一种聚氨酯包膜尿素的表面处理方法及聚氨酯包膜尿素
技术领域
本发明属于化肥工业领域，尤其涉及一种聚氨酯包膜尿素的表面处理方法及聚氨酯包膜尿素。
背景技术
随着社会发展，人力成本的增加，长效肥料越来越得到用户认可，其中对聚氨酯控释包膜肥料需求越来越大，一般工厂生产得大颗粒尿素表面粗糙、在聚氨酯包膜时易造成包衣不完整，导致初期养分释放率大大增加，为了避免这个问题，就需要对尿素进行重复多次包衣，对于薄膜包衣技术而言，这就增加了包膜成本，而且生产率降低。所以若大颗粒尿素外观光滑且圆润，不仅可以提高生产率降低生产成本，而且美化了大颗粒尿素外观品质，增强市场竞争力。因此如何对尿素前处理提高表面的光滑度来降低包膜用量是迫切需要解决的问题。
US6039781和US6663686均涉及到一种颗粒表面修复技术，是分别将亚麻油+粘土/硅藻土等粘结剂混合后或者石蜡或者尿素和/或硝铵加粘结剂涂布在肥芯表面以弥补肥料表面的各种缺陷，通过这一技术手段减少了包膜缺陷，降低了氮初始溶出率，但是上述技术涉及到在肥料表面涂布新的材料，增加成本同时，对涂覆技术也有更高的要求，另外涂覆的用量和改善效果也有限。
CN101659583A公开了一种颗粒肥料的后处理方法，将颗粒肥料置于转鼓中运动后，将尿素和/或硝铵加粘结剂涂布液涂布于颗粒肥料表面，干燥即得。虽然喷涂材料没有添加新物质，但是粘结剂易使得颗粒肥料产生结块，而且涂布材料使用量大，生产成本增加。
CN104496566采用和甲醛/或脲甲醛水溶液的配制一定浓度，对颗粒强度有要求，虽然没有引入任何其他新的物质，但是对应涂覆采用聚氨酯包膜的，涂覆物料本身会和包膜物料之一异氰酸酯在加热时会发生反应，反而降低包膜控释效果，同时也增加成本。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供了一种聚氨酯包膜尿素的表面处理方法及聚氨酯包膜尿素，其可填补尿素颗粒表面低凹部分，使尿素颗粒表面光滑圆润，利于进行聚氨酯包膜，使制得的聚氨酯包膜尿素，具有良好的控释效果，且包膜成本低。
本发明的技术方案是：一种聚氨酯包膜尿素的表面处理方法，包括以下步骤：
S1、将木质素材料和木醋液改性剂混合溶解制备得到木醋液改性木质素溶液；
S2、对尿素进行筛分得到尿素颗粒，并将所述尿素颗粒投入1号转筒设备加热得到待处理尿素颗粒；
S3、向所述1号转筒设备中内的所述待处理尿素颗粒喷淋所述木醋液改性木质素溶液得到待包膜尿素颗粒；
S4、将所述待包膜尿素颗粒从所述1号转筒设备转移至2号转筒设备，并向所述待包膜尿素颗粒添加聚氨酯包膜材料进行包膜得到聚氨酯包膜尿素；
S5、将聚氨酯包膜尿素进行筛分得到聚氨酯包膜尿素颗粒。
可选地，在步骤S1中，所述木质素材料和所述木醋液改性剂按质量比为1:9的比例进行混合溶解。
可选地，在步骤S2中，所述尿素颗粒的粒径为2.0-4.75mm。
可选地，在步骤S2中，所述尿素颗粒的加热操作为：向所述1号转筒设备通入50-100℃的热空气对所述尿素颗粒预热5-10min，使所述尿素颗粒的表面温度为30-60℃。
可选地，在步骤S3中，向所述待处理尿素颗粒喷淋所述木醋液改性木质素溶液的物料颗粒质量为1％-5％，喷淋次数为2次，喷淋间隔为10-15min。
可选地，所述木醋液改性木质素溶液喷淋期间，持续向所述1号转筒设备通入50-100℃的热空气，并控制所述1号转筒设备的转速为10-20r/min。
可选地，将所述待包膜尿素颗粒从所述1号转筒设备转移至2号转筒设备的条件为：所述待包膜尿素颗粒的表面温度为80-90℃。
可选地，在步骤S4中，所述聚氨酯包膜材料的物料颗粒质量为2％-5％。
可选地，所述2号转筒设备的转速为20-60r/min，所述包膜尿素颗粒在所述2号转筒设备内的处理时间为5-15min。
