具有降低的漂浮性的包含聚氧乙烯烷基(-芳基)醚的控释型肥料及其制备方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年9月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0117391号的权益，其公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及具有降低的漂浮性的控释型肥料及其制备方法。更具体地，本发明涉及其中现有的控释型肥料的漂浮性因短且简单的混合而降低的控释型肥料及其制备方法。
背景技术
为了施肥省力或者根据植物的生长和发育而显示肥料的效果，已经开发了各种控释型肥料。
代表性控释型肥料包括其表面包覆有各种树脂或无机物质的包覆肥料，并且例如，包覆肥料意指这样的肥料：其中肥料组分的溶解速度通过用特定聚合物树脂(例如丙烯酸类树脂、聚氨酯、聚烯烃树脂等)包覆常见的快速作用肥料的表面至一定厚度而受到控制，并因此在作物的整个生长和发育周期期间，肥料组分以必要的量缓慢释放。由于包覆粒状肥料可以在作物的整个生长和发育周期期间维持肥料效率，减少了施肥的次数，减少了施肥劳动力，并且最大程度地提高了作物的肥料利用效率，并因此减少了由肥料养分引起的河流或地下水的污染，因此，其被认为是迄今为止开发的肥料中最好的肥料。然而，这样的控释型肥料的包覆层大部分由缺乏亲水性的树脂组成，因此，产生在施肥期间肥料漂浮在雨水或水中的问题。
为了解决该问题，在现有技术中，开发了通过在肥料表面上附着添加剂(例如亲水性表面活性剂、阴离子表面活性剂等)或者无机粉末(例如SiO2等)来防止漂浮的技术。
然而，无机粉末可能无法充分附着至肥料表面，并且粉末可能在工艺期间或者在使用肥料时脱落。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供这样的控释型肥料：其满足控释型肥料中所需的释放可控性和生产率，并且同时，由于在施肥之后肥料几乎不漂浮而具有降低的漂浮性。
技术方案
为了实现该目的，本发明的一个方面涉及控释型肥料，其包括：粒状肥料核；形成在粒状肥料核的表面上并且包含基于烯烃的树脂的包覆层(壳)；和附着在包覆层上并且包含聚氧乙烯烷基(-芳基)醚的添加剂。
本发明的另一个方面涉及用于制备具有包含聚氧乙烯烷基(-芳基)醚的添加剂的控释型肥料的方法。
有益效果
根据本发明的控释型肥料使成为现有控释型肥料中的问题的漂浮性显著降低，从而防止施肥之后在水面上的漂浮，并且使粉尘生成量显著减少。
具体实施方式
在下文中，将详细地说明本发明。
具体地，根据本发明的控释型肥料在粒状肥料核的表面上顺序包括：包含基于烯烃的树脂的包覆层；和包含聚氧乙烯烷基(-芳基)醚的添加剂附着层。
在本发明中，肥料可以是各种已知的肥料，例如尿素或复合肥料。
基于烯烃的树脂可以为聚烯烃或烯烃与乙烯乙酸乙烯酯的共聚物，但是不限于此。优选地，聚烯烃可以为高密度或低密度聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚丁烯、丁烯-乙烯共聚物、丁烯-丙烯共聚物。在本发明中，乙烯乙酸乙烯酯共聚物为包含乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物，并且乙酸乙烯酯的含量和分子量没有特别限制。
根据优选实施方案，基于肥料的总重量，包含基于烯烃的树脂的包覆层的重量比为1重量％至20重量％，优选2重量％至15重量％。根据具体的实施方案，基于烯烃的树脂包覆在粒状肥料核上以形成膜(壳)，并因此肥料被包括在该膜中。
