一種含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥的制備方法，它將普通肥料與聚谷氨酸混合制備成肥芯，在其表面噴涂樹脂形成樹脂包膜控釋肥。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在養(yǎng)分緩釋的整個過程中，均可保持平緩的釋放速度，肥料利用率高于現(xiàn)有的包膜類緩控釋肥。
【專利說明】一種含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于肥料生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]我國是農(nóng)業(yè)大國，亦是化肥消耗大國，化肥消費(fèi)總量居世界第。但是我國使用的化肥的當(dāng)季利用率卻比較低。大量肥料的流失，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且還會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，為適應(yīng)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求，克服資源環(huán)境約束的瓶頸，在保證糧食產(chǎn)量的前提下減少化肥投入、提高肥料利用率、保護(hù)環(huán)境是農(nóng)業(yè)面臨的一項迫切任務(wù)。緩效控釋肥通過肥料的逐步緩釋，減少了肥料損失、提高了肥料利用，正好迎合了這一需求。
[0003]現(xiàn)有的緩控釋肥料以包膜緩控釋肥料為主，包膜類緩控釋肥料由肥芯+包膜層構(gòu)成。雖然目前市場上的包膜類緩控釋肥種類繁多，但養(yǎng)分在緩釋過程的前期和中期仍釋放過快，降低了肥料利用率，造成了大量的浪費(fèi)。因此急需開發(fā)出一種養(yǎng)分釋放更符合植物養(yǎng)分吸收需求、利用更高效的包膜類緩控釋肥。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有的包膜類控釋肥在養(yǎng)分緩釋過程的前期和中期釋放過快，肥料利用率依然降低的現(xiàn)狀，開發(fā)出一種含聚谷氨酸的樹脂包膜超長效控釋肥。
[0005]本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供一種含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥的制備方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥，它從內(nèi)至外包括肥芯和樹脂包膜；其中，肥芯由主肥料、輔料與聚谷氨酸混合制備而成。
[0008]其中，肥芯養(yǎng)分釋放期為1-10個月。
[0009]當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的1/1000~5/1000，樹脂包膜厚度為0.1mm~0.3mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為I~2個月；
[0010]當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的5/1000~15/1000，樹脂包膜厚度為0.3mm~0.5mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為2~4個月；
[0011]當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的15/1000~25/1000，樹脂包膜厚度為0.5mm~0.7mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為4~7個月；當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的25/1000~30/1000，樹脂包膜厚度為0.7mm~0.9mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為7~10個月。
[0012] 其中，所述的主肥料包括氮肥、磷肥和鉀肥中的任意一種或幾種的組合，優(yōu)選尿素、碳酸氫銨、硝酸銨、硫酸銨、磷酸二銨、磷酸二氫銨、硫酸鉀、氯化鉀或硝酸磷肥中的任意一種或幾種的組合；所述的輔料為黃腐酸、木質(zhì)磺酸鈉、白云石、碳酸鈣粉、凹凸棒粉和硅藻土中的任意一種或幾種的組合。
[0013]其中，所述聚谷氨酸為聚谷氨酸純品、聚谷氨酸鹽純品、包含聚谷氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)物、聚谷氨酸溶液和含有聚谷氨酸的可濕性粉劑中的任意一種或幾種的組合。
