本發(fā)明屬于農(nóng)用肥料研發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊的制備方法。

背景技術(shù)：

水溶性肥料(watersolublefertilizer，簡稱wsf)，是一種可以完全溶于水的多元復(fù)合肥料，它能迅速地溶解于水中，更容易被作物吸收，而且其吸收利用率相對較高。水溶肥比一般復(fù)合肥養(yǎng)分含量高，用量相對較少，直接沖施極易造成燒苗傷根、苗小苗弱等現(xiàn)象；由于水溶肥速效性強(qiáng)，難以在土壤中長期存留，少量多次是最重要的施肥原則，符合植物根系不間斷吸收養(yǎng)分的特點(diǎn)，減少一次性大量施肥造成的淋溶損失。因此考慮微囊化進(jìn)行緩控釋放，以實(shí)現(xiàn)較好控制肥料養(yǎng)分的釋放速度，提高化肥利用率，有效防止肥料養(yǎng)分的流失，從而達(dá)到減少施肥次數(shù)，延長肥效期。

尿素是其中一種水溶性氮肥，屬中性速效肥料。尿素在土壤中不殘留任何有害物質(zhì)，長期施用沒有不良影響。畜牧業(yè)可用作反芻動(dòng)物的飼料。但在造粒中溫度過高會(huì)產(chǎn)生少量縮二脲，又稱雙縮脲，對作物有抑制作用。我國規(guī)定肥料用尿素縮二脲含量應(yīng)小于0.5％?？s二脲含量超過1％時(shí)，不能做種肥、苗肥和葉面肥，其他施用期的尿素含量也不宜過多或過于集中。尿素是有機(jī)態(tài)氮肥，經(jīng)過土壤中的脲酶作用，水解成碳酸銨或碳酸氫銨后，才能被作物吸收利用。因此，尿素要在作物的需肥期前4～8天施用。目前作為農(nóng)用肥，尿素多為直接造粒使用，在高溫下易產(chǎn)生雙縮脲反應(yīng)。因此尿素的緩控釋制劑已經(jīng)成為了肥料界研究領(lǐng)域中新的熱點(diǎn)。

緩/控釋肥料技術(shù)是一種通過控制活性物質(zhì)釋放速率，并延長其作用時(shí)間來提高活性物利用率的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于日化、醫(yī)藥、化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。隨著國內(nèi)外緩/控釋肥料技術(shù)迅速發(fā)展，緩/控釋肥料也很快引起了各國科研人員的關(guān)注，許多國家都非常重視緩/控釋肥料的發(fā)展。目前制備的緩/控釋肥料多采用以尿素為核心，利用包裹造粒技術(shù)制成含有多種營養(yǎng)元素的顆粒復(fù)合肥。但由于尿素是高水溶性肥料，目前商用的尿素緩/控釋肥料依然存在如性能不理想和難降解等問題。以尿素為研究對象，通過微膠囊技術(shù)來制備新型的尿素緩/控釋肥料，開發(fā)出一種能夠提高氮素利用率、成本低、可生物降解和對環(huán)境友好的功能性肥料的制備工藝，這對尿素利用率的提高以及我國傳統(tǒng)肥料的改進(jìn)具有重要的意義。

微囊化可在貯存或運(yùn)輸過程中減少或防止芯材的揮發(fā)，降低損耗；通過微囊化技術(shù)使芯材的物理和化學(xué)性質(zhì)得以改變，提高產(chǎn)品質(zhì)量和適應(yīng)范圍；防止環(huán)境因素(氧、酸性堿性物質(zhì)的ph值、光熱、水分濕度及其他物質(zhì)等)對芯材的破壞，有效地控制對芯材的釋放速度，在一定時(shí)間內(nèi)保持體系中芯材有效含量或濃度，更持久的發(fā)揮微膠囊的功效，最終達(dá)到：避免藥物使用過量，減少不良反應(yīng)；屏蔽芯材的異味；安全性能提升，減少藥物活性組分間的相互反應(yīng)；阻止光誘發(fā)的反應(yīng)發(fā)生，減小氧化變質(zhì)可能性；避免失去其本身的性質(zhì)而導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)，從而達(dá)到保護(hù)芯材的目的。同時(shí)原料容易處理、混合均勻、分散性好等特點(diǎn)也是微膠囊化的優(yōu)勢。微囊化的水溶性肥料不僅可以更好的運(yùn)輸儲(chǔ)藏，還可以通過緩釋提高利用率。

