喷涂设备内进行），喷涂的条件为：温度控制在80～90℃，喷涂压力控制在6～7 MPa，喷涂完成后，冷却（可在冷却流化床内进行冷却）至室温，即得包膜降解型缓释钾肥，其缓释期为30～130天，并可在两年之内完全降解，无残留，对环境无污染。

本发明的包膜降解型缓释钾肥，其降解及缓释的原理为：包膜材料埋入土壤后，在26～32℃、相对湿度大于85%的环境下，包膜材料首先会被微生物侵蚀和水解，产生断裂，生成有机酸、糖等物质，并在包膜材料表面形成许多微孔；随着时间的推移，材料表面的微孔、裂痕会越来越大，然后微生物酶会沿微孔和裂隙进一步侵蚀包膜材料内部以及分子链中易被攻击的基团，使包膜材料出现崩裂，形成分子量相对较低的“碎片”，微生物酶会吸收、消化这些相对低分子量的物质，形成新的微生物体或转化成微生物活动能量，并生成水、二氧化碳等。分解、崩裂作用在材料表面和内部同步进行且相互促进，加速包膜材料的降解，直至高分子量的包膜材料被完全分解，生成的水、二氧化碳等进入大自然循环。在包膜材料分解、崩裂的过程中，其包裹的颗粒状钾肥即可释放至土壤中，由于包膜材料的降解需要一定的时间，因此形成缓释的效果。