【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及緩釋尿素肥料，尤其涉及一種二氧化碳基水性聚硫氨酯及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、化肥是糧食增產(chǎn)的有效方法，可以對(duì)糧食平均增產(chǎn)40-60％。美國(guó)阿肯色州立大學(xué)的土壤專(zhuān)家斯坦·查普曼博士研究發(fā)現(xiàn)除了傳統(tǒng)的氮肥氮、磷、鉀肥外，土壤還需要補(bǔ)充硫元素的物質(zhì)，尤其是農(nóng)作物小麥，每公頃土地產(chǎn)2700公斤的小麥，則需要至少?gòu)耐寥揽偽?1.1公斤的硫。美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)土肥及干旱作物專(zhuān)家約翰·哈夫林博士研究發(fā)現(xiàn)小麥缺硫則會(huì)出現(xiàn)新葉變黃，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)。尿素作為一種重要的氮肥，需要在土壤中經(jīng)過(guò)3-5天的微生物作用下，才可以逐漸被吸收，一旦下雨就會(huì)使尿素迅速溶解到水中，進(jìn)入到土壤深層，從而失去肥效，因而農(nóng)作物生長(zhǎng)期間需要多次施肥，化肥利用率低。
2、尿素表面包覆一層包衣劑制備的緩釋尿素是提高尿素肥效的一種重要的方法，成熟的包衣劑包括硫磺、蠟以及聚合物等材料。其中最具代表性的就是硫磺作為包衣劑制備的緩釋尿素，不但可以補(bǔ)充土壤中的硫含量，而且硫作為一種疏水材料，可以對(duì)尿素起到緩慢釋放的作用，提高了肥效。然而，硫磺作為一種沒(méi)有強(qiáng)度的無(wú)機(jī)材料，制備的緩釋尿素肥料在運(yùn)輸過(guò)程中極易破碎，易失去緩釋效果，而且包衣過(guò)程中產(chǎn)生大量的孔洞、裂紋等缺陷問(wèn)題，降低了緩釋效果，且大量包衣劑中全部為硫，使得其在土壤中被微生物分解后，產(chǎn)生硫酸，導(dǎo)致土壤酸化，破壞土壤結(jié)構(gòu)。因而近年來(lái)更多的包衣劑材料為高分子聚合物，應(yīng)用最為廣泛的是聚丙二醇與多異氰酸酯構(gòu)成的聚氨酯體系，盡管解決了尿素的緩釋以及運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，然而沒(méi)有辦法提供硫的組分，因而，需要再通過(guò)其它途
3、因此，為滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求，如何提供一種性能好的、硫含量合理的水性包衣劑方案是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有現(xiàn)象，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種二氧化碳基水性聚硫氨酯及其制備方法和應(yīng)用，至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案是：一種二氧化碳基水性聚硫氨酯，具有以下結(jié)構(gòu)式：
2、其中，
3、r1獨(dú)立地選自：
4、r2為：其中m＝1～100，n＝1～100；
5、r3獨(dú)立地選自：
6、r4獨(dú)立地選自：nh3·h2o。
7、本申請(qǐng)還提供一種二氧化碳基水性聚硫氨酯的制備方法，包括以下步驟：
8、第一步、保護(hù)氣保護(hù)下，將258.7-470.6g二氧化碳基二元醇、83.5-135.2g二異氰酸酯、47.5-51.7g季戊四醇四(3-巰基丙酸)酯、0.35-0.51g催化劑以及13.1-18.5g二羥甲基丙酸加入到容器中，溫度控制在75-85℃，反應(yīng)1-2小時(shí)得到第一反應(yīng)液；
9、第二步、向第一步反應(yīng)液中加入580-720g丙酮和37.5-88.5g的二硫醇化合物，繼續(xù)反應(yīng)1-2小時(shí)后降溫到15-35℃，加入3.9-10.5g中和劑和548-748.5g去離子水，繼續(xù)攪拌20-45min，得到水性乳液；
10、第三步、將第二步得到的水性乳液在室溫下放置24小時(shí)，脫去丙酮，得到二氧化碳基水性聚硫氨酯。
11、進(jìn)一步地，二氧化碳基二元醇的含水量為300ppm以?xún)?nèi)，分子量為650-1200，碳酸酯含量為38-50％。
12、進(jìn)一步地，二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、1,6-己二異氰酸酯、4,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、間苯二甲基二異氰酸酯、1,4-環(huán)己烷二異氰酸酯、四甲基間苯二亞甲基二異氰酸酯、三甲基-1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1,4-環(huán)己烷二甲基二異氰酸酯、降冰片烷二異氰酸酯中的一種或多種。
13、進(jìn)一步地，催化劑為二乙酸二丁基錫、辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫和二月桂酸二辛基錫、辛酸鉍、新癸酸鉍中的一種或多種。
14、進(jìn)一步地，中和劑為三乙胺、氨水或n，n-二甲基乙醇胺中的一種或多種。
15、進(jìn)一步地，二硫醇化合物為1,3-苯二甲硫醇、1,2-乙二硫醇、5-溴-1,3-苯基二硫醇、3,4-甲苯二硫酚、聯(lián)苯-4,4'-二硫醇中的一種或多種混合物。
16、本申請(qǐng)還提供一種上述二氧化碳基水性聚硫氨酯在制備用于肥料的水性包衣劑中的應(yīng)用。
17、進(jìn)一步地，水性包衣劑包括重量份數(shù)的以下組分：
18、上述二氧化碳基水性聚硫氨酯120-200份，色粉10.5-18.6份，水性流平劑0.3-0.8份，水性潤(rùn)濕劑0.4-1.1份，水性消泡劑0.6-3.5份，水性助劑22-45份。
19、優(yōu)選的是，水性色粉為黃色色粉、綠色色粉以及紅色色粉中的一種；