國內(nèi)外制備尿素緩釋肥主要是將殼聚糖與肥料結(jié)合起來，但大多是以包膜混合的形式。目前尿素微囊的制備主要以以殼聚糖、明膠、阿拉伯膠等水溶性高分子材料為壁材，采用乳化-化學(xué)交聯(lián)法制備尿素微膠囊。但由于尿素與殼聚糖在溶液中都是帶正電性，形成乳液后會(huì)有一部分殼聚糖與尿素分離；此外，加入戊二醛等交聯(lián)劑交聯(lián)引起的微膠囊內(nèi)部截留體積的減少，交聯(lián)劑濃度的增加，交聯(lián)點(diǎn)之間的分子距離減少，這反過來會(huì)降低微膠囊內(nèi)部的截留體積，可以容納尿素也就越少，因此，以殼聚糖為壁材制備所得微膠囊載肥率偏低(10-20％)。以明膠和阿拉伯膠為壁材制備的尿素微囊，載肥率大(可達(dá)60-70％)，但由于明膠和阿拉伯膠的溶脹特性，在施肥36-48h左右產(chǎn)生突釋，釋肥率>90％，緩釋效果不佳。

以脂溶性高分子材料為壁材，水溶性化肥為芯材，采用復(fù)聚法制備w/o型微囊，得到的水性溶肥微囊具有載藥量大(60-80％)，緩釋效果好，方便施用及貯存等優(yōu)點(diǎn)。

纖維素脂肪酸酯具有加工溫度低，抗沖擊強(qiáng)度大，非極性溶劑溶解性能優(yōu)良，與疏水性聚合物有很大的相容性，在不需要增塑劑的情況下即能模塑成型的優(yōu)點(diǎn)，而且在自然環(huán)境中具有可生物降解性，因而作為微囊壁材，有著明顯的優(yōu)勢。同時(shí)，纖維素脂肪酸酯對土壤有很好的粘附性，以纖維素脂肪酸酯作為壁材，不僅保障了化肥的緩釋效果，還能確保了減少肥料的流失，提高利用效率。

高聚物的分子量只有達(dá)到某數(shù)值后，才能表現(xiàn)出一定的物理性能。但當(dāng)大到某程度后，分子量再增加，除其它性能繼續(xù)再增加外，機(jī)械強(qiáng)度變化不大。由于隨著分子量的增加，聚合物分子間的作用力也相應(yīng)增加，使聚合物高溫流動(dòng)粘度也增加，這給加工成型帶來一定的困難。因此，聚合物的分子量大小，應(yīng)兼顧使用和加工兩方面的要求。對具有熱塑性的纖維素酯而言，分子量分布以窄為宜；若分布寬，小分子的組分含量高，這對加工性能和機(jī)械強(qiáng)度都不利。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明采用機(jī)械活化固相酯化法制備纖維素酯，得到的產(chǎn)品與傳統(tǒng)液相法制備的纖維素酯相比較而言，具有分子量較小，分子量分布窄等特點(diǎn)，作為壁材制備水溶性化肥微囊，有其一定的優(yōu)越性。制備的微囊顆粒均勻，載肥量大，有效成分釋放平穩(wěn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊的制備方法，包括如下步驟：

(1)先將水溶性肥料溶于15％阿拉伯膠溶液，得到水相；

(2)再將機(jī)械活化纖維素酯溶于有機(jī)溶劑，得到油相；

(3)將步驟(1)中得到的水相和步驟(2)得到的油相混合，加入表面活性劑，攪拌，制得微乳液；

(4)在500-800r/min轉(zhuǎn)速下，將步驟(3)得到的微乳液均勻滴入2％聚乙烯醇溶液中，然后置于室溫下攪拌20-30min后，再逐步升溫至55℃；

