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聚氨酯类包膜工艺简介

(2018-01-16 09:12:26)
分类: 肥料专业

  不同包膜肥料采用包膜方式不同。硫包衣或钙镁磷肥包裹尿素采用熔融硫磺喷涂到尿素颗粒表面,辅以微晶石蜡封装包裹;醇酸树脂包膜肥料采用多元醇 +多元酸缩聚成聚酯,通过喷涂反应固化;聚烯烃包膜肥料通过聚烯烃熔融于有机溶剂制备包膜液,喷涂于肥料颗粒表面相分离成膜;聚合物乳液包膜肥料通过苯乙烯与丙烯酸酯等单体在水相中聚合成乳液,喷涂包裹制备包膜肥料;聚氨酯包膜肥料通过异氰酸酯与多元醇发生聚合反应,在肥料颗粒表面直接反应制备包膜肥料。
    聚合物包膜肥料优点是聚氨酯反应成膜,在包膜率较低情况下可得到结构良好的控释膜层。缺点是直接反应成膜过程涉及化学反应,异氰酸酯能与醇、铵、水、酚、羧酸、酰胺、脲、氨基甲酸酯等多重物质反应,反应速度受温度、分子量和官能度等因素影响大,工艺条件控制因素较多,工艺要求高。
    聚氨酯属逐步加成聚合反应,无副产物,根据反应物官能度不同可生成线型或体型结构聚氨酯,高温时有次级反应发生。聚氨酯反应成膜过程中有化学反应,成膜反应受反应物性能和反应条件影响,反应产物结构和性能决定膜层结构性能,受包膜工艺条件影响,控释性能由聚氨酯反应产物膜结构和膜层稳定性决定。
    聚合物包膜主要存在四大问题。包膜工艺复杂,一般间隔添加包膜材料,采取每喷吐一次反应物,间隔一段时间使其固化反应完全,如此反复3-6次;不能保证混合均匀性,反应物采用分别滴加或喷涂,依靠肥料颗粒的流化碰撞而混合,混合均匀性难以控制;包膜材料主要包括蓖麻油和大豆油等,反应可调控性有待优化;为实现连续化生产,采用转鼓作为包膜设备,控制不当聚氨酯反应固化瞬间容易造成颗粒粘连,损坏膜层。
    对此,研究所拟开发连续喷涂反应物包膜技术,筛选生物基多元醇和聚醚多元醇代替蓖麻油等反应物,采用预混合或制备聚氨酯预聚体的方案调控聚氨酯反应,开发连续喷动床作为包膜设备。
    通过研究取得一些技术创新,筛选的专用包膜材料反应快速,解决连续包膜中粘连问题,该材料既适用于连续化包膜操作,又可得到控释性能稳定可靠的包膜肥料;开发的新型喷动床包膜设备既可保障包膜操作连续化进行,又使颗粒能够很好流化;单套设备产能高,年生产能力超过2万吨;突破缓控释肥料制造技术瓶颈,实现了“大产能、连续化、自动化”目标,技术水平达到国际领先,为我国缓控释肥料产业技术升级提供了科技支撑。

聚氨酯类包膜材料. 这类包膜材料是在肥料表面直接以聚异氰基和多元醇反应生成的树脂包膜,形成了抗磨损的包膜材料。

在大田中可以使肥料养分缓慢水解与释放,保持土壤对养分离子具有较高的吸附量,并抑制氮素养分的淋失、挥发和损失,从而达到保持肥料氮素养分较长时间缓慢供应的目标。施入土壤后不会造成任何残留物污染,对环境友好。其缓释程度可通过调节包裹层的组成及结构而改变。

聚氨酯包膜控释肥料及其制备方法。

聚氨酯包膜控释肥料是按照下述方法制备得到的:

1)将颗粒肥料置于带有若干个抄板的水平转鼓中,进行预热;

2)将组成聚氨酯包膜液的原料a)或b)通过喷嘴滴落或注入到肥料表面,形成预涂层;

3)将组成聚氨酯包膜液的原料同时涂布于颗粒肥料的预涂层上,待所述聚氨酯包膜液固化后重复涂布2-10次,得到所述聚氨酯包膜控释肥料;

所述组成聚氨酯包膜液的原料为下述a)和b),所述a)包括含有2-6个羟基的醇,所述b)为至少含有两个异氰酸根的异氰酸酯。通过预涂布层的引入,延长了包膜肥料的养分控释期;同时由于预涂布层是由聚氨酯包膜液的原料之一制成,简化了工艺操作。

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