纳米—亚微米级泡沫塑料混聚物肥料胶结包膜剂生产方法

摘要

本发明以废弃PS泡沫塑料为原料，采用微乳化、非均相混聚和高剪切技术，制备纳米—亚微米级泡沫塑料—有机复混肥造粒粘结剂混聚物，用于胶结型缓释肥料的胶结(粘结)剂和包膜型缓释肥料的包膜剂，也可用于生物修复荒漠化土地的固沙保水剂。

说明书

本发明属农业、生态环境领域。

在城乡生活垃圾中，废弃塑料已成为“白色污染”，世人皆知。近年来，为了节省木材，泡沫塑料成为主要的包装箱材料，在市场上见到的废弃泡沫材料中有PS、PE、PU、PP、PVC，但作为包装箱材料主要是PS(聚苯乙烯)，由于质量比例较小，体积大，运输不便，给废物处理带来很大困难；又由于焚烧热量大(热值达10500kcal·kg^-1)，易损坏焚烧炉，烟气污染环境，北京市顺义曾建有塑料焚烧炉，由于影响机场飞机起降，不得不搬家。

本发明的目的在于将质量比例小、体积大、难于处理的包装箱材料—聚苯乙烯泡沫塑料废弃物加工为有经济和使用价值的纳米—亚微米级废弃泡沫塑料混聚物，用于缓/控释肥料的胶结包膜剂。

本发明的原理是将废弃聚苯乙烯泡沫塑料溶解，乳化，与有机复混肥造粒粘结剂CF2按比例混合，再通过高剪切(3万r/min)，即成为纳米—亚微米级废弃泡沫塑料—造粒粘结剂混聚物，简称纳米—亚微米级PS塑料—CF2混聚物。

本发明的详细描述

1.工艺流程见附图1

2.主要工艺路线

2.1.泡沫塑料溶解

(1)废弃泡沫塑料去杂、清洗、粉碎

泡沫塑料虽然是整块的，但由于混杂在生活垃圾中，所以首先需分拣，上面的泥土需用水洗净并凉干，然后用链条式粉碎机粉碎成颗粒。

(2)溶剂溶解

在反应釜中加入乙酸乙酯和200号溶剂油混合溶液，其质量比为1∶1，缓慢放入粉碎泡沫塑料，在常温条件下(20℃～35℃)，100kg混合有机溶剂可溶解60～65kg泡沫塑料。放置8～12小时，一些包裹在塑料溶液中的颗粒可继续溶解。

2.2.泡沫塑料乳化剂制备

将脱离子水加入反应釜，打开循环热水加热，水温至45℃～50℃，开动搅拌器，慢慢加入山梨糖醇酐油酸酯聚氧乙烯醚，质量百分比为10％～15％，温度保持在40℃～50℃。全部溶解后，加入脂肪醇聚乙烯(7)醚，质量百分比为5％～7％；溶解后再加入椰子油酸二乙醇酰胺，用量为4％～5％；溶解后加入蓖麻油聚氧乙烯醚，用量为4％～5％；全部溶解后降温至40℃以下，加入EDTA(乙二胺四乙酸)，质量百分比0.1％。继续搅拌，直至混合均匀为止，用稀硫酸调pH值至7.0～7.5。加入无水硫酸钠，质量百分比为0.5％，全部溶解后，冷却至常温装桶。

2.3.泡沫塑料乳化溶液制备

泡沫塑料溶解放置后，加入泡沫塑料乳化剂，加入量为塑料溶解液质量的15％～25％，开动搅拌器(由于塑料溶解液粘稠度大，先点动电源开关数次后再连续搅拌)，溶液颜色由灰色变为乳白色，表明乳化完全，生成泡沫塑料乳化液。

2.4.有机复混肥造粒粘结剂的生产

(见本发明人2002年7月2日提交的发明专利申请，申请号：02123522.8，公开号：CN1390812A)

