[发明专利]一种温度响应性包膜控释肥料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种温度响应性包膜控释肥料及其制备方法，属于肥料制备领域。本发明所制备的包膜控释肥料以肥料颗粒作为芯材，以生物质聚氨酯作为内层膜材，以生物质温敏水凝胶作为外层膜材包裹在肥料颗粒表面。本发明所制备的包膜控释肥料是具有温度响应性双层核壳结构的生物基包膜控释肥料，内层生物基聚氨酯包膜对肥料养分的释放起到第一层阻碍作用，外层温敏水凝胶一方面可以通过感应温度变化调控水凝胶的溶胀，从而调控水分的进入和养分的溶出，另一方面，与内层生物质聚氨酯膜壳形成梯度释放，进一步降低养分的释放速率，从而达到智能调控肥料养分释放的目的。

技术领域

本发明涉及肥料制备领域，特别是涉及一种温度响应性包膜控释肥料及其制备方法。

背景技术

肥料是农作物的粮食，是农业生产中必不可少的基本生产资料。然而，我国多数地区因长期施用化学肥料已使土壤生态环境、土壤理化性状以及土壤微生物区系受到了不同程度的破坏，尤其是过多施用单质化学肥料，已使土壤中营养元素比例严重失调，肥力供给能力下降，土壤板结加剧，根际土壤微生物优势种群大量减少，在一定程度上对农产品品质造成了污染，使产品难以达到绿色食品的要求。

据统计，化肥对提高农作物产量的作用占40％-60％，我国是化肥的产能大国也是化肥的消耗大国，但是当季的化肥平均利用率不足40％。较低的肥料利用率造成资源浪费的同时，也给环境造成了严重的污染。因此，亟需研发一种可以提高肥料利用率，减少肥料养分流失的新型的绿色、可调控养分释放的肥料。

包膜控释肥料的问世，同时解决了上述两个问题。但是，包膜材料的复杂工艺和高成本的原料造成其价格昂贵，目前只能在具有经济价值的草坪、花卉上使用，尚不能得到广泛推广；还有一个最主要的原因是包膜控释肥料的残膜不能降解，会对环境造成二次污染，因此，限制了其在农业领域的广泛应用。可再生的生物基材料成为高效、低成本新型生物基包膜肥料的研发热点。另外，环境响应性肥料作为控释肥料的一种，是专门为温度和土壤条件较为复杂的农业生产区域设计的新型智能型肥料。环境响应性肥料能够根据环境中特定的刺激响应信号来改变肥料的吸水、保水和养分释放等行为，以此达到智能调控肥料养分释放性能的目的。但是目前的生物基包膜肥料仅仅停留在实现养分缓控释的层面，如果包膜肥料能够根据外界环境的变化来调控养分的释放速率，更能满足植物生长需求。

针对上述现状，研发一种低成本、高效、温度响应的新型包膜控释肥料及其制备工艺是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种温度响应性包膜控释肥料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，使包膜控释肥料制备工艺简单，包膜原料来源广泛，可降解，并具有良好的缓释效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明目的之一是提供一种包膜控释肥料，以肥料颗粒作为芯材，以肥料颗粒作为芯材，以生物质聚氨酯作为内层膜材，以生物质温敏水凝胶作为外层膜材包裹在肥料颗粒表面。

进一步地，所述生物质聚氨酯占肥料颗粒质量的1-5％，所述生物质温敏水凝胶占肥料颗粒质量的1-5％，所述生物质聚氨酯与生物质温敏水凝胶的质量比为1:1-3。

本发明目的之二是提供上述包膜控释肥料的制备方法，包括以下步骤：

制备生物质聚氨酯作为膜材A；制备生物质温敏水凝胶作为膜材B；先将膜材A包裹到肥料颗粒表面，之后将膜材B包裹在膜材A的表面，得到包膜控释肥料。

进一步地，所述生物质聚氨酯通过生物质多元醇与固化剂反应得到；所述固化剂为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、PM-200或多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种。

进一步地，所述生物质多元醇的羟值与固化剂的异氰酸根的摩尔比为1：0.8-1.5。