專利名稱：一種大量元素水溶肥料防結塊劑及其制備與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種肥料防結塊劑及制備，尤其涉及一種用于大量元素水溶肥料的防結塊劑及制備方法。
背景技術：
大量元素水溶肥料，具有養(yǎng)分含量高、易于作物吸收、見效快、施用方便的優(yōu)點，既可隨水沖施，也與滴灌、噴灌等節(jié)水設施相結合，達到節(jié)水、節(jié)肥、省工、增產的效果，可廣泛應用于各種作物，應用前景廣闊。但大量元素水溶肥料主要由粒狀或粉狀無機鹽組成，在高溫、高濕以及外界壓力增大條件下極易結塊。對已結塊的肥料在施用前需要進行破碎，這給農民施用上帶來了極大不便，已嚴重影響了大量元素水溶肥料在農業(yè)上的應用。為了防止結塊，工藝上通常采用低濕度環(huán)境下包裝、制造大而均勻的球形顆粒、降低貯存壓力等措施。此外，向晶體中添加少量防結塊劑也可達到理想的效果，常用的防結塊劑有(1)惰性型防結塊劑(CN 200410011417A,2006)如滑石粉、高嶺土、膨潤土等可吸收顆粒表面水分，防止晶橋的形成；(2)表面活性劑型防結塊劑(CN 101199921A,2008)如十二烷基苯磺酸鈉、脂肪胺、脂肪醇聚氧乙烯醚、0P-10等，該類防結塊劑通過降低顆粒表面溶液的表面張力從而降低毛細管吸附力來達到防結塊的效果。( 高分子-表面活性劑型防結塊劑(英國專利1109665A，1968)，高分子增溶于表面活性劑濃溶液形成的聚集體中可取得比單一表面活性劑體系更好的結果；(4)惰性物-表面活性劑復合型防結塊劑，該類防結塊劑將機械隔離和降低表面張力的方法結合，提高了防結塊能力；(5)疏水性物質防結塊劑(CN 1467186A，2002)，如石蠟、柴油、有機硅、脂肪酸等，可以在結晶表面形成一層抗水層，具有一定的防結塊作用。然而以上幾種防結塊劑各有不足之處成本偏高，添加工藝復雜，作為防結塊劑的有機化合物不易降解，長期使用易造成土壤污染，如石蠟、聚乙烯及脂肪胺類表面活性劑等。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種針對大量元素水溶肥料的防結塊劑及其制備方法。該防結塊劑能有效防止水溶肥料結塊，水溶性好，可降解并且制備工藝簡單，無需外加溶劑，適于大批量生產。本發(fā)明還提供應用該防結塊劑制備大量元素水溶肥料的方法。術語說明大量元素水溶肥料，是以大量元素氮、磷、鉀為主要成分，添加適量微量元素的液體或固體水溶肥料。水溶性的復混肥，是指含有氮、磷、鉀中兩種或三種的水溶肥料。平均聚合度，是衡量聚合物分子大小的指標。以大分子鏈上所含重復單元數(shù)目的平均值，以η表示；以結構形態(tài)的同系物的混合物所組成，因此聚合度是統(tǒng)一計平均值。
本發(fā)明的技術方案如下一種水溶肥料防結塊劑，是由表面活性劑、聚合物和水按質量比12 20 2 4 100復配而成，所述表面活性劑是C12 C18烷基苯磺酸的鈉鹽或鉀鹽，所述聚合物是交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮，平均聚合度35，000 45，000。上述的水溶肥料防結塊劑復配溶液經干燥后為防結塊劑干品。所述表面活性劑優(yōu)選烷基苯磺酸的鈉鹽，進一步優(yōu)選的，所述表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉，十四烷基苯磺酸鈉或十六烷基苯磺酸鈉。優(yōu)選的，所述水是去離子水。優(yōu)選的，所述交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮平均聚合度40，000。根據(jù)本發(fā)明，所述水溶肥料防結塊劑的制備方法，步驟如下按質量比將烷基苯磺酸鹽和交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮分別加入到60°C 80°C的去離子水中，并在60°C 80°C溫度下攪拌20 25min，制成澄清均一的膠體液，得防結塊劑溶液。表面活性劑在水溶液中聚集形成大量膠束，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮被增溶在膠束的疏水內核中。進一步的，將上述方法制得的防結塊劑溶液，于90°C 100°C干燥，制得防結塊劑