本发明还提供了一种聚氨酯包膜尿素，采用上述的聚氨酯包膜尿素的表面处理方法制备得到。
本发明所提供的一种聚氨酯包膜尿素的表面处理方法及聚氨酯包膜尿素，通过配置木醋液改性木质素溶液，并将木醋液改性木质素溶液喷淋到尿素上，由于木醋液的作用使木质素得团状分子结构展开，并破坏木质素分子内部羟基之间的氢键，使分子内及分子间的氢键作用消失，木醋液改性木质溶液能平整致密的粘接在尿素颗粒表面形成涂层，填补尿素颗粒表面低凹部分，使尿素颗粒表面变得光滑圆润，再通过喷洒雾化的聚氨酯材料对经木醋液改性木质素溶液的尿素颗粒进行包膜，可降低包衣率，且聚氨酯包膜效果好，使制得的聚氨酯包膜尿素具有良好的控释效果，相比于传统的聚氨酯包膜工艺，需要增加一个包膜转筒设备，其生产成本低，操作简单。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种聚氨酯包膜尿素的表面处理方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。
在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。
如图1所示，本发明实施例提供的一种聚氨酯包膜尿素的表面处理方法，包括以下步骤：
S1、将木质素材料和木醋液改性剂混合溶解制备得到木醋液改性木质素溶液；
S2、对尿素进行筛分得到尿素颗粒，并将所述尿素颗粒投入1号转筒设备加热得到待处理尿素颗粒；
S3、向所述1号转筒设备中内的所述待处理尿素颗粒喷淋所述木醋液改性木质素溶液得到待包膜尿素颗粒；
S4、将所述待包膜尿素颗粒从所述1号转筒设备转移至2号转筒设备，并向所述待包膜尿素颗粒添加聚氨酯包膜材料进行包膜得到聚氨酯包膜尿素；
S5、将聚氨酯包膜尿素进行筛分得到聚氨酯包膜尿素颗粒。
本发明的方法通过将木质素材料和木醋液改性剂混合溶解制备得到木醋液改性木质素溶液，利用木醋液使木质素的团状分子结构展开，并破坏木质素分子内部羟基之间的氢键，使分子内及分子间的氢键作用消失，将木醋液改性木质素溶液喷淋到尿素颗粒时，木醋液改性木质素溶液平整、致密的粘接到尿素颗粒的表面形成涂层，填补了尿素颗粒表面低凹部分从而使得尿素颗粒的表面变得光滑圆润，对尿素颗粒进行聚氨酯包膜时，有利于聚氨酯材料均匀包裹于尿素颗粒外表面，包膜效果好，并降低了包衣率，使制备得的聚氨酯包膜尿素具有良好的控释效果。
可选地，在步骤S1中，所述木质素材料和所述木醋液改性剂按质量比为1:9的比例进行混合溶解，溶解条件为：在20-30℃(常温)条件下，以40-60r/min的速度对混合溶液搅拌2h，使反应完全进行。
具体地，木质素材料采用工业木质素或者天然木质素，且木质素的质量百分比为40％-60％。
具体地，木醋液改性剂为采用由水稻秸秆去杂、粉碎后在连续热解反应装置上热解温度为400℃下热解得到的木醋液，其pH值为2.37，含水率为90.30％，其主要成分为酸类、酚类、酮类等。
可选地，在步骤S2中，所述尿素颗粒的粒径为2.0-4.75mm，通过优化尿素颗粒的粒径，避免尿素颗粒过小，不能克服包膜时聚氨酯材料带来的粘力，容易产生结团和粘接现象，导致包膜材料难以分散，制成的产品缓释效果差；或者，防止尿素颗粒过大，包膜时聚氨酯材料对尿素颗粒的包裹不均匀，造成缓释效果不稳定。
具体地，所述尿素颗粒的粒径为2.4-4mm，所述尿素颗粒的含氮量大于或等于46.2％。
可选地，在步骤S2中，所述尿素颗粒的加热操作为：向所述1号转筒设备通入50-100℃的热空气对所述尿素颗粒预热5-10min，使所述尿素颗粒的表面温度为30-60℃。通过对尿素颗粒进行预热，第一次喷淋木醋液改性木质素溶液时，利于木醋液改性木质素溶液与尿素颗粒结合。
可选地，在步骤S3中，向所述待处理尿素颗粒喷淋所述木醋液改性木质素溶液的物料颗粒质量为1％-5％，喷淋次数为2次，喷淋间隔为10-15min。