(5)繼續(xù)攪拌40-60min后，停止攪拌，抽濾，將所得濾渣在50℃真空干燥，即得到纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊。

作為優(yōu)選，步驟(1)中所述的水溶性肥料為碳酸氫銨、尿素、硝酸銨、氨水、氯化銨、硫酸銨、五氧化二磷、氯化鉀、硫酸鉀和硝酸鉀中的至少一種。

作為優(yōu)選，步驟(1)中水溶性肥料與15％阿拉伯膠溶液的質(zhì)量體積比為1：10-20。

作為優(yōu)選，步驟(2)中機(jī)械活化纖維素酯與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為1：5-20。

作為優(yōu)選，步驟(1)中水溶性肥料與步驟(2)中機(jī)械活化纖維素酯的質(zhì)量比為1：2-5。

作為優(yōu)選，所述的機(jī)械活化纖維素酯為機(jī)械活化纖維素乙酸丁酸酯、機(jī)械活化纖維素乙酸正辛酸酯或機(jī)械活化纖維素乙酸月桂酸酯。

作為優(yōu)選，所述的有機(jī)溶劑為氯仿或二氯甲烷。

作為優(yōu)選，步驟(3)中的表面活性劑為吐溫或司盤，其加入量為水相和油相質(zhì)量的5-20％。

作為優(yōu)選，步驟(3)中攪拌的轉(zhuǎn)速為3000-4000r/min。

作為優(yōu)選，步驟(4)中所述的微乳液與2％聚乙烯醇溶液的質(zhì)量比為1-20:200-400；所述的2％聚乙烯醇溶液中包含有機(jī)硅油，其質(zhì)量百分比為0.25-0.5％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明的的方法以機(jī)械活化纖維素脂肪酸酯為壁材，制備水溶性化肥微膠囊，此方法可在貯存或運(yùn)輸過程中減少或防止水溶性肥的揮發(fā)及吸濕，降低損耗；防止環(huán)境因素(雨水、土壤成份)造成水溶性肥的流失，并能有效地控制水溶性肥的釋放速度，在一定時(shí)間內(nèi)保持體系中水溶性肥的有效含量，更持久的發(fā)揮施肥效果。囊材為生物可降解性材料，對環(huán)境無污染。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。在不背離本發(fā)明精神和本質(zhì)的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1：

一種纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊的制備方法，包括如下步驟：

(1)先將水溶性肥料溶于15％阿拉伯膠溶液，得到水相；所述的水溶性肥料為尿素；所述的水溶性肥料與15％阿拉伯膠溶液的質(zhì)量體積比為1：10；

(2)再將機(jī)械活化纖維素酯溶于有機(jī)溶劑，得到油相；所述的機(jī)械活化纖維素酯與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為1：5；所述的機(jī)械活化纖維素酯為機(jī)械活化纖維素乙酸丁酸酯；所述的有機(jī)溶劑為氯仿；

(3)將步驟(1)中得到的水相和步驟(2)得到的油相混合，加入表面活性劑，攪拌，制得微乳液；所述的表面活性劑為吐溫或司盤，其加入量為水相和油相質(zhì)量的5％；所述的攪拌的轉(zhuǎn)速為3000r/min；步驟(1)中水溶性肥料與步驟(2)中機(jī)械活化纖維素酯的質(zhì)量比為1：2；

(4)在500r/min轉(zhuǎn)速下，將步驟(3)得到的微乳液均勻滴入2％聚乙烯醇溶液中，然后置于室溫下攪拌20min后，再逐步升溫至55℃；所述的微乳液與2％聚乙烯醇溶液的質(zhì)量比為1:200；所述的2％聚乙烯醇溶液中包含有機(jī)硅油，其質(zhì)量百分比為0.25％；