在本发明中，在其中粒状肥料核被包括在包含基于烯烃的树脂的膜中的肥料的表面上，进一步包覆包含聚氧乙烯烷基(-芳基)醚的添加剂作为表面活性剂。聚氧乙烯烷基(-芳基)醚意指其中烷基醚或烷基芳基醚与聚氧乙烯连接的结构，并且与这样的聚氧乙烯烷基(-芳基)醚的疏水性基团相对应的烷基或烷基芳基基团的分子量优选为50至300。如果疏水性基团的分子量小于50，则由于疏水性基团的碳数等于或小于4，因此难以表现出表面活性剂的特性。并且，由于其中疏水性基团的分子量大于300的添加剂为固体形式，因此难以有效地附着。并且，基于聚氧乙烯烷基(-芳基)醚的总重量，疏水性基团的重量比优选为30重量％至70重量％。
并且，根据具体实施方案，添加剂可以包含环氧乙烷(EO)作为亲水性基团，并且基于聚氧乙烯烷基(-芳基)醚的总重量，这样的EO的重量比优选为30重量％至70重量％。亲水性基团的平均分子量可以为100至1000。如果环氧乙烷(EO)的比率小于30重量％，则与水的亲和性可能弱，并因此，抑制粒状肥料的漂浮性的效果可能相当程度上降低。并且，如果环氧乙烷(EO)的EO比率大于70重量％，则与水的亲和性可能高于对疏水性肥料表面的附着力，并因此，漂浮性降低效果可能低。
并且，基于控释型肥料的总重量，聚氧乙烯烷基(-芳基)醚的引入量为0.001重量％至0.5重量％。并且，如果其小于0.001重量％，则该量不足，并且添加剂可能无法充分地附着在肥料表面上，并因此，防漂浮性能可能降低，而如果其以大于0.5重量％的量引入，则虽然漂浮性降低，但由于表面活性剂本身相对昂贵，因此可能导致成本增加。
根据优选实施方案，为了更有效地降低控释型肥料的漂浮性，包覆层还可以包含无机粉末。这样的无机粉末可以优选为表面上具有羟基的亲水性无机粉末，并且更优选沉淀二氧化硅。在根据本发明的具体实例中，使用Evonik公司的Sipernat%2022S。优选地，无机粉末的比表面积为100m2/g至500m2/g，并且颗粒尺寸为1μm至500μm。如果无机粉末的比表面积小于100m2/g，则暴露在表面上的亲水性部分可能不足，并因此与水的亲和性可能低并且漂浮性降低效果可能降低，而如果其大于500m2/g，则比重通常低，因此导致加工困难。如果颗粒尺寸小于1μm，则细粉末可能被吹散，并因此可加工性可能降低，而如果颗粒尺寸大于100μm，则可能难以充分附着在肥料表面上。基于控释型肥料的总重量，无机粉末的引入量优选为0.01重量％至1重量％。并且，如果其小于0.01重量％，则量不足，并因此与水的亲和性可能降低，并且漂浮性降低效果可能低，而如果其大于1重量％，虽然漂浮性降低，但是可能发生超过所需而附着的无机粉末的持续脱落，并因此工艺粉尘可能被吹散，或者可能导致施肥机器的故障。
根据优选实施方案，本发明的控释型肥料包含附着在表面上的液体添加剂，所述液体添加剂含有聚氧乙烯烷基(-芳基)醚和/或无机粉末。如果添加剂为液体，则可混合性非常好，并因此即使通过简单混合也可以均匀地附着至粒状肥料，因此使漂浮性显著降低。
根据另一个方面，本发明涉及用于制备控释型肥料的方法，其包括以下步骤：
i)用包含基于烯烃的树脂的包覆组合物包覆粒状肥料核的表面；以及
ii)用包含聚氧乙烯烷基(-芳基)醚的添加剂包覆第一包覆层。
在本发明的制备方法中，步骤i)和ii)可以通过已知的包覆方法来进行而没有特定限制。优选地，步骤ii)中使用的添加剂为液体，并且还可以包含无机粉末。
在本发明中，可以通过常见的简单混合方法在短时间内制备具有降低的漂浮性的控释型肥料。