可选地，所述木醋液改性木质素溶液喷淋期间，持续向所述1号转筒设备通入50-100℃的热空气，并控制所述1号转筒设备的转速为10-20r/min。木醋液改性木质素溶液在加热条件下更易与尿素结合，从而有效的填补尿素颗粒表面的低凹部分，尿素颗粒表面光滑圆润。
可选地，将所述待包膜尿素颗粒从所述1号转筒设备转移至2号转筒设备的条件为：所述待包膜尿素颗粒的表面温度为80-90℃。
可选地，在步骤S4中，通过雾化喷洒的方式向所述2号转筒设备内的所述待包膜尿素颗粒添加聚氨酯包膜材料进行包膜。
具体地，聚氨酯包膜材料包括是聚酯多元醇和多异氰酸酯，在反应温度80-90℃下开始反应，对尿素颗粒进行包裹。
具体地，包膜期间，向2号转筒设备通入50-100℃的热空气，将待包膜尿素颗粒的温度保持在80-90℃范围内，有利于包膜反应正常进行，提高包膜效果好。
可选地，所述聚氨酯包膜材料的物料颗粒质量为2％-5％。
可选地，所述2号转筒设备的转速为20-60r/min，所述包膜尿素颗粒在所述2号转筒设备内的处理时间为5-15min。
实际应用，通入1号转筒设备和2号转筒设备的热空气均为干燥热空气。
可选地，筛分后所述聚氨酯包膜尿素颗粒的粒径为2.0-4.75mm。
本发明还提供了一种聚氨酯包膜尿素，采用上述的聚氨酯包膜尿素的表面处理方法制备得到，其表面光滑圆润，外观品相好，具有良好的控释效果。施用后可缓慢释放养分，降低肥料中氮元素的流失，提高聚氨酯包膜尿素肥料施用的有效性和持久性。
本发明实施例所提供的一种聚氨酯包膜尿素的表面处理方法及聚氨酯包膜尿素，通过配置木醋液改性木质素溶液，并将木醋液改性木质素溶液喷淋到尿素上，由于木醋液的作用使木质素得团状分子结构展开，并破坏木质素分子内部羟基之间的氢键，使分子内及分子间的氢键作用消失，木醋液改性木质溶液能平整致密的粘接在尿素颗粒表面形成涂层,且粘度提升300％以上，填补了尿素颗粒表面低凹部分，使尿素颗粒表面变得光滑圆润，再通过喷洒雾化的聚氨酯材料对经木醋液改性木质素溶液的尿素颗粒进行包膜，降低了包衣率，且聚氨酯包膜效果好，使制得的聚氨酯包膜尿素具有良好的控释效果，相比于传统的聚氨酯包膜工艺，只需要增加一个包膜转筒设备，其生产成本低，操作简单。
下面结合具体实施例进行说明。
S10、通过1:9的比例将木质素材料和木醋液改性剂混合溶解制备得到木醋液改性木质素溶液，溶解条件为：在24℃温度下，以50r/min的转速搅拌2h；
S20、对尿素进行筛分得到粒径为0.45mm的尿素颗粒，将所述尿素颗粒投入1号转筒设备内并向1号转筒设备内通入80℃的热空气对尿素颗粒进行预热，使尿素颗粒得表面温度为40℃，期间，1号转筒设备以15r/min的转速转动；
S30、然后向所述1号转筒设备中内的尿素颗粒喷淋物料颗粒质量为2％的木醋液改性木质素溶液2次，喷淋间隔为15min，喷淋期间持续向1号转筒设备内通入80℃的热空气进行加热等直至尿素颗粒的表面温度达到80℃，且1号转筒设备继续以1515r/min的转速转动；
S40、将1号转筒设备的尿素颗粒转移至2号转筒设备，并向2号转筒设备内通入80℃的热空气，通过喷洒的方式向2号转筒设备内喷洒雾化聚氨酯包膜材料对尿素颗粒进行包膜得到聚氨酯包膜尿素，2号转筒设备的转速为45r/min，尿素颗粒在2号转筒设备内的处理时间为10min；
S50、将聚氨酯包膜尿素进行筛分得到聚氨酯包膜尿素颗粒。
其中，聚氨酯包膜尿素的总组分为100份(按质量计)。
实施例1
设定：尿素颗粒为96份，每次喷淋木醋液改性木质素溶液1份、共喷淋2次，聚氨酯包膜材料2份，按照上述的技术方案和技术参数来制备得到聚氨酯包膜尿素颗粒。其中各组分含量如下：
尿素颗粒：96份
木醋液改性木质素溶液：2份
聚氨酯包膜材料：2份
实施例2