[0014]聚谷氨酸鹽純品包括螯合了 Na、K、Ca、Mn、Cu、Zn、Fe等一種或多種元素的聚谷氨酸鹽。
[0015]聚谷氨酸溶液包括聚谷氨酸凝膠水溶液、聚谷氨酸或聚谷氨酸鹽純品的水溶液。
[0016]含有聚谷氨酸的粉劑包括聚谷氨酸發(fā)酵液的粉狀干燥物、聚谷氨酸純品或聚谷氨酸鹽純品與其他輔料成分配制而成的組合粉劑。
[0017]包含聚谷氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)物包括包含有聚谷氨酸生產(chǎn)菌株及發(fā)酵培養(yǎng)基的聚谷氨酸發(fā)酵液、聚谷氨酸發(fā)酵液的濃縮液或干燥物。
[0018]其中，所述聚谷氨酸的平均分子量為5_3000KDa，優(yōu)選的聚谷氨酸平均分子量為5-1000KDa,最優(yōu)選的聚谷氨酸平均分子量為5_500KDa。
[0019]上述聚谷氨酸的相關(guān)產(chǎn)品均可從市場購買或者按照現(xiàn)有技術(shù)制備。
[0020]本發(fā)明的聚谷氨酸優(yōu)選Y-聚谷氨酸。
[0021]其中，所述的樹脂包膜中，所用樹脂為聚乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂和聚氨酯中的任意一種或幾種的組合。
[0022]其中，聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的1%。-30%。，樹脂包膜層質(zhì)量占肥料總質(zhì)量的1% -10%。
[0023]上述含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥的制備方法，它包括如下步驟:
[0024](I)將主肥料、聚谷氨酸和輔料在攪拌機(jī)中混合均勻，通過傳送帶送入滾筒造粒機(jī)，制得肥芯；
[0025](2)將步驟(1)中所得的肥芯裝入流化床，使其處于流化狀態(tài)，通入空氣700C -900C ;在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓流化床內(nèi)，將配置好的樹脂包膜液均勻的噴涂到肥料顆粒上；包膜液在熱空氣中蒸干，在肥芯表面形成樹脂包膜。
[0026]其中所述的樹脂包膜液配方為將20g樹脂在125~135°C條件下溶于100~2000g的有機(jī)溶劑中，樹脂的分子量為I萬至10萬道爾頓，有機(jī)溶液為工業(yè)丙酮、雙酚A、工業(yè)石蠟油和二甲苯中的任意一種或幾種的組合。
[0027]本發(fā)明的原理如下:
[0028]聚谷氨酸相對于肥芯中的肥料有著較大的分子量，因此向外釋放過程中會部分堵住樹脂包衣的釋放孔，降低肥料的釋放速率。隨著聚谷氨酸的降解，肥料的釋放速度逐漸加快。與肥料一起釋放出的聚谷氨酸中，由于大量羧酸根的存在，可以螯合游離的氮元素，起到氮庫的作用，進(jìn)一步降低肥料的釋放，從而實現(xiàn)了超長效控釋。肥芯中輔料組分的加入，起到了增強(qiáng)肥效及部分緩釋效果。另外，聚谷氨酸本身可以起到植物生長調(diào)節(jié)劑，起到促生抗逆的作用。
[0029]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)勢:
[0030](I)本發(fā)明中的含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥在養(yǎng)分緩釋的整個過程中，均可保持平緩的釋放速度，肥料利用率高于現(xiàn)有的包膜類緩控釋肥。
[0031 ] (2)本發(fā)明中的含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥的養(yǎng)分控釋期可以根據(jù)包膜厚度及肥芯配方來調(diào)節(jié)，可以精確地控制在I個月到12個月不等。
[0032](3)本發(fā)明中添加的聚谷氨酸組分本身即可以起到植物生長調(diào)節(jié)劑，起到促生抗逆的作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為實施例8中T4肥料(即本發(fā)明肥料)在25°C水中的養(yǎng)分累積釋放曲線。

【具體實施方式】
[0034]根據(jù)下述實施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
[0035]實施例1
[0036]原料:
[0037]含氮為46.3wt%的大顆粒尿素850g,輔料黃腐酸75g、輔料木質(zhì)磺酸鈉75g,聚乙烯樹脂15g，工業(yè)丙酮1000ml，聚谷氨酸lg。
[0038]制備方法:
