【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及包膜缓控释肥料生产的，具体涉及一种防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、控释肥是一种具有养分缓慢释放特性的新型肥料，能够在作物的生长周期内持续、均匀地提供养分，减少肥料流失，提高肥料的利用率，节约生产成本，降低环境污染风险。近年来，随着全球农业的持续发展和人们对环境保护的重视，其应用越来越广泛，成为现代农业中的重要组成部分。
2、现有的传统控释肥主要为石化源聚氨酯包膜控释肥，虽然聚氨酯本身具有良好的稳定性，但是当前市场上流行的聚氨酯膜材多由石化源多元醇与异氰酸酯合成。采用单一的石化源多元醇进行包膜的控释肥，往往在土壤中的养分释放速度过快，使得作物无法在需要时及时吸收到所需的养分。这不仅影响了作物的生长和产量，还可能导致浪费和环境污染。另外，石化源的异氰酸酯的毒性较强，且异氰酸酯的生产过程中常涉及有毒光气的使用，会对人体造成刺激和损害，如眼睛、皮肤和呼吸道刺激、过敏反应等。
3、现有包膜控释肥在生产时混合多元醇的组分容易分层、且粘滞系数较大，需要随时搅拌，能耗较高，且生产初期的头料存在质量不稳定等问题。
4、控释肥的养分释放原理是利用包膜材料将肥料中的养分包裹起来，土壤水分从膜孔进入，溶解了一部分养分，在膜内外形成养分渗透压，使养分通过膜孔释放出来。其养分释放主要受到温度、水分等条件的限制。通常认为土壤相对含水量在80％以上时，土壤空隙可以达到水汽饱和，控释肥养分释放达到最高速度。但在半干旱作物种植区，土壤田间持水量不稳定，当相对含水量无法长期稳定在这个阈
5、在南方水稻种植区，控释肥料使用后，水表漂浮大量颗粒，随风在水表移动，容易造成施肥不均匀问题；传统生产时可以在肥表喷涂一层表面活性剂，实现施肥过程的防漂浮过程，但随着养分释放，表面活性剂被水稀释或者降解，膜壳后期会漂浮到水面上，容易被水体生物和鸟类误食，有较大的的生态风险。
6、综上，不同的种植模式和土壤条件限制了控释肥料的应用，不利于产品推广，限制了控释肥料产业的发展。
技术实现思路
1、针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料及其制备方法和应用。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一方面，提供一种防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，所述防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料包括混合生物质多元醇和生物基多异氰酸酯，所述混合生物质多元醇与所述生物基多异氰酸酯的异氰酸酯指数r为0.4～0.85；所述混合生物质多元醇由木质素基多元醇、植物油多元醇和分散助剂按质量比(55～125):(45～325)：(0.5～4.5)混合而成。
4、作为优选，异氰酸酯指数r＝nnco/noh；
5、异氰酸酯指数r是生物基多异氰酸酯当量与混合生物质多元醇当量的比率，即–
6、nco基团与–oh基团的摩尔比。
7、作为优选，所述分散助剂选自二巯基二苯基二甲基锡(dmt)、二甲基亚锡酸甲酯、二亚乙基三胺、三亚乙基二胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、乙醇胺、钛酸正丁酯、二异丙基钛酸酯、四烷基钛酸酯中的一种或多种。
8、作为优选，所述生物基多异氰酸酯选自1,5-戊二甲基二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯中的一种或多种。
9、作为优选，所述植物油多元醇由如下方法制备而成：
10、(1)将植物油与醇加入到反应釜中，加热至60-70℃并加入酶催化剂，反应6-10小时，得到反应液；
11、(2)将反应液减压蒸馏分离出酶催化剂，旋蒸去除醇，而后经饱和氯化钠溶液洗涤，干燥，得到植物油多元醇。
12、作为优选，步骤(1)中，所述植物油、醇和酶催化剂的质量比为(50-250):(120-300):(0.1-10)。
13、作为优选，所述植物油选自花生油、橄榄油、菜籽油、玉米油、芝麻油、棉籽油、稻米油、葵花籽油、亚麻油、红花籽油、大豆油、棕榈油、茶籽油的一种或多种。
14、作为优选，所述醇类选自丙三醇、乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、二甘醇、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、环己二醇、山梨醇、低相对分子质量聚醚多元醇、ptmeg的一种或多种。
15、作为优选，步骤(1)中，所述酶催化剂选自lipozyme 43、novozym 435、lipozymerm im、lipozyme tl im、rhizopusarrbizus、candida rugosa、rhizopusoryzae、lipase ps的一种或多种。
16、作为优选，所述的木质素基多元醇由如下方法制备而成：
17、将多元醇和催化剂加入到三颈烧瓶中，加热至100-140℃时，加入木质素粉末，不断搅拌，反应60-120min，待木质素粉末完全分解变黑后，冷却至室温得到木质素基多元醇。
18、作为优选，所述多元醇、催化剂、木质素粉末的质量比为(300-400):(5-15)：(30-150)。
19、作为优选，所述木质素选自木质纤维素、麦秸、甘蔗渣、水稻秸秆、稻壳、玉米芯、玉米秸秆、桉木、松木、枞木、樟木、桦木、榉木、杨木中的一种或多种。
20、作为优选，所述多元醇选自乙二醇、聚乙二醇400、二甘醇、丙三醇、1，3-丙二醇、1,4-丁二醇、乙二醇中的一种或两种。
21、作为优选，所述催化剂选自硫酸、磷酸、硅钨酸、磷钼酸、硅钼酸、nabh4中的一种。
22、本专利技术的第二方面，提供上述防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料在制备包膜缓控释肥料中的应用。
