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如何生产新型肥料?聚烯烃包膜肥料制备原理与工艺介绍

    如何生产新型肥料?缓控释肥料是近年来比较受欢迎的新型肥料,今天,程翔主要大家介绍一下聚烯烃包膜肥料,聚烯烃包膜肥制备原理与工艺介绍。

1 喷雾相转化

     相转化是一种以某种控制方式使聚合物从液态转化为固态的过程,这个固化过程是由于一个均相液态转变成两相而引发的。通常需要先将聚合物溶解到一种优良溶剂中制得高分子真溶液,然后在不同的氛围中促使聚合物与溶剂分离。相转化包括溶剂蒸发沉淀、蒸气相沉淀、热沉淀和浸没沉淀等。基于界面不同,平面(基片)或球面(颗粒),大尺度或微颗粒,采用的方法不同。颗粒成膜与基片成膜的主要区别在于:基片一般是处于静止状态以接收来自环境中沉降下来的膜材料,在表面上形成包膜;而颗粒需要维持良好的分散状态和一定的流动性,否则包膜不均匀、颗粒容易粘连成一团。因此颗粒成膜的一个首要操作是使颗粒成流动或流化状态,然后采用上述的一些成膜方法就可以了。常采用溶液相转化法借助于流化床进行包膜,比如流化床喷雾包衣。肥料设备厂家程翔李总说:在控释技术的研究中,也常采用在颗粒表面包衣的方式。采用包衣设备,可以将控释材料包裹到肥料或药物颗粒表面,达到包膜的目的。


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相转化制膜技术的原理和方法

    所有的相转化过程都是基于聚合物溶解于有机溶剂的热力学原理。对于一个给定的聚合物/溶剂二元体系,其溶解性取决于他们的溶解度参数,在该体系中,其互溶区所处的位置基本上取决于聚合物的链长,随着链长增加,互溶区向溶剂轴和高温处移动。因此,对于二元混合物的相转化过程来说,制膜是从一个热力学稳定的高分子真溶液体系开始,当温度降低或溶剂相减少(溶解、蒸发)的情况下,这种热力学稳定的溶液体系不再稳定,聚合物可能发生结晶、凝胶化或玻璃化转化,形成聚合物膜。

    在相转化过程中,根据二元体系发生液液分层的时间长短分为:瞬时液一液分层、延时液一液分层,两种过程将导致不同的膜结构。瞬时液一液分层过程可以得到多孔性的皮层,这对于制备控释膜是需要的。因此在控释膜的制备过程中,需要提供良好的条件以促使液-液分层的快速完成,形成多孔性的膜。

喷雾相转化法制备包膜控释肥料的原理和成膜机理

综合上述原理和影响因素,当我们采用喷雾相转化法在颗粒表面制备控释膜的时候,同样可以基于二元体系从稳定状态到不稳定状态分层的成膜机理来考虑全新的环境条件。与浸渍相转化法不同的是,喷雾相转化法分布聚合物溶液的方法是喷雾,而不是刮刀;促使分相的手段不是用溶剂萃取,而是促进其挥发;所处的环境由静止于液体环境变为流化气体状态。在喷雾相转化法制备控释膜的研究中,需要借鉴特定聚合物/溶剂体系的特性,考虑这些因素对相转化法制备控释膜的影响:溶剂挥发性能、流化气体温度、流化状态下的颗粒、聚合物溶液组成。

    流化床喷雾包衣是指用喷头将聚合物或明胶和糖的混合溶液雾化喷射到处于流化状态的颗粒表面,包衣混合液在颗粒表面迅速干燥,从而在颗粒上包裹上一层膜的过程。这个操作也可以在滚筒中完成,如化肥生产中的转鼓喷浆造粒工艺。在一般的操作中,只考虑把物料喷到颗粒表面完成层式增长就可达到目的。

    当希望这种层式增长过程有利于形成一个具有多孔结构的膜的时候,就得考虑相转化致孔的方法。当然喷射的无机材料也一样是多孔层,不过这个多孔层力学结构不理想,或者孔结构太大,不能达到所需要的控释性能。对于药物来说,一般希望药物效果延长的时间为一周以内,所以对控释性能的要求不高,而对材料的要求高;对于控释肥料而言,常常需要达到19个月的释放期,这就要求有很好的控释性能,对材料的筛选主要考虑环境保护的要求。为此,控释肥料生产过程中需要严格地控制流化床喷雾包膜过程,使工艺条件符合相转化的要求。

    因为流化床喷雾相转化法制备控释肥料包括流化、雾化和相转化等复杂过程,既有物理-机械过程,又有物理-化学过程,所以其影响因素包括喷嘴结构、雾化状态、气体流速、溶液组成、溶液浓度、溶液黏度、流化气温度和流速、颗粒表面性质等。

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