设定：尿素颗粒为94份，每次喷淋木醋液改性木质素溶液2份、共喷淋2次，聚氨酯包膜材料2份，按照上述的技术方案和技术参数来制备得到聚氨酯包膜尿素颗粒。其中各组分含量如下：
尿素颗粒：94份
木醋液改性木质素溶液：4份
聚氨酯包膜材料：2份
实施例3
设定：尿素颗粒为92份，每次喷淋木醋液改性木质素溶液3份、共喷淋2次，聚氨酯包膜材料2份，按照上述的技术方案和技术参数来制备得到聚氨酯包膜尿素颗粒。其中各组分含量如下：
尿素颗粒：92份
木醋液改性木质素溶液：6份
聚氨酯包膜材料：2份
实施例4
设定：尿素颗粒为90份，每次喷淋木醋液改性木质素溶液4份、共喷淋2次，聚氨酯包膜材料2份，按照上述的技术方案和技术参数来制备得到聚氨酯包膜尿素颗粒。其中各组分含量如下：
尿素颗粒：90份
木醋液改性木质素溶液：8份
聚氨酯包膜材料：2份
实施例5
设定：尿素颗粒为88份，每次喷淋木醋液改性木质素溶液5份、共喷淋2次，聚氨酯包膜材料2份，按照上述的技术方案和技术参数来制备得到聚氨酯包膜尿素颗粒。其中各组分含量如下：
尿素颗粒：88份
木醋液改性木质素溶液：10份
聚氨酯包膜材料：2份
对比实施例1
按照上述的技术方案省去步骤S10，然后将步骤S20中的木醋液改性木质素溶液改成木质素对尿素颗粒进行处理，其余步骤和技术参数不变。设定：尿素颗粒为94份，每次喷淋木质素2份、共喷淋2次，聚氨酯包膜材料2份。其中各组分含量如下：
尿素颗粒：94份
木质素：4份
聚氨酯包膜材料：2份
对比实施例2
按照上述的技术方案省去步骤S10，然后将步骤S20中的木醋液改性木质素溶液改成木醋液改性剂对尿素颗粒进行处理，其余步骤和技术参数不变。设定：尿素颗粒为94份，每次喷淋木醋液改性剂2份、共喷淋2次，聚氨酯包膜材料2份。其中各组分含量如下：
尿素颗粒：94份
木醋液改性剂：4份
聚氨酯包膜材料：2份
对比实施例3
按照上述的技术方案省去步骤S10，然后将步骤S20中的木醋液改性木质素溶液改成纯水对尿素颗粒进行处理，其余步骤和技术参数不变。设定：尿素颗粒为94份，每次喷淋纯水2份、共喷淋2次，聚氨酯包膜材料2份。其中各组分含量如下：
尿素颗粒：94份
纯水：4份
聚氨酯包膜材料：2份
对比实施例4
按照上述的技术方案省去步骤S10和S20，且对尿素颗粒不做任何处理，直接使用聚氨酯包膜材料对尿素颗粒进行包膜，其余步骤和技术参数不变。设定：尿素颗粒为98份，聚氨酯包膜材料2份。其中各组分含量如下：
尿素颗粒：98份
聚氨酯包膜材料：2份
对比实施例5
按照上述的技术方案省去步骤S10和S20，且对尿素颗粒不做任何处理，直接使用聚氨酯包膜材料对尿素颗粒进行包膜，其余步骤和技术参数不变。设定：尿素颗粒为96份，聚氨酯包膜材料4份。其中各组分含量如下：
尿素颗粒：96份
聚氨酯包膜材料：4份
将实施例1-5和对比实施例1-5所制备得到的聚氨酯包膜尿素颗粒进行施肥试验，根据国家标准《GB/T 23348-2009缓释肥料》中的规定，实施例1-5和对比实施例1-5所制备得到的聚氨酯包膜尿素颗粒初期养分释放率和养分释放期数据如下表：
根据上表的数据：从对比实施例4与对比实施例5可以得出，增加聚氨酯包膜尿素的包膜厚度可以提高其养分释放期；从对比实施例1至3和对比实施例4至5可以得出，对尿素颗粒进行表面前处理可以显著提高聚氨酯包膜尿素的包膜效果，并可以降低聚氨酯包膜材料的用量；从实施例1至实施例5可以得出，增大对尿素颗粒进行表面前处理的木醋液改性木质素溶液份量，聚氨酯包膜尿素的控释效果更好；从实施案例1至5和对比实施例1至3可以得出，使用木醋液改性木质素对尿素颗粒进行表面前处理后，可以显著提高聚氨酯包膜的效果，提高包膜尿素的养分释放期。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