23、本专利技术的第三方面，提供一种防漂浮全生物基聚氨酯包膜缓控释肥料，包括肥料核心和上述防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，所述防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料喷涂于肥料核心表面。
24、作为优选，所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜缓控释肥料的制备方法，包括以下步骤：
25、将作为肥料核心的颗粒肥料在包衣机中加热到50～70℃，将上述防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料分批喷涂至颗粒肥料表面，包膜材料的每次的输入量为颗粒肥料总质量的1～2％，固化3-6分钟；重复上述步骤直至包膜材料占核心肥料总质量的3％～4.5％。
26、本专利技术的有益效果：
27、1、通过本专利技术的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料可实现两种生物质多元醇材料的交联互穿式包膜，制备的包膜缓控释肥料具有膜材易降解、防漂浮等优点，通过调控木质素基多元醇在整个组分中的比例，控释期达到1个月至5个月，可实现作物生育中后期的某个时间点快速释放养分，提高肥料利用率和作物产量，特别适合于南方水稻及半干旱作物种植区。
28、2、本专利技术采用低廉易得的植物油制备的植物油多元醇耐水性强，交联木质素基多元醇生物相容本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，其特征在于，所述防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料包括混合生物质多元醇和生物基多异氰酸酯，所述混合生物质多元醇与所述生物基多异氰酸酯的异氰酸酯指数R为0.4～0.85；所述混合生物质多元醇由木质素基多元醇、植物油多元醇和分散助剂按质量比(55～125):(45～325)：(0.5～4.5)混合而成。
2.根据权利要求1所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，其特征在于，所述分散助剂选自二巯基二苯基二甲基锡、二甲基亚锡酸甲酯、二亚乙基三胺、三亚乙基二胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、乙醇胺、钛酸正丁酯、二异丙基钛酸酯、四烷基钛酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，其特征在于，所述生生物基多异氰酸酯选自1,5-戊二甲基二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，其特征在于，所述植物油多元醇由如下方法制备而成：
5.根据权利要求4所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，其特征在于，步骤(1)中，所述植物油、醇和
6.根据权利要求4所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，其特征在于，步骤(1)中，所述酶催化剂选自Lipozyme 43、Novozym 435、Lipozyme RM IM、Lipozyme TLIM、Rhizopusarrbizus、Candida rugosa、Rhizopusoryzae、Lipase PS的一种或多种。
7.权利要求1-6任一项所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料在制备包膜缓控释肥料中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述包括控释肥料具有如下(1)-(3)中至少一项性能：
9.一种防漂浮全生物基聚氨酯包膜缓控释肥料，其特征在于，包括肥料核心和权利要求1-6任一项所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，所述防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料喷涂于肥料核心表面。
10.权利要求9所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜缓控释肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，其特征在于，所述防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料包括混合生物质多元醇和生物基多异氰酸酯，所述混合生物质多元醇与所述生物基多异氰酸酯的异氰酸酯指数r为0.4～0.85；所述混合生物质多元醇由木质素基多元醇、植物油多元醇和分散助剂按质量比(55～125):(45～325)：(0.5～4.5)混合而成。
2.根据权利要求1所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，其特征在于，所述分散助剂选自二巯基二苯基二甲基锡、二甲基亚锡酸甲酯、二亚乙基三胺、三亚乙基二胺、三乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、乙醇胺、钛酸正丁酯、二异丙基钛酸酯、四烷基钛酸酯中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，其特征在于，所述生生物基多异氰酸酯选自1,5-戊二甲基二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，其特征在于，所述植物油多元醇由如下方法制备而成：
5.根据权利要求4所述的防漂浮全生物基聚氨酯包膜材料，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘之广，董晶晶，张民，田虹雨，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：
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