丁口
卞 PFt ο本發(fā)明水溶肥料防結塊劑的應用，用于顆粒狀或粉狀的大量元素水溶肥料中防止結塊。其中，防結塊劑干品用量占水溶肥料的質量比為0. 0.2%。防結塊劑溶液用量， 以防結塊劑中表面活性劑與聚合物的質量之和計，占水溶肥料的質量比為0. 0. 2%。根據(jù)本發(fā)明，所述水溶肥料防結塊劑的應用，將水溶肥料防結塊劑溶液霧化后噴涂到顆粒狀水溶肥料表面，80°C 100°C干燥5 7分鐘，防結塊劑溶液中表面活性劑和聚合物即可形成針狀結晶均勻分布在肥料顆粒中。根據(jù)本發(fā)明，所述水溶肥料防結塊劑的應用，所述防結塊劑溶液干燥后的防結塊劑干品直接加入到粉狀水溶肥料中摻混均勻。根據(jù)本發(fā)明，所述水溶肥料防結塊劑的應用，其中水溶肥料為水溶性的復混肥。作為一種優(yōu)選的方式，本發(fā)明提供以下防結塊劑的涂覆方法將顆粒狀水溶肥料置入包膜機中加熱至60°C 80°C ；然后包膜機以45 60轉 /分轉動，將所述水溶肥料防結塊劑溶液霧化后噴涂到包膜機內的肥料顆粒表面，同時將包膜機內的肥料加熱到80°C 100°C進行干燥，停止噴涂后繼續(xù)加熱80°C 100°C干燥5 7分鐘。防結塊劑溶液中表面活性劑和聚合物即可形成針狀結晶均勻分散在肥料顆粒中。本發(fā)明防結塊劑的成分均為生物可降解材料，從而保證了防結塊劑的可降解性。 制備過程中，用膠束增溶的方法得到了均一的表面活性劑和聚合物復配溶液。用于包覆肥料時，經包膜機干燥后表面活性劑和聚合物能牢固地吸附在肥料顆粒表面，一方面形成疏水層，使水在顆粒上的接觸角增大，從而減緩吸濕性。另一方面，表面活性劑溶于水后，定量排布在固-液界面上，可抑制晶體的溶解與重結晶，減弱顆粒間的粘結力。交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮具有很強的膨脹性能和與多類物質的絡合能力，吸水時無形成凝膠傾向，具有很高的毛細管活性及水合能力，比表面積大(平均為1.25平方米/克)，具有顯著的吸水性。因此當肥料因各種因素接觸到環(huán)境中水分后，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮會優(yōu)先吸水并迅速膨脹，由膨脹產生的內部壓力會克服肥料結塊的強度，從而避免結塊或使結塊崩解(如圖1所示)。
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防結塊劑干品直接加入到粉狀水溶肥料中摻混均勻，綜合表面活性劑降低表面張力和交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮的崩解性能，從而起到防結塊的作用。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)良效果如下1、本發(fā)明克服了傳統(tǒng)防結塊劑不可降解帶來的二次污染問題，采用了生物可降解型材料，得到可降解的防結塊劑，并且在水中極易溶解。2、本發(fā)明防結塊劑制備簡單，價格便宜、防結塊效果好，具有廣闊的應用前景。3、本發(fā)明防結塊劑應用時添加到肥料中的工藝簡單，用量少，特別適用于大量元素水溶性肥料的防結塊。


