[发明专利]一种制备缓释尿素的方法

说明书

本发明的一种制备缓释尿素的方法属于缓释尿素技术领域。首先利用二异氰酸酯与三羟基小分子化合物反应合成多羟基树脂预聚体；在80～100℃条件下，在预聚体中加入颗粒尿素和催化剂，反应4～8h，在尿素颗粒表面形成均匀分布的环碳酸酯中间产物，在反应混合体系中逐滴加入小分子多胺；反应完毕后，用滤网分离出固体颗粒，并放入恒温鼓风干燥箱烘干，最终获得表面为高分子聚氨酯包裹的缓释尿素。本发明具有成本低、缓释性能好、缓释时间可控等优点。

技术领域

本发明属于缓释尿素技术领域，涉及一种新型缓释尿素的制备方法，在无溶剂条件下以颗粒尿素本身作为反应物直接在颗粒尿素表面反应聚合成膜。

背景技术

我国肥料用量约占世界化肥总量的1/3。但是我国应用最为广泛的氮肥利用率仅为30％～35％。化肥利用率低导致在作物的一个生长周期中需进行多次施肥而在植物根际积累，不仅会破坏植物根系细胞结构、造成盐害、导致作物减产甚至死亡，还会破坏土壤结构，导致土壤退化以及地表和地下水体污染等。因此，发展新型缓释肥料就成为了重点领域之一。

目前缓释尿素肥料主要为包膜型缓释尿素肥料，膜材料主要是早期的硫磺类材料以及高分子材料中的聚氨酯树脂系列。制备方法是在颗粒尿素表面喷涂成膜。较早的成果多为硫磺或者掺硫高分子聚合物包膜尿素。例如中国专利文献CN 101823923 B(申请号201010159451.1)，研制了一种玉米专用控释肥。虽然包裹成膜后膜层不易破损，但存在颗粒均匀性差、养分释放不均以及烧种烧苗的问题。现在的成果多集中在利用合成的可降解高分子材料进行喷涂包膜，或者将高分子材料各种原料加入粘胶剂等助剂直接进行喷涂在尿素表面成膜。例如中国专利文献CN 102964186 B(申请号201210447434.7)，中国专利文献CN 103360184 B(申请号201310343720.3)以及中国专利文献CN 106810363 A(申请号201710033219.5)等。但是这些成果均存在包膜不均匀，膜层容易与尿素本体分离的问题。

总的看来，目前专利中报道的缓释尿素包膜均匀性与可控性仍存在一定问题，导致缓释效果不尽理想，因而制约了其在工业上的大规模应用。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是，克服传统主流包膜型缓释尿素的喷涂包膜方式存在的不足，提供一种将颗粒尿素本身作为反应物，在无溶剂的条件下直接在颗粒尿素表面反应聚合成膜的方法。由此方法制备的缓释尿素由于表面高分子膜包裹均匀紧密，因此具有缓释效果好的特性，完全能够应用于农田。

上述的技术问题通过以下的技术方案实现：

一种制备缓释尿素的方法，选择二异氰酸酯与三羟基小分子化合物以1:1.5～3的摩尔比，在60～80℃温度下反应3～5h，合成多羟基树脂预聚体；将反应温度提高到80～100℃，在预聚体中加入直径为0.25～0.45mm的颗粒尿素，多羟基树脂预聚体与颗粒尿素的摩尔比1：5～10，并加入相当于树脂预聚体质量百分比为10～15％的催化剂，反应4～8h，在尿素颗粒表面形成均匀分布的环碳酸酯中间产物，将温度升高至120℃，趁热用筛子以及布氏漏斗分离出催化剂；将反应温度恢复到80～100℃，在反应混合体系中逐滴加入小分子多胺，多胺与树脂预聚体摩尔比为0.5～1.2：1。继续反应直到再没有氨气生成之后再反应1小时；反应完毕后，将温度升高至100℃，趁热快速用滤网分离出固体颗粒。将分离出的固体颗粒放入恒温鼓风干燥箱，在70℃温度下烘干48h，最终获得表面为高分子聚氨酯包裹的缓释尿素。

所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)中的一种或两种。

所述的三羟基小分子化合物为甘油、1,2,4-丁三醇、1,2,6-已三醇、焦性没食子酸、1,2,4-苯三酚中的一种或两种。