[0039](I)將聚乙烯樹脂和工業(yè)丙酮放入攪拌機(jī)，使物料充分溶解，制得聚乙烯樹脂包膜液。
[0040](2)將850g大顆粒尿素、150g輔料與Ig聚谷氨酸在攪拌機(jī)中混合均勻，通過傳送帶送入滾筒造粒機(jī)形成肥芯。
[0041] (3)步驟⑵中所得的肥芯裝入流化床，使其處于流化狀態(tài)，通入70°C熱空氣，在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓流化床內(nèi)，在配置好的樹脂包膜液均勻的噴涂到肥料顆粒上。包膜液在熱空氣中快速蒸干，在肥芯表面形成均勻的樹脂包膜。
[0042]可在流化床的排風(fēng)裝置末端加裝回收有機(jī)溶液裝置以回收工業(yè)丙酮。
[0043]實施例2
[0044]原料:
[0045]含N-P2O5-K2O:重量比15-15-15的大顆粒復(fù)合肥850g，輔料白云石75g，輔料碳酸鈣粉75g，環(huán)氧樹脂15g，工業(yè)石蠟油500ml，雙酚A500ml，聚谷氨酸0.7g。
[0046]制備方法:
[0047](I)將環(huán)氧樹脂、工業(yè)石蠟油和雙酚A放入攪拌機(jī)，使物料充分溶解，制得聚乙烯樹脂包膜液。
[0048](2)將850g大顆粒復(fù)合肥、150g輔料與0.7g聚谷氨酸在攪拌機(jī)中混合均勻，通過傳送帶送入滾筒造粒機(jī)形成肥芯
[0049](3)步驟(2)中所得的肥芯裝入流化床，使其處于流化狀態(tài)，通入80°C熱空氣，在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓流化床內(nèi)，在配置好的樹脂包膜液均勻的噴涂到肥料顆粒上。包膜液在熱空氣中快速蒸干，在肥芯表面形成均勻的樹脂包膜。
[0050]可在流化床的排風(fēng)裝置末端加裝回收有機(jī)溶液裝置以回收工業(yè)石蠟油和雙酚A。
[0051]實施例3
[0052]原料:
[0053]含N-P2O5-K2O:重量比30-10-10的大顆粒復(fù)合肥850g，輔料凹凸棒粉150g，聚氨酯15g,工業(yè)石臘油800ml, 二甲苯200ml,聚谷氨酸lg。
[0054]制備方法:
[0055](I)將聚氨酯、工業(yè)石蠟油和二甲苯放入攪拌機(jī)，使物料充分溶解，制得聚乙烯樹脂包膜液。
[0056](2)將850g大顆粒復(fù)合肥、150g輔料與0.7g聚谷氨酸在攪拌機(jī)中混合均勻，通過傳送帶送入滾筒造粒機(jī)形成肥芯
[0057](3)步驟(2)中所得的肥芯裝入流化床，使其處于流化狀態(tài)，通入80°C熱空氣，在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓流化床內(nèi)，在配置好的樹脂包膜液均勻的噴涂到肥料顆粒上。包膜液在熱空氣中快速蒸干，在肥芯表面形成均勻的樹脂包膜。
[0058]可在流化床的排風(fēng)裝置末端加裝回收有機(jī)溶液裝置以回收工業(yè)石蠟油和二甲苯。
[0059]實施例4
[0060]原料:
[0061]含N-P2O5-K2O:重量比20-20-20的大顆粒復(fù)合肥850g，輔料黃腐酸75g，輔料凹凸棒粉75g，聚乙烯樹脂15g，工業(yè)丙酮1000ml，聚谷氨酸lg。
[0062]制備方法:
[0063](I)將聚乙烯樹脂和工業(yè)丙酮放入攪拌機(jī)，使物料充分溶解，制得聚乙烯樹脂包膜液。
[0064](2)將850g大顆粒復(fù)合肥、150g輔料與Ig聚谷氨酸在攪拌機(jī)中混合均勻，通過傳送帶送入滾筒造粒機(jī)形成肥芯
[0065](3)步驟(2)中所得的肥芯裝入流化床，使其處于流化狀態(tài)，通入80°C熱空氣，在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓流化床內(nèi)，在配置好的樹脂包膜液均勻的噴涂到肥料顆粒上。包膜液在熱空氣中快速蒸干，在肥芯表面形成均勻的樹脂包膜。
[0066]可在流化床的排風(fēng)裝置末端加裝回收有機(jī)溶液裝置以回收工業(yè)丙酮。
[0067]實施例5
[0068]原料:
[0069]含N-P2O5-K2O:重量比19-7-14的大顆粒復(fù)合肥850g，輔料黃腐酸75g，輔料硅藻土75g，聚乙烯樹脂15g，工業(yè)丙酮1000ml，聚谷氨酸lg。
[0070]制備方法:
[0071](I)將聚乙烯樹脂和工業(yè)丙酮放入攪拌機(jī)，使物料充分溶解，制得聚乙烯樹脂包膜液。
[0072](2)將850g大顆粒復(fù)合肥、150g輔料與Ig聚谷氨酸在攪拌機(jī)中混合均勻，通過傳送帶送入滾筒造粒機(jī)形成肥芯
