一种水溶性磷铵肥料包裹剂及其制备方法与流程

1.本发明属于磷铵包裹技术领域，具体涉及一种水溶性磷铵肥料包裹剂及其制备方法。


背景技术：

2.目前我国磷复肥行业产能严重过剩，特别是磷铵企业竞争日益激烈，肥料外观品质越来越受到市场和肥料企业的重视。磷铵在生产、储存、运输过程中经常出现吸潮、泛白、光泽消退等问题，特别是在高温高湿天气，严重影响到市场销售。
3.目前磷铵通过包裹剂对肥料表面进行包裹，能初步改善肥料的防潮、结块、泛白等问题，但是传统的包裹剂为了达到较好分散性以及光泽性采用了大量的沥青和矿物油，并且使用十八胺作为防结块剂。沥青和矿物油在土壤中难以降解，长期使用会在土壤中聚集，污染土壤；十八胺是很好的防结块剂，但是容易与肥料反应形成铵盐，成为沥青的乳化剂，导致沥青更易吸附水分，失去光泽，同时十八胺在土壤环境中会形成亚硝酸盐，最终还是会污染环境。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明的目的提供一种水溶性磷铵包裹剂及其制备方法，解决传统磷铵包裹剂对环境的污染。将本发明制得的水溶性包裹剂用于磷铵肥料包裹，使肥料内外颜色一致，无色差，包附能力强，能耐光耐晒耐温，不褪色，不变色，同时该方法使用成本低，防结性能好，在肥料上包膜，肥料松散率达到90％以上，且能快速被生物降解，有利于环境保护。
5.为达到上述技术目的，本发明的技术方案为：
6.一种水溶性磷铵肥料包裹剂，其特征在于，包括如下重量份的组分：增塑改性聚乙烯醇10～20份、交联淀粉10～30份和水50～80份；所述增塑改性聚乙烯醇是增塑剂和聚乙烯醇热融合得到，所述交联淀粉是交联剂和淀粉在催化剂的作用下发生交联化反应得到，将增塑改性聚乙烯醇、交联淀粉和水搅拌混合均匀，制得水溶性磷铵肥料包裹剂。
7.所述增塑剂为甘油、乙二醇、丙三醇、甘露醇、山梨醇、季戊四醇、乙醇胺和尿素中的一种或两种以上的混合物。
8.所述交联剂为三氯氧磷、三偏磷酸钠、六偏磷酸盐、己二酸、柠檬酸和苹果酸中的一种或两种以上的混合物。
9.所述催化剂为氢氧化钠或碳酸钠。
10.水溶性磷铵肥料包裹剂的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
11.(1)增塑改性聚乙烯醇制备：采用熔融共混法，将聚乙烯醇和增塑剂按比例加入到高混机中，在80℃的温度下混合1h，冷却粉碎后即得粉状增塑改性聚乙烯醇；
12.(2)交联淀粉的制备：将淀粉用水配制成淀粉乳，加入占干淀粉质量的0.1-1％交联剂，用氢氧化钠或碳酸钠溶液调节ph至10-10.5，于30-50℃下反应1-2h后，经过离心、过
滤、水洗涤、干燥、粉碎、过筛后即得粉状交联淀粉；
13.(3)将上述制得的10～20份粉状增塑改性聚乙烯醇和10～30份粉状交联淀粉加入50～80份水中搅拌混合均匀，制得水溶性磷铵肥料包裹剂。
14.步骤(1)中增塑剂与聚乙烯醇的质量比为10-30：70-90。
15.步骤(2)中淀粉用水配制成淀粉乳的质量浓度为35-40％。
