[发明专利]一种木质素基改性包膜材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种木质素基改性包膜材料及其制备方法和应用，其包膜材料全部由木质素基材料制备，将其应用于缓释肥的包膜，所得包膜缓释肥包膜率5‑40％，养分的释放期可达45天以上，其包膜材料是由木质素基材料依次经交联改性、疏水酯化改性获得。应用方法为利用木质素基改性包膜材料的热塑性，在转包衣机中，将包膜材料均匀、光滑的包被在肥芯表面，获得包膜缓释肥。通过调整包膜率以及与亲水性木质素基材料的混合比例以调整包膜尿素的缓释时间。本发明木质素原料来源广泛，价格低廉，且其降解产物为腐殖质，能够长时间改善土壤理化性质，延长尿素的释放时间，缓解肥料过量释放带来的生态环境问题，并将有利于实现土壤可持续利用的农业生产目标。

技术领域

本发明属于缓释肥料包膜制备领域，具体涉及一种木质素基改性包膜材料及其制备方法和应用。

背景技术

我国化肥消耗量约占世界化肥消费总量的20-30％居世界第一位，发达国家化肥当季利用率为50-60％，我国化肥的当季利用率仅为30-35％。大量的化肥流失浪费，不但造成巨大的经济损失，同时由化肥所造成的生态环境问题也不断加剧。如何高效的利用化肥资源，不但是维持我国粮食生产的关键，也是我国经济社会、生态环境可持续发展的关键。缓释肥、控释肥则是实现肥料高效利用的最可行的方法。现在发展比较成熟的缓释肥主要是由石油、煤、天然气等不可再生材料等材料制备的缓释肥，如硫包膜缓释肥、聚烯烃类缓释肥，聚酯类热固性材料缓释肥，脲醛树脂类缓释肥。但这些材料的不可再生性，差的生物降解性和生物相容性，缓释肥的制备工艺复杂，造价过高以及材料使用过程中对生态环境产生的二次污染等问题都制约着缓释肥的发展。因此寻找并开发一种原料可再生、可降解、生物相容性良好的材料，并以它作为缓释材料开发制备工艺简单、价格低廉的缓释肥则成为了当下缓释肥发展的关键。

包膜缓释肥是物理阻碍型的缓释肥的主要形式，也是商业化缓释肥的主要形式。包膜缓释肥可大致分为两部分：包衣和肥芯。肥芯是指肥料营养元素，缓释性能主要通过改变包衣材料的疏水性和孔隙率以调整化肥元素的溶出速度，延长或控制化肥元素释放速度，以满足植物整个生长周期的营养需求。天然材料如壳聚糖，海藻酸钠，淀粉及其衍生物，纤维素及其衍生物，农业废弃物，生物炭，聚多巴胺和木质素基等生物质新材料具有良好的生物相容性，可降解性，可再生性等特征，使得其作为缓释材料具有无与伦比的优势。木质素是天然高聚物，在可再生生物质材料中，含量仅次与纤维素，在自然界中微生物或者其他物理化学作用下降解成腐殖酸，而腐殖质具有改善土壤理化性质，增加土壤的孔隙，提高土壤通透性，以及提高土壤保水，防止土壤板结的能力。使得木质素基材料作为缓释包衣具有极好的优势。

有机物缓释包膜一般通过流化床喷膜工艺完成。此制备工艺不但对设备的要求高，其包衣过程有机溶剂的使用不但造成了第二次的环境污染，也将降低包衣材料的利用率。因此使用无溶剂包衣工艺对于缓释肥的发展具有及其重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种木质素基改性包膜材料的制备方法。

本发明的第二目的在于提供上述制备方法所制备的木质素基改性包膜材料。

本发明的第三个目的在于上述制备方法所制备的木质素基改性包膜材料的应用，利用木质素基改性包膜材料的热塑性，在转包衣机中，将包膜材料均匀、光滑的包被在肥芯表面，提高化肥元素的缓释性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下方案：

本发明一种木质素基改性包膜材料的制备方法，包括以下步骤：将木质素源与交联剂进行交联反应获得交联木质素，然后再将交联木质素与酯化剂进行酯化反应，即得木质素基改性包膜材料。