[0073](3)步驟(2)中所得的肥芯裝入流化床，使其處于流化狀態(tài)，通入80°C熱空氣，在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓流化床內(nèi)，在配置好的樹脂包膜液均勻的噴涂到肥料顆粒上。包膜液在熱空氣中快速蒸干，在肥芯表面形成均勻的樹脂包膜。
[0074]可在流化床的排風(fēng)裝置末端加裝回收有機(jī)溶液裝置以回收工業(yè)丙酮。
[0075]實施例6
[0076]原料:
[0077]含N-P2O5-K2O:重量比26-10-15的大顆粒復(fù)合肥850g，輔料木質(zhì)磺酸鈉75g，輔料娃藻土 75g,聚乙烯樹脂15g,工業(yè)丙酮1000ml,聚谷氨酸lg。
[0078]制備方法:
[0079](I)將聚乙烯樹脂和工業(yè)丙酮放入攪拌機(jī)，使物料充分溶解，制得聚乙烯樹脂包膜液。
[0080](2)將850g大顆粒復(fù)合肥、150g輔料與Ig聚谷氨酸在攪拌機(jī)中混合均勻，通過傳送帶送入滾筒造粒機(jī)形成肥芯
[0081](3)步驟(2)中所得的肥芯裝入流化床，使其處于流化狀態(tài)，通入80°C熱空氣，在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓流化床內(nèi)，在配置好的樹脂包膜液均勻的噴涂到肥料顆粒上。包膜液在熱空氣中快速蒸干，在肥芯表面形成均勻的樹脂包膜。
[0082]可在流化床的排風(fēng)裝置末端加裝回收有機(jī)溶液裝置以回收工業(yè)丙酮。
[0083]實施例7
[0084]根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T23348-2009對肥料的養(yǎng)分釋放期進(jìn)行測定。測試肥料含N-P2O5-K2O:重量比20-20-20，輔料白云石75g，輔料碳酸鈣粉75g。按照本發(fā)明中所述工藝制備含聚谷氨酸的樹脂包膜肥。肥芯中聚谷氨酸的添加量為肥芯總質(zhì)量的1/1000~30/1000，聚乙烯樹脂包膜厚度根據(jù)聚谷氨酸的添加量，控制為0.1mm~0.7mm。以氮肥作為緩釋養(yǎng)分進(jìn)行測定，將制備的肥料于25°C靜水中浸提，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T23348-2009中的公式計算氮肥的養(yǎng)分釋放期，試驗結(jié)果總結(jié)如下:
[0085]當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的1/1000~5/1000，樹脂包膜厚度為0.1mm~0.3mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為I~2個月；
[0086]當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的5/1000~15/1000，樹脂包膜厚度為0.3mm~0.5mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為2~4個月；
[0087]當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的15/1000~25/1000，樹脂包膜厚度為0.5mm~0.7mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為4~7個月；
[0088]當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的25/1000~30/1000，樹脂包膜厚度為0.7mm~0.9mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為7~10個月。
[0089]實施例8
[0090]以水稻為實驗對象，水稻品種為蘇秀9號，試驗設(shè)4個處理，Tl為普通肥料處理，為N-P205-K20為20-20-20的大顆粒復(fù)合肥的處理組；T2將普通樹脂包膜復(fù)合肥(樹脂材料與用量同本發(fā)明實施例4，肥料養(yǎng)分同T1)和聚谷氨酸(用量同本發(fā)明實施例4直接摻混后使用，用量與普通肥料相同；Τ3使用本發(fā)明實施例4中由步驟(2)直接制得的含聚谷氨酸的無樹脂包膜復(fù)合肥，用量與普通肥料相同；Τ4使用依照本發(fā)明實施例4制備得到的含聚谷氨酸的樹脂包膜復(fù)合肥，用量與普通肥料相同；Τ5所用肥料與T4相同，但施用量較T4減少20%。本實施例中，保證Τ1、Τ2、Τ3、Τ4在施肥中氮磷鉀等養(yǎng)分施用量相同。采用小區(qū)試驗，每個處理3次重復(fù)，小區(qū)長Sm，寬3m，小區(qū)面積24m2，小區(qū)四周設(shè)置保護(hù)行。所得的數(shù)據(jù)如下表所示。