16.本发明提供的一种水溶性磷铵肥料包裹剂，采用价格便宜并且无毒、易降解并且成膜性能良好的高分子聚合成膜物质聚乙烯醇和高分子聚合成膜物质淀粉分别为主要原料，分别选择增塑剂和交联剂对其进行改性后制成可降解共聚物磷铵肥料包膜材料，通过包裹在肥料颗粒表面形成一层均匀致密的薄膜，能有效防止磷铵肥料结块，防结块效果较好，且本发明提供的水溶性磷铵肥料包裹剂与传统的油剂包裹相比，无残留，更加环保，也更适用于水溶性要求较高的产品。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
18.本发明中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。本发明中所用的实验材料如无特殊说明，均为市场购买得到。
19.一种水溶性磷铵肥料包裹剂及其制备方法，包裹剂包括如下重量份的组分：增塑改性聚乙烯醇10～20份、交联淀粉10～30份和水50～80份；所述增塑改性聚乙烯醇是增塑剂和聚乙烯醇热融合得到的，所述交联淀粉是交联剂和淀粉在催化剂的作用下发生交联化反应得到的。
20.本技术方案中的增塑改性聚乙烯醇和交联淀粉作为包裹剂的主要成分，在肥料表面形成包覆层。聚乙烯醇(pva)是一种可降解,水溶性及成膜性较好的多羟基聚合物。但是,由于pva熔点温度(200-250℃)与分解温度非常接近，目前均采用熔融共混对其增塑改性以降低其熔点。增塑剂中的氢键可与聚乙烯醇上氢键发生作用，破坏聚乙烯醇的氢键作用并降低分子链之间的相互作用，破坏结晶区域，提高体系流动性，从而降低体系熔点，达到改性的目的。交联改性淀粉是将含有二元或多元官能团的交联剂与淀粉分子上的羟基发生反应生成二醚键或二酯基等基团，或者是在交联剂的作用下不同淀粉分子羟基间联结在一起，从而将多个淀粉分子交叉连接起来，形成具有空间网状结构高聚物的方法。交联改性使淀粉具有紧密连接的三维网络结构，这些网络可以有效地阻止水分子的进入与迁移。
21.下面通过具体实施进行说明。
22.实施例1
23.本实施例提供了一种水溶性磷铵肥料包裹剂，包括如下重量份的组分：增塑改性聚乙烯醇10％、交联淀粉10％和水80％。制备方法如下：将70g聚乙烯醇和30g甘油-乙二醇(其中甘油与乙二醇重量比为4:1)复配增塑剂加入到高混机中，在80℃的温度下混合1h，冷却粉碎后即得粉状增塑改性聚乙烯醇；将马铃薯淀粉和水在反应釜中配制成36％淀粉乳，加入占干马铃薯淀粉质量的0.1％三氯氧磷，用0.1mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至10.5，于
45℃下反应1.5h后，经过离心、过滤、水洗涤、干燥、粉碎、过筛后即得粉状交联淀粉；称取10g增塑改性聚乙烯醇和10g改性淀粉溶于80g水中，搅拌混合均匀即得水溶性磷铵肥料包裹剂。
24.利用上述配方和工艺生产的水溶性磷铵肥料包裹剂，按照2kg/t肥的用量，在包衣机中包裹温度控制在70℃左右的磷铵肥料，从而得到包覆后的磷铵肥料。
25.实施例2
26.本实施例提供了一种水溶性磷铵肥料包裹剂，包括如下重量份的组分：增塑改性聚乙烯醇10％、交联淀粉30％和水60％。制备方法如下：将70g聚乙烯醇和30g尿素-三乙醇胺(其中尿素与三乙醇胺重量比为1:1)复配增塑剂加入到高混机中，在80℃的温度下混合1h，冷却粉碎后即得粉状增塑改性聚乙烯醇；将玉米淀粉用水配制成40％淀粉乳，加入占干玉米淀粉质量的1％三偏磷酸钠，用0.1mol/l的氢氧化钠溶液调节ph至10，于50℃下反应1.5h后，经过离心、过滤、水洗涤、干燥、粉碎、过筛后即得粉状交联淀粉；称取10g增塑改性聚乙烯醇和30g改性淀粉溶于60g水中，搅拌混合均匀即得水溶性磷铵肥料包裹剂。
