疏水改性生物基包膜控释肥料及制备方法技术

本发明专利技术公开了疏水改性生物基包膜控释肥料及制备方法，属于肥料制备技术领域。本发明专利技术的包膜控释肥料以肥料颗粒作为芯材，以甘蔗渣液化物为原料，通过硅烷偶联剂的改性以及与异氰酸酯反应，制备具有疏水性能的甘蔗渣基聚氨酯，然后对肥料颗粒进行包膜制备疏水性生物基包膜肥料。本发明专利技术所制备的包膜控释肥料是具有表面疏水性，能够降低水分透过膜层材料溶解核芯肥料的速率，从而控制养分释放的周期，进而实现对生物基包膜肥料的控释性能的提高。实现对生物基包膜肥料的控释性能的提高。实现对生物基包膜肥料的控释性能的提高。

【技术实现步骤摘要】
疏水改性生物基包膜控释肥料及制备方法


[0001]本专利技术涉及肥料制备
，特别是涉及疏水改性生物基包膜控释肥料及制备方法。

技术介绍

[0002]农作物种植过程中，过量以及不合理的施用化肥容易造成大部分的肥料不能被作物吸收，导致环境污染严重。包膜控释肥料的问世，为提高肥料利用率提供新的途径。但是，包膜控释肥料的包膜材料的复杂工艺和高成本的原料，造成其价格昂贵，目前只能在具有经济价值的草坪、花卉上使用，尚不能得到广泛推广；还有一个最主要的原因是包膜控释肥料的残膜不能降解，会对环境造成二次污染，因此，限制了其在农业领域的广泛应用。可降解、低成本的可再生的生物基材料成为可替代石化材料的新的包膜材料。由于生物基膜材含有较多的亲水基团，导致膜材易亲水，造成包膜肥料的养分释放周期较短，不能满足作物的生长需求。
[0003]针对上述现状，研发一种低成本、高效及易降解的新型包膜控释肥料及其制备工艺是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供疏水改性生物基包膜控释肥料及制备方法，克服了现有技术中包膜材料不易降解，膜材易亲水，包膜肥料的养分释放周期较短等问题。本专利技术的包膜控释肥料制备工艺简单，包膜原料来源广泛，可降解，并具有良好的缓释效果。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术目的之一是提供一种包膜控释肥料，以传统化学肥料颗粒作为芯材，以疏水改性剂改性的生物基聚氨酯为包膜材料。
[0007]进一步地，所述疏水改性剂为硅烷偶联剂，所述的生物基聚氨酯为甘蔗渣液化多元醇合成的聚氨酯。
[0008]进一步地，所述硅烷偶联剂为γ
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氨丙基三乙氧基硅烷，3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷，3
‑
(2,3
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环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
[0009]进一步地，所述包膜材料为肥料颗粒质量的3～8％。
[0010]本专利技术目的之二是提供一种所述的包膜控释肥料的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)将甘蔗渣液化多元醇与异氰酸酯混合均匀，得到A液；
[0012](2)将疏水改性剂加入A液中，室温下搅拌均匀，得到B液，即疏水改性后的生物基聚氨酯预聚物；
[0013](3)将B液喷涂到预热处理后的肥料颗粒表面，进行包膜处理，固化，得到包膜控释肥料，即疏水改性生物基包膜控释肥料。
[0014]进一步地，所述异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯(PM
‑
200)和多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的任意一种。
[0015]进一步地，所述甘蔗渣液化多元醇和异氰酸酯的质量比为1:(1.5～2)。
[0016]进一步地，所述疏水改性剂的用量为A液质量的10～20％。
[0017]进一步地，所述肥料颗粒为尿素或高氮复合肥。
[0018]进一步地，所述预热处理的温度为50～70℃，时间为8～10min。
[0019]进一步地，所述包膜处理的温度为50～75℃，时间为10～20min。
[0020]进一步地，所述固化的温度为60～70℃，时间为5～10min。
[0021]在本专利技术中，所有原料均为常规市售原料。
[0022]本专利技术公开了以下技术效果：
[0023](1)本专利技术通过对生物基聚氨酯进行疏水改性，提高了材料的疏水性能，这里的改性并不是单纯的复合，而是通过对聚氨酯的分子链进行接枝改性，通过将具有疏水性的官能团接枝到聚氨酯分子链中，使聚合物在成膜的时候具有较低的表面能，使得包膜控释肥料具有良好的表面疏水性。
[0024](2)利用疏水改性后的生物基聚氨酯材料，对尿素或高氮复合肥颗粒进行包膜，得到表面光滑且具有疏水功能的生物基包膜控释肥料。
[0025](3)本专利技术得到的包膜材料可以提高膜材表面的接触角，使水分不易浸润膜材透过膜层溶解内部的肥料，降低了水分渗透速率，进而减缓了养分溶解速率并延长了释放周期。
[0026](4)本专利技术采用可再生资源
‑
生物质材料作为原料，一方面可以替代高成本的化工原料，另一方面，实现了残膜可降解性，减少了环境的二次污染。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为实施例1制备的包膜控释肥料的SEM图；
[0029]图2为实施例1硅氧烷含量为10％时制备的包膜材料的接触角图；
[0030]图3为实施例2硅氧烷含量为20％时制备的包膜材料的接触角图；
[0031]图4为实施例1以异佛尔酮二异氰酸酯和γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷反应为例的反应机理图，其中，a为甘蔗渣液化多元醇链段，b为异氰酸酯链段，c为硅烷偶联剂。
具体实施方式
[0032]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0033]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0034]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0035]在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本专利技术的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本专利技术说明书和实施例仅是示例性的。
[0036]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0037]本专利技术所指的室温即为室内温度，是为本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述；尤其需要指出的是，在本专利技术中所指的室温为25℃。
[0038]在本专利技术中，甘蔗渣液化多元醇的制备方法为：
[0039]将80g甘蔗渣进行粉碎，并过30目筛，将其与150g液化剂(120g聚乙二醇600和30g丙三醇)、1.5g浓盐酸(3wt％)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包膜控释肥料，其特征在于，以肥料颗粒作为芯材，以疏水改性剂改性的生物基聚氨酯为包膜材料。2.根据权利要求1所述的一种包膜控释肥料，其特征在于，所述疏水改性剂为硅烷偶联剂，所述的生物基聚氨酯为甘蔗渣液化多元醇合成的聚氨酯。3.根据权利要求2所述的一种包膜控释肥料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ
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氨丙基三乙氧基硅烷，3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷，3
‑
(2,3
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环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种包膜控释肥料，其特征在于，所述包膜材料为肥料颗粒质量的3～8％。5.一种如权利要求1～4任一项所述的包膜控释肥料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将甘蔗渣液化多元醇与异氰酸酯混合均匀，得到A液；(2)将疏水改性剂加入A液中混合均匀，得到B液；(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，宋书会，杨子明，李普旺，杜丽清，刘运浩，何祖宇，周闯，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院南亚热带作物研究所，
类型：发明
国别省市：