[发明专利]一种可生物降解的包膜材料及其包膜肥料

说明书

技术领域

本发明涉及一种可生物降解包膜材料的制备及其包膜肥料，属于包膜肥料的技术领域。

背景技术

包膜肥料的包覆材料从其材料性状主要可分为两大类，分别是无机材料和有机材料。利用无机物材料包膜是通过粘结剂附着于肥料颗粒上，通过物理阻隔作用减少肥料与水分的接触，从而达到缓释的效果，这类材料主要有硫磺、粘土、钙镁磷肥、氧化镁、石膏、磷酸盐、硅酸盐、腐殖酸、高岭土、膨润土、滑石粉等，其中，对硫包膜材料的研究最多。还有一些矿物质，如沸石、海泡石等由于具有较高的阳离子交换量，对于养分的保持具有特殊作用，成为一种具有潜力的缓控释材料。无机包膜材料来源广泛，且对土壤不构成危害，但无机包膜对肥料的封闭性不好，容易形成较大尺度的孔隙，使缓释效果不佳。且无机材料韧性较差，在包装及运输过程中包膜易破碎脱落，大大降低缓释效果。

有机聚合物包膜材料，这类材料又溶剂型热塑性包膜材料，例如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯，这类材料在包膜过程中需要用到大量有毒的有机溶剂，溶剂损失量较大、回收困难。热固性树脂包膜，典型的有醇酸树脂和聚氨酯类。采用热固性树脂进行包膜，没有溶剂回收过程，可连续生产，缓释性能优于聚烯烃类热塑性树脂，但价格一般高于后者。合成聚合物包膜在土壤中分解周期很长，长期施用会对土壤结构造成破坏。

发明内容

为解决包膜肥料制备中溶剂使用成本高、养分释放完全后包膜材料短期内无法降解的问题，本发明提供了一种可生物降解包膜材料，它具有较高的韧性和缓释性，其生产过程采用无溶剂包膜技术，而且生产效率高，同时避免了溶剂回收中的浪费，由于包膜材料加入了聚脲等具有生物降解性的材料，具有一定的生物降解能力，在农业生产中应用前景广阔。

本发明所述的包膜材料，包括异氰酸酯和聚脲，其中异氰酸酯的质量分数为85～90％。

优选的，所述异氰酸酯为2,4-甲苯二异氰酸酯和2,6-甲苯二异氰酸酯的混合物；优选的，2,4-甲苯二异氰酸酯的质量分数为75～85％，最优的，2,4-甲苯二异氰酸酯的质量分数为80％。以上两种异氰酸酯的相对用量会影响到包膜材料的缓释性能，由于2,4-甲苯二异氰酸酯活性高于2,6-甲苯二异氰酸酯，成膜性能好，所以在膜材包覆时，2,4-甲苯二异氰酸酯含量较高时柔韧度较好，在2,4-甲苯二异氰酸酯的质量分数为75～85％内可形成兼备柔韧度和硬度均良好的膜材，有利于肥料运输和养分缓释。

优选的，所述聚脲由以下方法制备得到：

1)在高压反应釜中加入的尿素和甲醇，在搅拌速度为15～25r/min，温度60℃～80℃的条件下反应2～4h，得氨基脲中间产物；

2)向所述氨基脲中间产物中再加入碳酸钾，起封端作用的尿素和三异氰酸酯，然后经过蒸馏得到聚脲。

上述制备方法引入了尿素，能够显著降低原料成本。

优选的，在制备聚脲的过程中，按重量份，所述尿素的添加量为90～110份，所述甲醇的添加量为550～650份，所述碳酸钾的添加量为1～3份，所述起封端作用的尿素的添加量为6～10份，所述三异氰酸酯的添加量为0.8～1.2份。

进一步优选的，按重量份，所述尿素的添加量为100份，所述甲醇的添加量为554～625份，所述碳酸钾的添加量为1～1.5份，所述起封端作用的尿素的添加量为6～8份，所述三异氰酸酯的添加量为0.8～1.2份。

本发明的另一目的是保护在表面包覆有本发明所述包膜材料的包膜肥料。

优选的，包膜材料的厚度20～150μm。

进一步优选的，在制备的过程中，根据肥料密度的不同，所述包膜材料占所述肥料核心的质量百分数为4～8.5％。

优选的，所述包膜肥料的核心为尿素颗粒或复合肥颗粒。所述复合肥料可为农业领域常用的任意复合肥料。

优选的，复合肥料的粒径为2.5～5mm。

优选的，本发明所述包膜肥料的制备方法包括如下步骤：

1)将所述包膜肥料的核心颗粒在包衣机中加热到60℃～80℃，然后将占肥料核心总质量0.5～2％的包膜材料加入到所述包衣机中，在不断转动的核心颗粒的表面固化10～15min；

2)重复上述包膜操作5～8次直至包膜材料占肥料核心总质量的4％～8.5％，然后加入为包膜肥料总质量的0.1％～0.5％的聚乙烯蜡，冷却至25℃，制得包膜肥料。

本发明包膜肥料的制备方法，优选的，加热温度为70℃～80℃。

本发明包膜肥料的制备方法，优选的，所述包膜材料固化时间12min。由于包膜材料在常温下呈液体状态，因此需要在较高的温度下进行固化。