27.利用上述配方和工艺生产的水溶性磷铵肥料包裹剂，按照2kg/t肥的用量，在包衣机中包裹温度控制在70℃左右的磷铵肥料，从而得到包覆后的磷铵肥料。
28.实施例3
29.本实施例提供了一种水溶性磷铵肥料包裹剂，包括如下重量份的组分：增塑改性聚乙烯醇20％、交联淀粉10％和水70％。制备方法如下：将90g聚乙烯醇和10g甘油-山梨醇(其中甘油与山梨醇重量比为1:1)复配增塑剂加入到高混机中，在80℃的温度下混合1h，冷却粉碎后即得粉状增塑改性聚乙烯醇；将木薯淀粉用水配制成35％淀粉乳，加入占木薯干淀粉质量的0.5％六偏磷酸钠，用0.05mol/l的碳酸钠溶液调节ph至10.5，于30℃下反应2h后，经过离心、过滤、水洗涤、干燥、粉碎、过筛后即得粉状交联淀粉；称取20g增塑改性聚乙烯醇和10g改性淀粉溶于70g水中，搅拌混合均匀即得水溶性磷铵肥料包裹剂。
30.利用上述配方和工艺生产的水溶性磷铵肥料包裹剂，按照2kg/t肥的用量，在包衣机中包裹温度控制在70℃左右的磷铵肥料，从而得到包覆后的磷铵肥料。
31.实施例4
32.本实施例提供了一种水溶性磷铵肥料包裹剂，包括如下重量份的组分：增塑改性聚乙烯醇20％、交联淀粉30％和水50％。制备方法如下：将80g聚乙烯醇和20g甘露醇-季戊四醇(其中甘露醇与季戊四醇重量比为1:1)复配增塑剂加入到高混机中，在80℃的温度下混合1h，冷却粉碎后即得粉状增塑改性聚乙烯醇；将红薯淀粉用水配制成35％淀粉乳，加入占红薯干淀粉质量的0.1％三氯氧磷，用0.05mol/l的碳酸钠溶液调节ph至10，于50℃下反应2h后，经过离心、过滤、水洗涤、干燥、粉碎、过筛后即得粉状交联淀粉；称取20g增塑改性聚乙烯醇和30g改性淀粉溶于50g水中，搅拌混合均匀即得水溶性磷铵肥料包裹剂。
33.利用上述配方和工艺生产的水溶性磷铵肥料包裹剂，按照2kg/t肥的用量，在包衣机中包裹温度控制在70℃左右的磷铵肥料，从而得到包覆后的磷铵肥料。
34.对比例1
35.取市售云南某厂使用传统包裹剂包裹的磷铵。
36.对比例2
37.取云南某厂未使用包裹剂包裹的磷铵。
38.将实施例1-4制备得到的包裹剂与对比例1-2分别测量其防结效果和防潮效果。
39.防结效果评价方法：将包裹后的肥料分别置于4个压力套筒中(每一份肥料装4个压力套筒进行平行实验)，用压力机对压力套筒施加200n的初始压力并固定。将固定好的压力套筒放入温度为55℃、相对湿度为65％的恒温恒湿箱中保存24h，拆开压力套筒将成型的肥料置于破碎压力机上，测定其破碎压力(破碎压力越小，表明防结效果越好)。
40.防潮效果评价方法：分别称量15个100ml空烧杯质量(m1)，称取肥料样品质量(m2)，分别装入对应的烧杯中(每一份肥料装入3个烧杯中进行平行实验)。将称好的肥料样品放置在温度为40℃、相对湿度为80％的恒温恒湿箱中保存24h，期间每隔4h称量一次烧杯的质量(记为m3)。计算肥料吸湿率：吸湿率＝(m3-m2-m1)/m2*100％(吸湿率越小，表明防潮效果越好)。
41.各测量结果如下表所示：
[0042][0043]
由上表统计的测量数据可知，显然经过本发明技术方案提供的一种水溶性磷铵肥料包裹剂包裹后的磷铵肥料，其防结效果和防潮效果更好。