(5)繼續(xù)攪拌40min后，停止攪拌，抽濾，將所得濾渣在50℃真空干燥，即得到纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊。

實(shí)施例2：

一種纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊的制備方法，包括如下步驟：

(1)先將水溶性肥料溶于15％阿拉伯膠溶液，得到水相；所述的水溶性肥料為氯化鉀；所述的水溶性肥料與15％阿拉伯膠溶液的質(zhì)量體積比為1：20；

(2)再將機(jī)械活化纖維素酯溶于有機(jī)溶劑，得到油相；所述的機(jī)械活化纖維素酯與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為1：20；所述的機(jī)械活化纖維素酯為機(jī)械活化纖維素乙酸正辛酸酯；所述的有機(jī)溶劑為二氯甲烷；

(3)將步驟(1)中得到的水相和步驟(2)得到的油相混合，加入表面活性劑，攪拌，制得微乳液；所述的表面活性劑為吐溫或司盤，其加入量為水相和油相質(zhì)量的20％；所述的攪拌的轉(zhuǎn)速為4000r/min；步驟(1)中水溶性肥料與步驟(2)中機(jī)械活化纖維素酯的質(zhì)量比為1：5；

(4)在800r/min轉(zhuǎn)速下，將步驟(3)得到的微乳液均勻滴入2％聚乙烯醇溶液中，然后置于室溫下攪拌30min后，再逐步升溫至55℃；所述的微乳液與2％聚乙烯醇溶液的質(zhì)量比為1:400；所述的2％聚乙烯醇溶液中包含有機(jī)硅油，其質(zhì)量百分比為0.5％；

(5)繼續(xù)攪拌60min后，停止攪拌，抽濾，將所得濾渣在50℃真空干燥，即得到纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊。

實(shí)施例3：

一種纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊的制備方法，包括如下步驟：

(1)先將水溶性肥料溶于15％阿拉伯膠溶液，得到水相；所述的水溶性肥料為硫酸銨；所述的水溶性肥料與15％阿拉伯膠溶液的質(zhì)量體積比為1：15；

(2)再將機(jī)械活化纖維素酯溶于有機(jī)溶劑，得到油相；所述的機(jī)械活化纖維素酯與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為1：10；所述的機(jī)械活化纖維素酯為機(jī)械活化纖維素乙酸月桂酸酯；所述的有機(jī)溶劑為氯仿；

(3)將步驟(1)中得到的水相和步驟(2)得到的油相混合，加入表面活性劑，攪拌，制得微乳液；所述的表面活性劑為吐溫或司盤，其加入量為水相和油相質(zhì)量的10％；所述的攪拌的轉(zhuǎn)速為3500r/min；步驟(1)中水溶性肥料與步驟(2)中機(jī)械活化纖維素酯的質(zhì)量比為1：4；

(4)在600r/min轉(zhuǎn)速下，將步驟(3)得到的微乳液均勻滴入2％聚乙烯醇溶液中，然后置于室溫下攪拌25min后，再逐步升溫至55℃；所述的微乳液與2％聚乙烯醇溶液的質(zhì)量比為1:10；所述的2％聚乙烯醇溶液中包含有機(jī)硅油，其質(zhì)量百分比為0.4％；

(5)繼續(xù)攪拌50min后，停止攪拌，抽濾，將所得濾渣在50℃真空干燥，即得到纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊。

將實(shí)施例1-3得到的纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊中肥料的包封率進(jìn)行測定，并對肥料的緩釋期進(jìn)行測定，結(jié)果如表1所示。

表1本發(fā)明的纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊的包封率測定

由表1可知，本發(fā)明的制備方法得到的纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊中肥料的包封率均在65％以上，緩釋期均在28天以上，本發(fā)明的制備方法得到的纖維素脂肪酸酯水溶性化肥微囊可有效防止肥料養(yǎng)分的流失，較好控制水溶性化肥的釋放速度，提高利用率，從而達(dá)到減少施肥次數(shù)，延長肥效期的效果。

前述對本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。