本发明所涉及的造粒粘结剂生产工艺分为以下5步，即：

(1)聚乙烯醇缩甲醛的制备

在带有搅拌器的反应釜中，将聚乙烯醇溶于水后与甲醛在酸性条件下进行缩合反应而制得，多余甲醛与尿素反应，生成羟甲基脲。

具体操作如下：在90～95℃条件下，将聚乙烯醇全部溶解，降温至50℃～55℃，加入盐酸水溶液调整pH2左右后，加入稀释甲醛水溶液，在50℃左右反应45～50min，然后升温至75℃左右，继续反应45～50min，冷却至60℃，加NaOH水溶液中和至pH7.0。

原材料用量：聚乙烯醇100kg，甲醛(40％)40～50kg，水1000kg，HCl和NaOH均用于调pH，尿素用于中和多余甲醛，用量依需要定。

(2)羟甲基化聚丙烯酰胺的制备

聚丙烯酰胺与甲醛的羟甲基化反应在碱性条件下(pH8～10)反应。在实际操作中，将聚丙烯酰胺溶液pH调节至10.2，加入甲醛，在30℃左右搅拌2～3小时，再用HCl调节pH至7.5。

原材料用量：聚丙烯酰胺20kg(分子量400～600万)，水1000kg，甲醛50～60kg，NaOH和HCl用于调节pH，用量依需要定。

(3)交联淀粉的制备

在醛类化合物作为交联剂条件下，淀粉发生交联反应。

在装有搅拌器的反应釜内，将马铃薯淀粉用冷水分散为浆液，用稀硫酸调pH至2.0～3.0，加热至90～95℃糊化1h，冷却至常温，加入40％的工业甲醛溶液，搅拌30～40min进行初步交联反应，再升温至50℃左右，继续反应2h，用NaOH或氨水调pH至7左右。

原材料用量：马铃薯淀粉120～150kg，水1000kg，40％甲醛8～12kg，H₂SO₄和NaOH用于调节pH，用量依需要定。

(4)上述三种生成物按比例混合(5∶3∶2)，用Amway乐新多用途浓缩清洁剂乳化(美国安利公司生产，原名为安利Amway，北京市魏公村设有专卖店)，用量为上述溶液质量的5％～10％，生成高分子造粒粘结剂CF2。

2.5.纳米—亚微米级废弃泡沫塑料—造粒粘结剂混聚物(PS塑料—CF2)的制备

在PS泡沫塑料乳化液和造粒粘结剂中分别加入OP-10(十二烷基酚聚氧乙烯醚)，其质量百分比为5％～10％，分别搅拌均匀后，按照质量比1∶2将该两种乳化溶液在反应釜中充分混合，放入高剪切设备中(见本发明人2002年7月2日提交的02123522.8发明专利申请)，3万r/min剪切5～10分钟，即成为纳米一亚微米级PS塑料—CF2混聚物。用作缓释肥料胶结剂或包膜胶结剂。

2.6使用方法

(1)用作胶结剂的使用方法

加水稀释至PS塑料—CF2混聚物含量1％～2％，用于缓释肥料胶结剂，用量10～15kg母液/t干基肥料。

(2)用作包膜剂的使用方法

加水稀释至PS塑料—CF2混聚物含量5％～8％，用于缓释肥料包膜剂，用量10～15kg母液/t干基肥料。

本发明的优点：

1.利用废弃而又难处理的泡沫塑料生产纳米—亚微米级废弃泡沫塑料混聚物，用于缓释肥料的胶结包膜剂，既减少了环境污染，又制备了有经济和使用价值的新型材料。

2.该混聚物既可用作胶结型缓释肥料的胶结(粘结)剂，又可作为包膜型缓释肥料的包膜剂。

3.由于纳米材料的小尺寸和表面界面效应，纳米—亚微米级泡沫塑料混聚物具有胶体性质，在土壤中成为土壤胶体的一部分，不存在污染问题。

4.该混聚物中造粒粘结剂的成份是聚乙烯醇缩甲醛、羟甲基化聚丙烯酰胺和交联淀粉，对土壤结构有改良作用和保墒作用。