[发明专利]一种用于合成缓控释化肥聚合物包膜的生物基树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及缓控释化肥生产技术领域，具体涉及一种用于合成缓控释化肥聚合物包膜的生物基树脂及其制备方法，该生物基树脂为以起始剂、植物油和环氧丙烷和/或环氧乙烷为原料，在碱性催化剂的作用下反应得到的以脂肪链为主，聚醚链为辅的低官能度低羟值的生物基树脂，不仅提高生物可降解性，降低生产成本，制备工艺简单可用于大规模生产；而且粘度和羟值降低，显著加快其涂覆在化肥颗粒表面以形成弹性缓控释膜；此外，通过调整环氧丙烷和/或环氧乙烷的添加量可以调节生物基树脂的脂肪链和聚醚链的比例以调整缓控释膜的缓释时效。

技术领域

本发明涉及缓控释化肥生产技术领域，具体涉及一种用于合成缓控释化肥聚合物包膜的生物基树脂及其制备方法。

背景技术

我国耕地面积占世界耕地的7％，但是化肥的使用量却超过世界总用量的1/3，化肥的有效利用率比世界平均值低30％以上，化肥利用率较低不仅造成资源的巨大浪费，而且引起了严重的环境问题。化肥利用率低下的主要原因在于化肥的速溶性，释放的大量养分短期内不可能被作物充分吸收，相当部分流失并污染环境，因此利用缓控释化肥延缓养分释放、提高化肥利用率成为当代化肥产业的重要发展方向，尤其以包膜型缓控释化肥成为主要研究方向。相较于低分子无机物包膜而言，聚合物材料形成的包膜因具有更好地阻水性能和缓释效果，成膜均匀、韧性好、弹性高、耐磨性高等优点而成为研究重点，而且聚合物包膜缓控释化肥中养分扩散速率由聚合物的化学性质决定，可通过调整聚合物材料的组成和结构的途径做到定量控制肥料养分释放数量和周期，能够实现养分供应与作物生长期需肥规律相吻合。

聚合物包膜型缓控释肥料主要的制备方法是将线型聚合物如聚乙烯、聚氨酯等溶解于有机溶剂中作为包膜剂，然后一般在流化床中将包膜剂涂覆到化肥颗粒上形成聚合物包膜。但是该类聚合物包膜的缓控释肥料的包膜材料的制备大量依赖于石油衍生物，不可再生，从而使得包膜材料的价格和生产成本过高而影响其在农业生产的大量应用，而且肥料养分释放完的聚合物残膜长期滞留在土壤中不易降解。

中国专利文献CN102504240B公开了一种利用餐厨废弃油脂或废弃的动物油或植物油或废弃的动物油和植物油的混合物制备硬泡聚氨酯用多元醇的方法，包括如下步骤：1)餐厨废弃油脂或废弃的动物油或植物油或废弃的动物油和植物油的混合物的除杂和精制提纯；2)根据多元醇产品官能度和羟基的要求，按照石油基多元醇的常规设计方法选择常规起始剂，将常规配方中的环氧丙烷或环氧乙烷的投放量的10～50％用经步骤1)处理的餐厨废弃油脂或废弃的动物油或植物油或废弃的动物油和植物油的混合物替代，并将起始剂的用量减少4～15％，制得硬泡聚氨酯用多元醇。上述专利文献公开的技术能够减轻硬泡聚氨酯用多元醇生产过程中对环氧乙烷、环氧丙烷、植物油等石油衍生物的依赖，降低生产成本，然而由于制得的硬泡聚氨酯用多元醇是以聚醚链为主含少量脂肪链的高官能度高羟值的聚合物，不仅产品粘度较高，一般大于2000mpas，无法适应于普遍使用的流化床喷雾干燥机制备缓控释化肥的工艺，而且硬泡聚氨酯用多元醇的耐候性非常好，不易降解，长期使用会对土壤造成一定的污染。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中硬泡聚氨酯用多元醇粘度高难降解的问题，从而提供一种用于合成缓控释化肥聚合物包膜的生物基树脂及其制备方法。

为此，本申请采取的技术方案为：

本发明提供一种用于合成缓控释化肥聚合物包膜的生物基树脂，所述生物基树脂具有式(Ⅰ)、式(Ⅱ)、式(Ⅲ)所示的结构中的一种或者几种：

其中，X为氧原子或亚氨基；

R₁为具有13～18个碳原子的脂肪烃基；

R₂、R₃为或者氢原子，n的取值为3～ 6之间的整数；

R₄为甲基或氢原子。