圖1是防結塊劑的防結塊原理示意圖。A是包覆防結塊劑的肥料顆粒吸潮前的顆粒間性狀，B是包覆防結塊劑的肥料顆粒吸潮后的顆粒間性狀。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明做進一步說明，但不僅限于此。實施例中所用原料說明如下交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮(平均聚合度40，000)為白色粉末狀固體，其不含水的玻璃化轉化溫度為175°C，由濟南海普化工有限公司購得。各種烷基苯磺酸鈉鹽均為工業(yè)純度白色粉末，由濟南藍宇科貿有限公司購得。實施例中所用水均為去離子水。采用的反應釜、包膜機等設備均為常規(guī)設備。實施例中所用肥料是養(yǎng)分含量50% (N-P2O5-K2O, 20-10-20)的水溶肥料。實施例1-4防結塊劑的應用中防結塊劑用量為0. 1%，是以不含水的防結塊劑干品計，即防結塊劑中表面活性劑與聚合物的質量之和與水溶肥料的質量比。實施例1 在反應釜中加水1000kg，加熱至76°C并在攪拌下加入十二烷基苯磺酸鈉180kg， 交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮20kg，保溫76°C攪拌20min，過濾后獲得含防結塊劑的溶液。應用將含防結塊劑的溶液送至雙流體噴嘴或噴頭組，并將其霧化后噴涂到包膜機中70°C的肥料顆粒上，包膜機以50轉/分轉動，防結塊劑用量為0. 1%，同時將包膜機內的肥料加熱到80°C 100°C進行加熱干燥，停止噴涂后繼續(xù)加熱干燥5分鐘，防結塊劑溶液中表面活性劑和聚合物即可形成針狀結晶均勻分散在肥料顆粒中。冷卻后出料、包裝。實施例2:在反應釜中加水1000kg，加熱至73°C并在攪拌下加入十四烷基苯磺酸鈉170kg， 交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮20kg，保溫73°C攪拌22min，過濾后獲得防結塊劑的溶液。應用將防結塊劑溶液送至雙流體噴嘴并將其霧化后噴涂到包膜機中75°C的肥料顆粒上，包膜機以50轉/分轉動，防結塊劑用量為0. 1%，同時將包膜機內的肥料加熱到 80°C 100°C進行加熱干燥，停止噴涂后繼續(xù)加熱干燥5分鐘。冷卻后出料、包裝。實施例3 在反應釜中加水1000kg，加熱至70°C并在攪拌下加入十六烷基苯磺酸鈉165kg， 交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮25kg，保溫70°C攪拌20min，過濾后得含防結塊劑的溶液。
應用將防結塊劑溶液送至噴頭組，將其霧化后噴涂到包膜機中65°C的肥料顆粒上；包膜機以60轉/分轉動，防結塊劑用量為0. 1%，同時將包膜機內的肥料加熱到80°C 100°C進行加熱干燥，停止噴涂后繼續(xù)加熱干燥5分鐘，冷卻后出料、包裝。實施例4 在反應釜中加水1000kg，加熱至65°C并在攪拌下加入十四烷基苯磺酸鈉160kg， 交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮30kg，保溫65°C攪拌25min，過濾后獲得防結塊劑溶液。應用將防結塊劑溶液送至雙流體噴嘴并將其霧化后噴涂到包膜機中80°C的肥料顆粒上，包膜機以55轉/分轉動，防結塊劑用量為0. 1%，同時將包膜機內的肥料加熱到 80°C 100°C進行加熱干燥，停止噴涂后繼續(xù)加熱干燥5分鐘。冷卻后出料、包裝。實施例5 在反應釜中加水1000kg，加熱至70°C并在攪拌下加入十四烷基苯磺酸鈉160kg， 交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮30kg，保溫70°C攪拌20min，過濾后得防結塊劑的溶液，加熱95°C干燥成固體顆粒。應用將防結塊劑固體顆粒與肥料均勻摻混，防結塊劑占肥料的質量比為0. 1%， 然后出料、包裝。防結塊效果實驗實施例1-5及普通惰性防結塊劑(山東富源精細化工有限公司產)處理過的產品作為對照。防結塊劑占肥料的質量比均為0.1% (以防結塊劑干品計)。將防結塊處理后的肥料用封口塑料袋封裝，每包500g，模擬生產貯存，6層堆放， 上壓350kg重物，30天、60天后分別測定防結塊率。測試方法將肥料包側面向下從1. 5m 高處自由落體至堅硬平面上，正反摔兩次；拆包后用孔徑為30目的曬網進行篩分，篩分強度和頻率基本保持一致，篩上殘留的即為結塊產品；假設結塊肥料重量為a，每包肥料總重為b，則防結塊率為c= (b-a)/bX 100%，然后將每包肥料的防結塊率加權平均，防結塊率越高表明防結塊效果越好。防結塊實驗結果表明本發(fā)明的防結塊劑要比普通防結塊劑的防結塊率提高10-14 個百分點，在性能上顯著優(yōu)于普通的肥料防結塊劑。表1不同處理的肥料防結塊率