20、優(yōu)選的是，水性流平劑為byk-380n、byk-381、byk-307、byk-341、byk-345、byk-346、byk-348中的一種或多種；
21、優(yōu)選的是，水性潤(rùn)濕劑為byk-187、byk-3400、byk-3410中的一種或多種；
22、優(yōu)選的是，水性消泡劑為byk-019、byk-020、byk-024、byk-028、byk-1730中的一種或多種；
23、優(yōu)選的是，助溶劑為異丙醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯中的一種或多種。
24、本申請(qǐng)還提供一種緩釋尿素，由以下方法制備得到：將平均粒徑3-5mm的尿素顆粒預(yù)熱至不低于60℃并攪拌，然后將重量相當(dāng)于尿素顆粒的1-2％的、權(quán)利要求9的水性包衣劑噴涂至尿素顆粒上，并同時(shí)將攪拌中的混合物加熱到105～120℃，充分?jǐn)嚢韬蠼档偷绞覝?，即得緩釋尿素?/p>
25、本申請(qǐng)的有益效果在于：
26、提供了一種水性二氧化碳基聚硫氨酯、其制備方法和其在制備水性包衣劑中的應(yīng)用，通過(guò)化學(xué)方法將硫引入到了水性包衣劑中，有效地解決了硫包衣劑方案導(dǎo)致的運(yùn)輸過(guò)程中硫磺破碎的問(wèn)題以及更好地限制了過(guò)量的硫磺引起的土壤酸化的問(wèn)題，將硫有效地引入到了土壤中。
27、本申請(qǐng)的二氧化碳基水性聚硫氨酯是一種樹(shù)脂乳液，由于具有四臂型結(jié)構(gòu)以及二氧化碳基多元醇基團(tuán)，保證了本乳液具有優(yōu)異的耐水性，提高了尿素的緩釋效果，硫元素通過(guò)聚硫氨酯的化學(xué)鍵引入到了土壤體系中，隨著微生物的作用，可以將硫元素轉(zhuǎn)化為硫，起到了對(duì)土壤補(bǔ)充硫的作用，與硫磺作為包衣劑成分制備緩釋尿素相比，本材料中的硫元素含量小，避免了土壤酸化的問(wèn)題，且作為高分子材料，解決了硫包覆尿素導(dǎo)致的尿素在運(yùn)輸過(guò)程中破碎而引起的緩釋效果變差的問(wèn)題。
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1.一種二氧化碳基水性聚硫氨酯，其特征在于，具有以下結(jié)構(gòu)式：其中，
2.一種二氧化碳基水性聚硫氨酯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述二氧化碳基二元醇的含水量為300ppm以?xún)?nèi)，分子量為650-1200，碳酸酯含量為38-50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、1,6-己二異氰酸酯、4,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、間苯二甲基二異氰酸酯、1,4-環(huán)己烷二異氰酸酯、四甲基間苯二亞甲基二異氰酸酯、三甲基-1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1,4-環(huán)己烷二甲基二異氰酸酯、降冰片烷二異氰酸酯中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑為二乙酸二丁基錫、辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫和二月桂酸二辛基錫、辛酸鉍、新癸酸鉍中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述中和劑為三乙胺、氨水或N，N-二甲基乙醇胺中的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述二
8.權(quán)利要求1所述的二氧化碳基水性聚硫氨酯在制備用于肥料的水性包衣劑中的應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的應(yīng)用，其特征在于，所述水性包衣劑包括重量份數(shù)的以下組分：
10.一種緩釋尿素，其特征在于，由以下方法制備得到：將平均粒徑3-5mm的尿素顆粒預(yù)熱至不低于60℃并攪拌，然后將重量相當(dāng)于所述尿素顆粒的1-2％的、權(quán)利要求9所述的水性包衣劑噴涂至所述尿素顆粒上，并同時(shí)將攪拌中的混合物加熱到105～120℃，充分?jǐn)嚢韬蠼档偷绞覝?，即得所述緩釋尿素?/p>...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種二氧化碳基水性聚硫氨酯，其特征在于，具有以下結(jié)構(gòu)式：其中，
2.一種二氧化碳基水性聚硫氨酯的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述二氧化碳基二元醇的含水量為300ppm以?xún)?nèi)，分子量為650-1200，碳酸酯含量為38-50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、1,6-己二異氰酸酯、4,4’-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、間苯二甲基二異氰酸酯、1,4-環(huán)己烷二異氰酸酯、四甲基間苯二亞甲基二異氰酸酯、三甲基-1,6-六亞甲基二異氰酸酯、1,4-環(huán)己烷二甲基二異氰酸酯、降冰片烷二異氰酸酯中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述催化劑為二乙酸二丁基錫、辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫和二月桂酸二辛基錫、辛酸鉍、新癸酸鉍中的一種或多種。<...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張紅明，王獻(xiàn)紅，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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