一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料，以質量分數計，包括以下組分：94～97份大顆粒尿素；0.38～0.96份聚己內酯二醇；0.76～1.92份聚醚多元醇；0.84～2.11份固化劑；0.5～1份液體石蠟，還公開了一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料制備方法，本發明專利技術適用于肥料控釋技術領域，生產過程簡單、生產成本低、控釋期長、有溫變響應性能、可降解性好。可降解性好?？山到庑院?。

【技術實現步驟摘要】
一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料及其制備方法


[0001]本專利技術屬于肥料控釋
，具體是一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料及其制備方法。

技術介紹

[0002]化肥對糧食產量的貢獻率約為40～60％，在保障糧食安全方面發揮著非常重要的作用。然而，隨著化肥工業的發展和農民盲目追求作物產量，導致化肥生產消耗大量的資源，過量施肥也引發了嚴峻的環境問題。開發和使用控釋肥料，可以提高肥料利用效率，減少資源消耗和碳排放，改善生態環境。尤其是在人口總量占世界人口60％的亞洲國家，控釋技術被認為是優化化肥使用的最佳措施。經過半個世紀的發展，已經開發出了釋放性能優良的控釋肥料，并在農田獲得規?；膽?，在化肥減量使用的情況下，依然能夠保障糧食產量甚至實現增產，提高了肥料利用率，表現出很好的農學、環境和經濟效益。
[0003]中國正在推行新型綠色肥料研發計劃，化肥精準和智能化釋放成了控釋肥料研發的新熱點。由于作物生長受到土壤、溫度、微生物等環境因素的影響，開發環境響應型的智能控釋肥料，可使控釋肥料的養分釋放響應這些環境因素變化。已知作物根系、生物量和吸氮量與地表溫度呈正相關，如果控釋肥料養分釋放速率能夠響應作物養分快速吸收時期的地溫，實現智能化釋放，則可與作物養分吸收速率更加精準匹配。
[0004]國內有人采用聚多巴胺為包膜層材料，在包膜層表面接枝聚(N
?
異丙基丙烯酰胺)或聚(N，N－二甲氨基甲基丙烯酸乙酯)等材料，形成雙層包膜，以多元素復合肥料為肥芯，制備出具有溫度敏感性包膜控釋肥料。其缺點在于：
>①
肥料合成工藝比較復雜且合成周期較長；
②
該類肥料使用的肥料核心選擇有限，應用范圍變??；，且合成過程中使用的聚合物殘留也可能會對土壤造成影響；
③
以聚多巴胺為基礎的溫度敏感型肥料為代表，目前它們對溫度的響應范圍與實際環境溫度變化不能完全相符。
[0005]中國專利“一種溫度響應性包膜控釋肥料及其制備方法(申請公布號：CN 113135793A)”中采用生物質聚氨酯作為內層、生物質溫敏水凝膠為外層膜材，制備了一種雙層包裹的溫度響應性包膜控釋肥料，然而其肥料的制備工藝較為復雜，原材料和化學助劑較多，導致能耗和成本較高，外層溫敏丙烯酰胺水凝膠屬于基質型，使用量較大，不利于在大田作物上大面積推廣。
[0006]中國專利“可降解的溫度響應性緩控釋肥包膜材料的制備方法及其包膜方法(公開號CN 106589258 B)”中采用溫敏性聚磷酸酯作為包膜材料，原材料需要多次制備，肥料工藝比較復雜，包膜材料需要加熱至熔融狀態噴涂于包衣機內肥料顆粒表面，且釋放機制為在低溫釋放，高溫減少釋放，與大多數農作物養分吸收的所在溫度(25度
?
30度)不相匹配，難以實際應用。
[0007]中國專利申請“一種溫敏型包膜材料和溫敏型緩控釋肥料及其制備方法”中采用聚環氧丙烷和聚苯醚作為溫敏包膜材料，制備了溫敏型緩控釋包膜肥料，該技術披露了高溫時(超過5℃)是呈現疏水狀態，養分釋放量減少；而低溫時(5℃)呈現親水狀態，養分釋放
量較大；與大部分作物在溫度升高時養分吸收增多的規律正好相反，僅適用于冬季生作物和蔬菜，作用范圍有限。
[0008]溫敏聚氨酯是目前廣泛采用的溫敏材料，且聚氨酯包膜控釋肥料是當前的主流產品，但以溫敏聚氨酯聚合物作為包膜材料，制備溫敏性包膜控釋肥料目前未見報道。
[0009]綜上所述，目前緩控釋肥料的缺點在于：
[0010](1)大部分控釋肥料養分釋放會隨溫度升高加速釋放，但是這是不可調控的，不能根據土壤溫度達到精準釋放的目的。
[0011](2)現有的聚乙烯等有機聚合物膜殼在土壤中的降解較慢，容易造成環境污染。
[0012](3)現有溫敏包膜控釋肥料的缺點在于該類肥料使用的肥料核心選擇有限，應用范圍小，且制備工藝較為復雜，大部分溫度敏感型肥料對溫度的響應范圍與實際環境溫度變化不能完全相符。