在下文中，将通过实施例和实验例详细说明本发明，但是这些实施例和实验例仅作为对本发明的示例而呈现，并且本发明的范围不限于此。
实施例1至10和比较例1至4：控释型肥料的制备
为了根据控释型肥料的组成确定漂浮性，使用对应于下表1的条件的添加剂和无机粉末来制备控释型肥料。
[表1]
具体地，首先，使用流化床型制备设备来制备包覆有基于烯烃的树脂的粒状肥料。具体地，在流化床型制备设备的下部处施加热空气以使肥料颗粒漂浮在气流中，然后，通过安装在侧面上的入口喷洒包覆溶液。进行上述过程直至最后的包覆量为10重量％，并通过冷凝器将溶剂冷凝并回收。在结束溶液的喷洒之后，仅喷洒热空气以进行干燥，由此制备具有包含基于烯烃的树脂的包覆层的粒状肥料。将45g如上所述制备的粒径约4mm的粒状肥料填充到70ml小瓶中，然后基于肥料的总重量，以0.025重量％至0.5重量％的量引入表1中描述的添加剂(表面活性剂)，并基于肥料的总重量，以0.1重量％的量引入无机粉末。将它们在以60rpm旋转的辊式混合器上混合1分钟以制备控释型肥料。
实验例1：控释型肥料的漂浮性的检验
为了检验根据实施例1至10和比较例1至4制备的控释型肥料的漂浮性，对漂浮率进行测量。具体地，将约300个经包覆的肥料散布在600ml的烧杯中而使其不重叠，然后，沿烧杯的壁表面缓慢引入50ml水。将漂浮率计算为在引入水之后漂浮在水面上的颗粒数与颗粒总数相比的百分比。如果漂浮率小于100％，则判断为具有防漂浮效果，并且计算出的漂浮率示于表1中。
具体地，作为确定实施例1至10和比较例1至4的漂浮性的结果，确定了以下内容。
1)在添加剂的特性为液体的情况下，可混合性非常好，并因此仅通过60rpm的辊混合1分钟就将其均匀地附着至粒状肥料。因此，当以0.05重量％的量引入添加剂时，表现出降低肥料的漂浮性的效果。
2)实施例1至8是其中EO的比率为30重量％或更大且70重量％或更小并且疏水性基团的分子量为50至300的添加剂。当以0.05重量％的量引入相应的添加剂时，降低漂浮性的效果得到确定。
3)在实施例3、4和6中，疏水性基团的分子量相同，并且EO比率按顺序增加。随着EO比率增加，对粒状肥料表面的附着力变弱，并且漂浮性增加。因此，45重量％或更大且65重量％或更小的EO比率是最优选的。
4)如从实施例8的结果可以看出，在引入量小于0.001重量％的情况下，添加剂无法均匀地附着至全部粒状肥料，并因此，防漂浮效果降低。因此，最优选地，基于肥料的总重量，以0.001重量％的量引入添加剂。
5)如实施例9和10中所示，当通过相同的方法引入0.001重量％的添加剂和0.1重量％的无机粉末并进行混合时，与单独使用添加剂相比，漂浮性进一步降低。
6)在其中不引入添加剂的比较例1的情况下，漂浮率为100％。
7)在其中添加剂的特性为固体的比较例2至4中，可混合性不良，并因此，添加剂无法通过60rpm的辊混合1分钟而均匀地附着至粒状肥料。因此，当以0.5重量％的量引入添加剂时，肥料的漂浮率为100％，并因此漂浮性完全没有降低。
8)通常，其中疏水性基团的分子量为300或更大的聚氧乙烯烷基(或烷基芳基)醚结构的表面活性剂不常见。这是因为在不是呈嵌段共聚物的形式的表面活性剂中，碳数为20或更大的烷基链的必要性并不高。并且，在疏水性基团的分子量为300或更大的情况下，如比较例2中所示，表面活性剂可能为固体形式，这在本发明中使用的混合方法中是不优选的。
如上所述，在本发明中，将具有特征特性的聚氧乙烯烷基(-芳基)醚附着至并包覆在粒状肥料上，由此表现出优异的漂浮性降低效果。
