[发明专利]一种生物基聚合物包膜材料及其包膜控释肥及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物基聚合物包膜材料及其包膜控释肥及其制备方法。该生物基聚合物包膜材料按照以下重量百分比配制而成：含羟基组份50‑70％和异氰酸酯30‑50％；所述含羟基组份由羟基封端的预聚体50‑90％、助剂2‑10％、多元醇7‑50％、小分子扩链剂1‑10％组成；所述羟基封端的预聚体由生物质液化产物80‑100％与异氰酸酯0‑20％反应制得。所述生物基聚合物包膜控释肥，由核芯和膜壳组成。其中，所述核芯为肥料颗粒，所述膜壳由所述生物基聚合物包膜材料制成，所述膜壳质量是所述控释肥质量的2‑8％。本发明提供的生物基聚合物包膜材料及其包膜控释肥利用生物质液化产物与异氰酸酯预聚来减少水分对于包膜工艺的影响，从而降低包膜率、改善包膜控释性能。

技术领域

本发明属于控释肥料领域，涉及一种生物基聚合物包膜材料及其包膜控释肥及其制备方法。

背景技术

农业实践表明，化肥对我国粮食增产的贡献率在40％以上。化肥行业作为重要的支农产业，直接关系到国家的粮食安全和生态环境保护。采用各种高分子材料在速效肥料外表进行包膜后的缓控释肥，表面薄膜起定量控制养分释放的目的，在实际应用中能实现肥料的养分释放速率与作物养分吸收相同步，从而大幅提高肥料利用率、降低劳动成本并增加经济效益，为精准施肥技术的实现、农业可持续发展的推动奠定基础。

包膜的构成与性质直接影响养分释放的模式和时间，因此，在包膜控释肥料的研制中，核心之一是包膜材料的筛选与优化。根据介质的不同，聚合物包膜材料可分为有机溶剂型、水型及无溶剂型等三种主要类型。近十年来，国内外越来越多的研究单位将重点放在无溶剂原位反应成膜上，即将小分子单体直接在肥料表面反应成膜制备包膜控释肥，设备简单且易实现连续化。石化原料成本高，资源不可再生。生物基包膜由于其低成本、可再生、环境友好、资源节约等特性得到了迅速发展，植物油基尤其是蓖麻油基聚氨酯是一直以来的主导膜材，纤维基正在兴起，包膜的来源和种类更加丰富。专利US20120111077将蓖麻油和异氰酸酯直接反应，或先与氧或硫发生交联后反应制备了聚氨酯包膜控释肥。US9090517公开了一种以天然油的甲酯衍生物为原料的包膜肥料。CN201310017918.2、CN201510416904.7、CN201410230859.1等分别公开了淀粉、秸秆、废旧纸的液化产物与固化剂原位反应制备聚氨酯包膜或复合包膜控释肥，该类包膜在土壤中具有良好的降解性。然而，因为生物基原料含有大量亲水基团易吸水，针对固体生物基原料的液化，反应后溶剂中的活性官能团与生物质结合后获得的生物质液化产物不经脱水处理，异氰酸酯与水反应过程中会有气体生成。这样，生成的包膜含有许多微孔且疏水性差，养分控释性能低，难以满足作物对养分的长效需求。要想制备同时具备良好控释性和低包膜率的生物基包膜材料及其包膜控释肥仍存在一定的困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种具备良好控释性和低包膜率的生物基包膜材料及其包膜控释肥的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：生物质液化产物与异氰酸酯预聚来减少水分对于包膜工艺的影响。

本发明要求保护一种包膜控释肥用生物基聚合物包膜材料，其中，所述包膜材料按照以下质量百分比配制而成：含羟基组分50-70％和异氰酸酯30-50％；

所述含羟基组分由羟基封端的预聚体50-90％、助剂2-10％、多元醇7-50％、小分子扩链剂1-10％组成；

其中，所述羟基封端的预聚体由生物质液化产物与异氰酸酯反应制得。

上述生物基聚合物包膜材料中，所述含羟基组分按照包括如下步骤方法制得：将所述羟基封端的预聚体、助剂、小分子扩链剂和多元醇在60-90℃(如65℃)下混合30-90min。

所述生物质液化产物与异氰酸酯的质量比为80-100％：0-20％，所述异氰酸酯的质量不为0；具体为5:1、