[发明专利]一种基于生物基粘结剂的功能型缓控释肥核芯及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于生物基粘结剂的功能型缓控释肥核芯及其制备方法，本发明的生物基粘结剂是由生物质材料经液化反应制得生物基多元醇，再由生物基多元醇与扩链剂、交联剂和固化剂预混，制备得到生物基粘结剂。本发明的生物基粘结剂以可再生生物质资源为原料，减少了对石化基原料的依赖，降解性好，同时粘结性强，耐热性好、耐水性高、易喷涂、易干燥。基于其制备的功能型缓控释肥核芯成粒率高、颗粒强度大、抗吸湿性优良、耐冲击性强、圆整度好，储存运输性能良好，尤其适配于包膜缓控释肥生产工艺，可提高物料流化性能，降低肥芯比表面积，大大降低控释肥料包膜成本。

技术领域

本发明涉及缓控释肥料技术领域，具体涉及一种基于生物基粘结剂的功能型缓控释肥核芯及其制备方法。

背景技术

化学肥料是农业生产上保障产量提高的重要生产资料，随着人类粮食需求的增加，化肥用量也在不断增加。据联合国粮农组织的统计，化肥对提高农作物产量的作用占40％-60％。我国化肥消耗量约占世界化肥消耗总量的30％，居世界第一位，但是我国化肥当季利用率平均仅为30-35％，不仅造成资源的巨大浪费，还给人类赖以生存的环境造成严重污染。

控释肥料通过聚合物包膜的形式控制养分释放与作物养分吸收同步，提高肥料利用率，减少环境污染，实现减肥增效，满足国家绿色农业战略需求。植物生长调节剂作为一类外源的非营养性化学物质，通常以较低的浓度促进植物生命过程的某些环节，具有增产、改善品质、增强作物抗逆性等潜力。制备含有植物生长调节剂的功能型肥料核芯，然后进行包膜处理，可制备功能型缓控释肥，实现缓控释肥料与植物生长调节剂配伍协同增效。

然而功能型控释肥料制备成本居高不下，质量控制难，难以满足日益增长的市场需求，这与其核芯圆整度、颗粒强度和肥表光滑度极其相关。传统缓控释肥料核芯多以脲甲醛为粘结剂，属于石化基产品，易带入甲醛污染，易使功能性物质失活。专利CN104744164B中公开了一种脲醛树脂粘结剂，其粘结性强，还能提供缓释性氮素，但是该脲醛树脂粘结剂对石化基原料有一定的依赖性，不利于可持续发展，且在生产过程中会释放出致癌物质甲醛，危害人体健康。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于生物基粘结剂的功能型缓控释肥核芯及其制备方法。解决了传统粘结剂粘结性差、污染环境和不可持续发展等问题，大大提高了缓控释肥的多功能性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种生物基粘结剂，由如下方法制备而成：

将生物质材料、液化剂和催化剂按质量比为(68-74)：(20-30)：(1.6-5.8)混合均匀，100-160℃条件下反应1-3h，制得生物基多元醇；

将制得的生物基多元醇与扩链剂、交联剂和固化剂按质量比为(40-50)：(0.1-0.2)：(0.1-0.2)：50预混，60-100℃条件下反应0.5-1h，制得生物基粘结剂。

优选的，所述生物质材料选自木素、单宁、大豆蛋白、淀粉、木质生物质和热解生物油中的一种或任意几种的混合物。

优选的，所述液化剂选自苯酚、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、木糖醇和山梨醇中的一种或任意几种的混合物。

优选的，所述催化剂选自过渡金属配位络合催化剂、酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物中的一种或任意几种的混合物。

优选的，所述扩链剂选自双酚A二丙烯酸甘油酯、3，5二甲基硫基-2,4-二氨基甲苯(DMTDA)、羧基官能度化蓖麻油(CCE)、乙二胺(EDA)、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇和二乙氨基乙醇中的一种或任意几种的混合物。

优选的，所述交联剂选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、六甲氧基甲基三聚氰(HMMM)、有机二元酸、多元醇、二乙烯基苯、二异氰酸酯和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或任意几种的混合物。