權利要求
1.一種水溶肥料防結塊劑，其特征在于是由表面活性劑、聚合物和水按質量比12 20 2 4 100復配而成，所述表面活性劑是C12 C18烷基苯磺酸的鈉鹽或鉀鹽，所述聚合物是交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮，平均聚合度35，000 45，000。
2.根據(jù)權利要求1所述的水溶肥料防結塊劑，其特征在于所述表面活性劑為烷基苯磺酸的鈉鹽。
3.根據(jù)權利要求1所述的水溶肥料防結塊劑，其特征在于所述表面活性劑是十二烷基苯磺酸鈉，十四烷基苯磺酸鈉或十六烷基苯磺酸鈉。
4.根據(jù)權利要求1所述的水溶肥料防結塊劑，其特征在于所述交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮平均聚合度40，000。
5.根據(jù)權利要求1 4任一項所述的水溶肥料防結塊劑的制備方法，步驟如下 按質量比將烷基苯磺酸鹽和交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮分別加入到60°C 80°C的去離子水中，并在60°C 80°C溫度下攪拌20 25min，制成澄清均一的膠體溶液，得到防結塊劑溶液。
6.根據(jù)權利要求5所述的水溶肥料防結塊劑的制備方法，其特征在于進一步的，將所制得的防結塊劑溶液，于90°C 100°C干燥，制得防結塊劑干品。
7.權利要求1 4任一項所述水溶肥料防結塊劑的應用，用于顆粒狀或粉狀的大量元素水溶肥料中防止結塊。
8.權利要求1 4任一項所述水溶肥料防結塊劑的應用，將水溶肥料防結塊劑溶液霧化后噴涂到顆粒狀水溶肥料表面，以80°C 100°C干燥5 7分鐘。
9.如權利要求8所述的水溶肥料防結塊劑的應用，其特征在于將顆粒狀水溶肥料置入包膜機中加熱至60°C 80°C ；然后包膜機以45 60轉/分轉動，將所述水溶肥料防結塊劑溶液霧化后噴涂到包膜機內的肥料顆粒表面，同時將包膜機內的肥料加熱到80°C 100°C 進行干燥，停止噴涂后繼續(xù)加熱80°C 100°C干燥5 7分鐘。
10.權利要求1 4任一項所述水溶肥料防結塊劑的應用，所述防結塊劑溶液干燥后的防結塊劑干品直接加入到粉狀水溶肥料中摻混均勻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大量元素水溶肥料防結塊劑及其制備與應用，防結塊劑是由表面活性劑、聚合物和水按質量比12～20∶2～4∶100復配而成，所述表面活性劑是C12～C18烷基苯磺酸的鈉鹽或鉀鹽，所述聚合物是交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮；本發(fā)明防結塊劑用于顆粒狀或粉狀的大量元素水溶肥料中防止結塊。本發(fā)明利用生物可降解型材料交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮的崩解性質，提高了肥料的防結塊性能，克服了普通高聚物防結塊劑由于不能被生物降解而產生的白色污染，且價格便宜、用量省。
文檔編號C05G3/00GK102153408SQ20111006105
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權日2011年3月15日
發(fā)明者劉兆輝, 宋效宗, 徐鈺, 林海濤, 江麗華, 沈玉文, 王梅, 石璟, 譚德水, 鄭福麗, 高新昊 申請人:山東省農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所