[发明专利]一种双组分多元醇降解型聚氨酯包膜控释肥及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种双组分多元醇降解型聚氨酯包膜控释肥及其制备方法与应用，属于控释肥料生产技术领域。本发明的双组分多元醇降解型聚氨酯包膜控释肥是以PET回收制备的聚酯多元醇和液化废弃生物质制备的多元醇为软段，以固化剂为硬段，在肥料表面原位合成了一种降解型生物基聚氨酯膜，从而控制肥料养分缓慢释放。本发明通过PET聚酯多元醇和液化生物质多元醇交联改性，不仅能够调控养分长效、精准控释，还能够提高膜材的降解能力，解决了传统生物基包膜材料膜材疏松多孔、养分控释期短、控释精准度低的问题。

技术领域

本发明涉及控释肥料生产技术领域，具体涉及一种双组分多元醇降解型聚氨酯包膜控释肥及其制备方法与应用。

背景技术

当前，我国农业生产与资源环境之间的矛盾日益突出，化肥产业面临着巨大的能源、资源、环保硬约束。与此同时，随着人民生活水平的提高和对高品质农产品消费需求的提升，导致现有肥料品种结构与市场需求逐步脱节，难以适应农业高质量发展的节奏。

缓/控释肥是一种通过养分的化学复合和物理作用，使有效养分随时间的推移而缓慢释放的肥料，在平衡施肥、提高作物产量等方面发挥着巨大作用。缓/控释肥重要的生产方法之一是包膜型制备工艺，膜材以石化类膜材为主，成本高、难降解，如热塑性的聚乙烯膜材，需有机溶剂，无法生物降解；石化源聚氨酯膜材降解周期长、成本高，生产和施用易造成二次环境污染，且石化能源不可再生。长期使用，包膜材料会破坏土壤原有的生态环境。同时，残留在包膜肥料中的有毒有机溶剂对会植物和周围环境造成污染。

目前发展易降解的生物基包膜材料尤其是液化生物质材料已成为包膜控释肥的主流发展方向，其原理通常是通过将生物质材料醇解、氧化形成含有丰富羟基官能团的多元醇。然而研究表明，由于液化过程温度、反应控制不精准等问题，通常导致生物质材料过度氧化，因此生成的大量醇类物质会进一步氧化为醛、酸类物质，这些物质会与多元醇生成酯类物质，因此减少了多元醇中的羟基活性官能团，增加了非成膜物质，从而导致传统液化生物质多元醇与固化剂反应后的包膜材料疏松多孔，养分控释期短，严重制约了其在控释肥上的应用。因此，通过合理添加催化剂，还原过度氧化的醛、酸类物质，精准控制反应过程，对于提高液化生物质材料包膜的质量尤为关键。

现有专利CN 107570158 A公开了一种生物质基多元醇加氢提质的方法。将木质纤维素类生物质液化所得生物质基多元醇、负载型非晶态合金催化剂和溶剂混合均匀，使用氮气将反应容器内的空气置换，充入氢气后升温，反应得到加氢提质后的生物质基多元醇。然而该方法需要在充满氢气的高压环境中进行，在生产中对设备和安全性要求较高，且该方法需在液化完成后进一步进行0.5-10h的加氢提质，费工费时。专利CN 103012065 A公开了一种木质纤维素类生物质循环水解氢化制取高浓度多元醇的方法。将木质纤维素类生物质一次稀酸水解液低温氢化制取低浓度多元醇水溶液，再直接配酸后用于水解新鲜木质纤维素，获得的糖醇混合水解液再低温氢化制取多元醇。然而该方法单次循环制取的多元醇质量百分浓度较低，需要多次循环进行才能获得较高浓度的产物，难以在高产率高效率的产业化中实现。专利CN 101845146 A将聚多元醇、丙三醇、酸催化剂混合均匀，加热搅拌下加入酶解木质素，升温至100-180℃，惰性气体保护下反应1.0-4.0h后终止；加入碱调节剂将溶液调至pH＝7.0-7.5，该工艺过程复杂，需要再经过透析、减压蒸馏、多次调节溶液pH得到改性多元醇，过程精准控制难、产物质量不稳定，难以实现工业化生产，且获得的木质素的颜色较深导致滴定终点不易观察，需要利用pH值确定滴定终点。