一种聚氨酯包膜控释肥及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯包膜控释肥及其制备方法。制备过程中采用多元醇和异氰酸酯直接在颗粒肥料表面反应成膜；针对肥料颗粒因聚氨酯链增长过程中肥料颗粒变粘、相互粘接成团，通过加入脂肪酸盐作为包膜助剂进行防粘连处理；为防止包膜过程中包膜设备器壁对膜材磨损，加入润滑剂作为包膜助剂进行处理，得到成膜均匀、性能优异，包膜量低的包膜控释肥料。包膜量为肥料质量的2％‑6％，包膜肥料养分释放特征能满足作物生长需求。

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯包膜控释肥及其制备方法
本专利技术属于肥料领域，具体涉及一种聚氨酯包膜控释肥及其制备方法。
技术介绍
肥料是粮食的“粮食”，对农作物增产的贡献约占50％左右。我国是农业大国，化肥使用量巨大，但是由于目前化肥的不合理使用及淋失、挥发等损失，导致我国化肥利用率偏低，造成了巨大的资源浪费及严重的环境污染。如何解决肥料的养分供给和农作物养分需求的矛盾，从而提高养分利用率，成为肥料研究领域关注的焦点及研发的热点，缓控释肥料也应时而生，发展非常迅速。特别是树脂包膜肥料，由于受土壤环境影响因素较小，成为目前控释肥料开发首选。在树脂包膜肥料中，聚氨酯包膜控释肥为原位反应成膜，无溶剂、无副产物、无污染、能耗低、膜层较薄成本低，已成为控释肥料开发的热点。国内外对聚氨酯包膜肥料研究很多，申请了很多专利，如AgriumINC.的WO2007/016788A1、中海化学股份有限公司的CN10648837A、金正大生态工程集团股份有限公司的CN201610369530.2等，这些专利中较详细的披露了聚氨酯包膜肥料的制作方法。关于聚氨酯包膜肥料的文献也有很多，这些专利及文献更多集中研究原料(异氰酸酯、多元醇)的筛选、成膜物质的物理化学结构及性能对养分释放的影响；而包膜过程中随着聚氨酯化学反应的进行，分子量增长、粘度增加，造成膜材在肥料表面传质出现的问题研究较少。而膜材随着反应的进行在肥料表面的传质对最终控释肥料的性能会产生很大的影响。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种聚氨酯包膜控释肥及其制备方法。所述聚氨酯包膜控释肥采用系列功能性助剂，以异氰酸酯和多元醇作为主要原料，制备出包膜量占肥料质量的2-6％，养分释放时间30-150天的控释肥料。所述聚氨酯包膜控释肥是按照包括下述步骤的方法制备得到的：1)将颗粒肥料放入转鼓包衣机中并转动；2)将所述颗粒肥料加热至60-80℃并保持；3)配制聚氨酯包膜液：配制A料：按比例准确称取多元醇、扩链和/或交联剂、包膜助剂(抗粘连剂、润滑剂)并混合均匀，加热至70-120℃，混合液呈易流动状态；其中，多元醇为A料主要成分，所述多元醇选自下述至少一种：乙二醇、丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、植物油多元醇(如蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、棕榈油多元醇等植物油多元醇)、聚醚多元醇、聚酯多元醇；所述多元醇的官能度为2-6，分子量60-3000；为满足生物降解性，优选蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、棕榈油多元醇等植物油多元醇作为主要多元醇原料；所述扩链和/或交联剂选自下述至少一种：乙二醇、丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟乙基丙烷、季戊四醇，优选1,4-丁二醇；所述抗粘连剂为脂肪酸盐，优选脂肪酸钙和脂肪酸镁；所述润滑剂选自下述至少一种：固体石蜡、酰胺蜡和液体石蜡，优选液体石蜡和52#-56#固体石蜡；配制B料：按比例准确称取异氰酸酯并加热至易流动状态；其中，所述异氰酸酯为满足下述通式的至少一种异氰酸酯：R(NCO)x，其中R为脂肪烃或芳香烃，x为2-4的整数；优选下述至少一种异氰酸酯：二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、液化MDI和多亚甲基多苯基多异氰酸酯；异氰酸酯指数为0.8-2.0，优选为1.2-1.6；所述多元醇的用量为膜材质量的35-60％，优选为35％-45％；所述扩链和/或交联剂的用量为膜材质量的1-6％，优选为4％-6％；所述抗粘连剂的用量为膜材质量的0.5％-2.5％；所述润滑剂的用量为膜材质量的2-10％，优选为8％-10％；所述异氰酸酯的用量为膜材质量的35-55％，优选为40-48％；所述膜材质量为所述A料和B料的质量之和；4)向所述步骤2)的颗粒肥料表面加入所述步骤3)中配制的A料和B料，使加入的所述A料、B料的质量之和为所述颗粒肥料质量的0.5-1.5％；待所述A料、B料反应完全且肥料干燥后，继续重复上述操作，直至A料、B料质量总和达到所述颗粒肥料质量的2％-6％；5)将包膜肥料冷却至40℃以下后出料，即得所述聚氨酯包膜控释肥。上述方法步骤4)中，每批次加入的所述A料、B料的质量之和优选为所述颗粒肥料质量的1％。上述方法步骤4)中，每批次可先将A料加入所述颗粒肥料表面，混合均匀后再加入B料；也可先将B料加入所述颗粒肥料表面，混合均匀后再加入A料。A、B料反应完全且肥料干燥后，按上述过程加入下一批次。本专利技术所述的颗粒肥料为含水溶性养分的颗粒肥料，所述水溶性养分是指含有水溶性的氮、磷、钾、硫、微量元素中的一种或其混合物。所述颗粒肥料的粒径为2-5mm。本专利技术还保护一种聚氨酯包膜液。所述聚氨酯包膜液由下述A料和B料组成；所述A料由多元醇、扩链和/或交联剂、包膜助剂(抗粘连剂、润滑剂)组成；所述B料由异氰酸酯组成；其中，所述多元醇选自下述至少一种：乙二醇、丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、植物油多元醇(如蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、棕榈油多元醇等植物油多元醇)、聚醚多元醇、聚酯多元醇；所述多元醇的官能度为2-6，分子量60-3000；为满足生物降解性，优选蓖麻油多元醇、大豆油多元醇、棕榈油多元醇等植物油多元醇作为主要多元醇原料；所述扩链和/或交联剂选自下述至少一种：乙二醇、丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟乙基丙烷、季戊四醇，优选1,4-丁二醇；所述抗粘连剂为脂肪酸盐，优选脂肪酸钙和脂肪酸镁；所述润滑剂选自下述至少一种：固体石蜡、酰胺蜡和液体石蜡，优选液体石蜡和52#-56#固体石蜡；所述异氰酸酯为满足下述通式的至少一种异氰酸酯：R(NCO)x，其中R为脂肪烃或芳香烃，x为2-4的整数；优选下述至少一种异氰酸酯：二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、液化MDI和多亚甲基多苯基多异氰酸酯；异氰酸酯指数为0.8-2.0，优选为1.2-1.6；所述多元醇的用量为膜材质量的35-60％，优选为35％-45％；所述扩链和/或交联剂的用量为膜材质量的1-6％，优选为4％-6％；所述抗粘连剂的用量为膜材质量的0.5％-2.5％；所述润滑剂的用量为膜材质量的2-10％，优选为8％-10％；所述异氰酸酯的用量为膜材质量的35-55％，优选为40-48％；所述膜材质量为所述A料和B料的质量之和。聚氨酯包膜控释肥料由于聚氨酯材料的优异性能成为控释肥料的首选膜材，众多专利及文献介绍的基本制备步骤如下：①将多元醇及功能助剂混合作为A组分；②将异氰酸酯或其混合物作为B组分；③加热肥料至设定温度；④将A、B组分分别或混合加入到肥料表面，并使其在肥料表面混合、反应成膜。专利技术人在研究中发现现有聚氨酯包膜控释肥制备已公开专利及文献中，尚有以下缺陷：颗粒肥料包膜过程中，由于聚氨酯是逐步聚合反应，随着反应时间延长，膜材分子量逐渐增加，粘度也随之升高，导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚氨酯包膜液，由下述A料和B料组成；/n所述A料由多元醇、扩链和/或交联剂、抗粘连剂和润滑剂组成；/n所述B料由异氰酸酯组成；/n所述多元醇的用量为聚氨酯包膜液质量的35-60％；/n所述扩链和/或交联剂的用量为聚氨酯包膜液质量的1-6％；/n所述抗粘连剂的用量为聚氨酯包膜液质量的0.5％-2.5％；/n所述润滑剂的用量为聚氨酯包膜液质量的2-10％；/n所异氰酸酯的用量为聚氨酯包膜液质量的35-55％。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯包膜液，由下述A料和B料组成；
所述A料由多元醇、扩链和/或交联剂、抗粘连剂和润滑剂组成；
所述B料由异氰酸酯组成；
所述多元醇的用量为聚氨酯包膜液质量的35-60％；
所述扩链和/或交联剂的用量为聚氨酯包膜液质量的1-6％；
所述抗粘连剂的用量为聚氨酯包膜液质量的0.5％-2.5％；
所述润滑剂的用量为聚氨酯包膜液质量的2-10％；
所异氰酸酯的用量为聚氨酯包膜液质量的35-55％。