[0091]表1.各處理對水稻的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響
[0092]

【權(quán)利要求】
1.一種含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥，其特征在于，它從內(nèi)至外包括肥芯和樹脂包膜；其中，肥芯由主肥料、輔料與聚谷氨酸混合制備而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥，其特征在于，肥芯養(yǎng)分釋放期為1-10個月。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥，其特征在于， 當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的1/1000~5/1000，樹脂包膜厚度為0.1mm~0.3mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為I~2個月； 當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的5/1000~15/1000，樹脂包膜厚度為0.3mm~0.5mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為2~4個月； 當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的15/1000~25/1000，樹脂包膜厚度為0.5mm~0.7mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為4~7個月； 當(dāng)聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的25/1000~30/1000，樹脂包膜厚度為0.7mm~0.9mm時，肥芯養(yǎng)分釋放期為7~10個月。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥，其特征在于，所述的主肥料包括氮肥、磷肥和鉀肥中的任意一種或幾種的組合；所述的輔料為黃腐酸、木質(zhì)磺酸鈉、白云石、碳酸鈣粉、凹凸棒粉和硅藻土中的任意一種或幾種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥，其特征在于，所述聚谷氨酸為聚谷氨酸純品、聚谷氨酸鹽純品、包含聚谷氨酸的發(fā)酵培養(yǎng)物、聚谷氨酸溶液和含有聚谷氨酸的可濕性粉劑中的任意一種或幾種的組合；其中所述聚谷氨酸的平均分子量為5-3000KDa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥，其特征在于，所述的樹脂包膜中，所用樹脂為聚乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂和聚氨酯中的任意一種或幾種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥，其特征在于，聚谷氨酸質(zhì)量占肥芯總質(zhì)量的1%。-30%。，樹脂包膜層質(zhì)量占肥料總質(zhì)量的1% -10%。
8.權(quán)利要求1所述的含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥的制備方法，其特征在于，它包括如下步驟: (1)將主肥料、聚谷氨酸和輔料在攪拌機(jī)中混合均勻，通過傳送帶送入滾筒造粒機(jī)，制得肥芯； (2)將步驟(1)中所得的肥芯裝入流化床，使其處于流化狀態(tài)，通入熱空氣70°C-90°C;在轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)鼓流化床內(nèi)，將配置好的樹脂包膜液均勻的噴涂到肥料顆粒上；包膜液在熱空氣中蒸干，在肥芯表面形成樹脂包膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的含聚谷氨酸的樹脂包膜控釋肥的制備方法，其特征在于，所述的樹脂包膜液配方為將20g樹脂在125~135°C條件下溶于100~2000g的有機(jī)溶劑中，樹脂的分子量為I萬至10萬道爾頓，有機(jī)溶液為工業(yè)丙酮、雙酚A、工業(yè)石蠟油和二甲苯中的任意一種或幾種的組合。
【文檔編號】C05G3/00GK104163727SQ201410447178
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】馮小海, 徐虹, 許宗奇, 殷文鋒, 李莎 申請人:南京軒凱生物科技有限公司