技術實現思路

[0013]本專利技術的目的在于克服現有技術的缺陷，提供一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料及其制備方法。
[0014]為實現上述目的，本專利技術采用了如下技術方案：
[0015]一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料，以質量分數計，包括以下組分：
[0016]94～97份大顆粒尿素；
[0017]0.38～0.96份聚己內酯二醇；
[0018]0.76～1.92份聚醚多元醇；
[0019]0.84～2.11份固化劑；
[0020]0.5～1份液體石蠟。
[0021]優選的，所述大顆粒尿素顆粒粒徑為2～6mm。
[0022]優選的，所述聚己內酯二醇選取分子量為2000～3000，羥值為56～37KOH/g。
[0023]優選的，所述聚醚多元醇官能度為2～4。
[0024]優選的，所述聚醚多元醇包括聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇、聚合物多元醇或聚四氫呋喃中任意一種或至少兩種的組合。
[0025]優選的，所述固化劑為液化MDI。
[0026]第二方面，一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料制備方法，包括以下步驟：
[0027]S1開啟羅茨鼓風機，氣流經過緩沖罐緩沖平衡之后，經過電加熱器加熱后進入流化床，保障流化床內溫度為85℃，使流化床處于工作狀態；
[0028]S2將配方量大顆粒尿素通過進口加入流化床預熱2分鐘，然后放置于儲槽中的配方量液體石蠟噴入流化床，對大顆粒尿素表面進行預處理，處理時間為2分鐘；
[0029]S3向流化床中加入配方量聚己內酯二醇、配方量聚醚多元醇、催化劑和發泡劑，并混合均勻，使用蠕動泵B，輸送到噴嘴將其霧化到大顆粒尿素表面，同時加入配方量固化劑，通過蠕動泵B，輸送到噴嘴，與儲槽A的反應物料在噴嘴內快速混合后霧化；
[0030]S4反應物料以3g/min的速度霧化，操作15分鐘，后停止加入反應物料，包膜結束，從出口取出溫敏聚氨酯包膜控釋肥料優選的，所述溫敏聚氨酯包膜控釋肥料中，溫度響應性聚氨酯質量占比為3～6％，肥料顆粒粒徑為2～6mm，肥料與液體石蠟的質量體積比為
(450～500):(1～5)g/mL。
[0031]綜上所述，由于采用了上述技術方案，本專利技術的有益效果是：
[0032](1)本專利技術中，在肥料顆粒表面包裹了一層具有溫度敏感性的聚己內酯二醇(PCL)改性聚氨酯材料，當溫度低于臨界溫度時，改性聚氨酯無明顯變化，肥料養分釋放較少；當溫度高于臨界溫度時，改性聚氨酯表現出爆破現象，肥料養分得以溶解并向外釋放。形成具有溫度響應性的改性聚氨酯包膜控釋肥料。
[0033](2)本專利技術中，選擇特定摩爾比例混合的聚己內酯二醇和聚醚多元醇制備得到的改性聚氨酯能夠按照不同作物養分吸收高峰時期所處的溫度來調整所述改性氨酯包膜肥料的溫度響應性能，能夠實現在不同農作物養分釋放高峰所需的溫度下的養分快速釋放。
[0034](3)本專利技術中，通過調節聚己內酯二醇分子量的不同來本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料，其特征在于，以質量分數計，包括以下組分：94～97份大顆粒尿素；0.38～0.96份聚己內酯二醇；0.76～1.92份聚醚多元醇；0.84～2.11份固化劑；0.5～1份液體石蠟。2.如權利要求1所述的一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料，其特征在于：所述大顆粒尿素顆粒粒徑為2～6mm。3.如權利要求1所述的一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料，其特征在于：所述聚己內酯二醇選取分子量為2000～3000，羥值為56～37KOH/g。4.如權利要求1所述的一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料，其特征在于：所述聚醚多元醇官能度為2～4。5.如權利要求1所述的一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料，其特征在于：所述聚醚多元醇包括聚氧化乙烯多元醇、聚氧化丙烯多元醇或聚四氫呋喃中任意一種或至少兩種的組合。6.如權利要求1所述的一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料，其特征在于：所述固化劑為液化MDI。7.一種溫敏聚氨酯包膜控釋肥料制備方法，包括以下步驟：S1開啟羅茨鼓風機(1)，氣流經過緩沖...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李娟，楊相東，喬丹，張樹清，林茹，顧典潤，周源芳，李涵，
申請(專利權)人：中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所，
類型：發明
國別省市：