2.根据权利要求1所述的聚氨酯包膜液，其特征在于：
所述多元醇的用量为聚氨酯包膜液质量的35％-45％；
所述扩链和/或交联剂的用量为聚氨酯包膜液质量的4％-6％；
所述抗粘连剂的用量为聚氨酯包膜液质量的0.5％-2.5％；
所述润滑剂的用量为聚氨酯包膜液质量的8％-10％；
所述异氰酸酯的用量为聚氨酯包膜液质量的40-48％。


3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯包膜液，其特征在于：
所述多元醇选自下述至少一种：乙二醇、丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、植物油多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇；所述多元醇的官能度为2-6，分子量60-3000；优选植物油多元醇，包括蓖麻油多元醇、大豆油多元醇和棕榈油多元醇；
所述扩链和/或交联剂选自下述至少一种：乙二醇、丁二醇、丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟乙基丙烷、季戊四醇，优选1,4-丁二醇。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的聚氨酯包膜液，其特征在于：所述抗粘连剂为脂肪酸盐，优选脂肪酸钙和/或脂肪酸镁；
所述润滑剂选自下述至少一种：固体石蜡、酰胺蜡和液体石蜡，优选下述至少一种：液体石蜡和52#-56#固体石蜡。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚氨酯包膜液，所述异氰酸酯为满足下述通式的至少一种异氰酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹兵，陈延华，王学霞，倪小会，赵同科，邹国元，王甲辰，谷佳林，
申请(专利权)人：北京市农林科学院，
类型：发明
国别省市：北京;11