[发明专利]一种有机硅改性活化木质素基包膜材料及其制备方法与一种包膜肥料

说明书

本发明涉及一种有机硅改性活化木质素基包膜材料及其制备方法与一种包膜肥料，属于肥料技术领域。本发明公开了一种有机硅改性活化木质素基包膜材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将木质素与活化剂混合，反应0.5～1.5h，得到木质素基；(2)将所述活化木质素基与低聚羟基封端聚二甲基硅氧烷、纳米炭黑混合，得到有机硅改性活化木质素基；(3)将所述有机硅改性活化木质素基与异氰酸酯类化合物混合，催化反应得到有机硅改性活化木质素基包膜材料。利用该制备方法制备得到的包膜材料包裹肥料可以提高肥料的控释期，有效提高肥料的利用效率。

技术领域

本发明涉及肥料技术领域，尤其涉及一种有机硅改性活化木质素基包膜材料及其制备方法与一种包膜肥料。

背景技术

化肥是我国农业发展和粮食安全的重要保障。然而，由于化肥的过量以及不合理施用，导致其养分利用率低，不仅造成大量养分流失和资源浪费，而且导致严重的水土污染，阻碍了农业可持续发展。因此，如何提高肥料养分利用率，减少化肥对生态环境的污染成为目前国内外农业生产中亟待解决的问题。事实上，从改造肥料的保肥供肥性能出发，如研制包膜肥料，是解决肥料利用率低和减轻环境污染的有效途径。

目前，包膜材料可大致分为无机矿物包膜材料、有机聚合物包膜材料和环境友好型包膜材料。其中，无机矿物包膜材料是将不溶于水的无机材料包覆于固体肥料颗粒表面，主要包括硫磺、无机肥及活性矿物等，此类材料来源广泛、价格较低且施入土壤后不会造成二次污染。然而，因包膜材料的弹性差和易破裂等问题，容易缩短其养分释放周期，难以满足作物整个生长期对养分的需求。有机聚合物包膜材料常被用作制备包膜肥料的控释涂层，此类包膜材料包括聚烯烃、聚乙烯和聚苯乙烯等。然而，由于其主要来源于石油基聚合物，存在价格昂贵、不可再生等问题。同时，有机聚合物包膜材料大多难以降解，从而残留在土壤中造成环境污染。因此，迫切需要开发更加绿色、经济的可生物降解的涂层材料以研制包膜肥料。

生物质，是指由动物、植物及微生物等生命体衍生得到的物质，具有来源广泛、价格低廉、可再生和施入土壤后可降解等优势，能够作为一类潜在的研制包膜肥料的涂层材料基料。近年来，生物质材料被广泛应用于制备天然有机涂层材料，主要包括植物油、壳聚糖、木质素、纤维素和淀粉等。其中，木质素作为自然界中第二大天然高分子聚合物，其具有来源广、环境友好和生物相容性高等优点，被认为是最有潜力的“绿色”资源之一。同时，木质素含有羟基基团可部分替代不可再生的石油基多元醇，其在制备环境友好的包膜肥涂层材料方面具有优良的应用前景。目前，大多木质素基包膜材料存在耐水性差或制备涂层过程中添加有机有害溶剂污染环境等缺陷。例如，中国专利CN114014735A公开了一种以木质素聚氨酯、淀粉和乳酸为原料，以丙酮和二氯甲烷为溶剂，制备出一种控释效果良好和溶出率稳定的包膜粒状肥料。然而，此发明中存在木质素聚氨酯疏水性差，制备工艺复杂、成本高且制备过程污染环境等缺陷。因此，如何提高木质素基包膜肥料膜材料疏水性和制备过程中的环境友好性是当前研究的难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机硅改性活化木质素基包膜材料及其制备方法与一种包膜肥料。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种有机硅改性活化木质素基包膜材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将木质素与活化剂混合，反应0.5～1.5h，得到活化木质素基；

(2)将所述活化木质素基与低聚羟基封端聚二甲基硅氧烷、纳米炭黑混合，得到有机硅改性活化木质素基；

(3)将所述有机硅改性活化木质素基与异氰酸酯类化合物混合，催化反应得到有机硅改性活化木质素基包膜材料。

作为优选，所述木质素为碱木质素、硫酸盐木质素、木质素磺酸盐和有机溶剂木质素中的一种或多种；

所述木质素的粒径为0.15～0.25mm。