[发明专利]一种聚氨酯聚脲包膜肥料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包膜控释肥料的制备方法，特别是涉及一种以聚氨酯聚脲为包膜材料的 包膜控释肥料的制备方法。

背景技术

控释肥料能改变传统的施肥方式，简化施肥程序，使播种与施肥同步进行，从而大大降 低农业劳动强度，提高劳动生产率。控释肥料还具有缓释长效作用，可大幅度提高肥料利用 率，在同种作物同等产量水平上可节约资源，减少肥料施用量，降低成本，增加农民收益。

缓释肥料作为一种新型肥料，具有降低养分流失、提高肥料利用效率、降低因施化学肥 料而造成的环境污染等特点，因而已成为国际肥料研究的热点之一。特别是包膜肥料，因具 有较好的控释功能，是控释肥料中最具发展前景的一类。

控释肥料是以颗粒化肥(氮或氮磷复合肥等)为核心，表层涂覆一层低水溶性或微溶性的 无机物质或有机聚合物，如硫磺、沥青、树脂、聚乙烯、石蜡、磷矿粉等作为成膜物质，通 过包膜扩散或包膜逐渐分解而释放养分。当肥料颗粒接触潮湿土壤时，肥料便会吸收水分或 水蒸气，水溶性养分开始透过包覆材料上的微孔缓慢而不断地扩散。就目前的研究来看，包 膜型控释肥料的制造过程不涉及化肥的化学反应，通过包膜材料成分和厚度的调整，来控制 肥料养分释放速度，调节其释放特性，制造工艺方法比较简单，在技术和经济上具有较大优 势。

控释肥料中养分的释放速度和历程与包膜材料存在至关重要的作用，控释作用大小主要 取决于膜材料的特性和形态结构，其次才是环境因素的影响。目前国内外所使用的包膜材料 存在膜弹性差、易脆、包膜后容易出现针孔和裂缝、耐磨性差，实施过程比较复杂、成本较 高或者控释效果不太理想等诸多缺陷，而且肥料颗粒在包装、储存、运输及配料过程中，容 易因摩擦、碰撞而导致膜的破损而达不到预期足够的控释性。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚氨酯聚脲包膜控释肥料的制备方法，采用本发明方法制备的 聚氨酯聚脲包膜材料结构较规整，耐磨性好，可以通过改性达到降解的目的，聚氨酯聚脲包 膜肥料缓释性能良好、对土壤污染小，且具有良好的耐磨性和耐水性能。

本发明聚氨酯聚脲包膜肥料的制备方法包括以下步骤：

1).搅拌下，将聚醚多元醇升温至100～125℃，于真空度0.07～0.1MPa条件下脱水2～ 3h，降温至40～50℃，得到脱水聚醚多元醇；

2).按照NCO/OH＝2～5的摩尔比在脱水聚醚多元醇中加入多异氰酸酯，升温至70～90℃， 反应至NCO质量分数占反应物的5～9％，于0.07～0.1MPa真空脱泡5～15min，得到-NCO封 端的聚氨酯预聚物；

3).将化肥装入喷雾干燥设备中，升温至60℃，于风机频率45Hz、喷嘴雾化气压0.7～ 1.2Mpa、进风温度20～80℃、喷涂速度0.4～0.6Kg/h条件下，按照7～8∶1的质量比将聚 氨酯预聚物与胺类扩链剂混合得到喷涂液，对化肥进行喷涂，喷涂液用量占化肥质量的7～ 10％，待涂膜固化后得到聚氨酯聚脲包膜肥料。

本发明先将低聚物多元醇与多异氰酸酯反应生成分子量比较低的预聚物，然后将预聚物 与胺类扩链剂喷涂在全水溶性肥料表面，两种液体在肥料表面反应生成聚氨酯聚脲包膜。

本发明所采用的原料中，多异氰酸酯选择活性较高的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多苯 基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)中的一种或多种。

本发明根据材料的最终使用用途及条件，选择聚醚多元醇作为原料。具体使用的聚醚多 元醇是分子量分别为1000和2000的聚氧化丙烯二元醇、聚四氢呋喃二元醇(PTMG)中的一种 或多种。

根据成型工艺及对性能的影响，本发明选用胺类扩链剂，主要有3，3’-二氯-4，4’-二 氨基二苯甲烷(MOCA)、二乙基甲苯二胺(DETDA)、二甲硫基甲苯二胺(DADMT)等。

本发明还可以在脱水聚醚多元醇中加入环氧树脂或者淀粉作为改性剂，加入量为占聚醚 多元醇质量的6～8％，加入后需要快速搅拌30～60min。

淀粉是一类可生物降解的天然高分子化合物，其分子链由许多脱水葡萄糖单元经糖键连 接而成，每个脱水葡萄糖单元的2，3，6三个位置上各有一个醇羟基，因此淀粉分子中存在大 量可与异氰酸酯反应的基团。因此，在难降解的聚氨酯聚脲中加入易降解的淀粉，产生淀粉 接枝共聚改性聚氨酯聚脲来控制材料的降解速度，是一种较好的方法。