[发明专利]一种全生物基聚氨酯控释肥包膜材料与聚氨酯控释肥

说明书

本发明提供一种全生物基聚氨酯控释肥包膜材料与聚氨酯控释肥。本发明提供的全生物基聚氨酯控释肥包膜材料所用固化剂为生物基1,5‑戊二异氰酸酯复配物，其包括生物基1,5‑戊二异氰酸酯单体及其聚合物的复配物或不同的生物基1,5‑戊二异氰酸酯的聚合物的复配物，其来源于葡萄糖、赖氨酸等生物原料，生物基含量在65～71％；所述包膜材料通过所述生物基1,5‑戊二异氰酸酯复配物与本发明提供的生物基多元醇交联反应制得。本发明的控释肥包膜材料生物基含量高、产品生物相容性高，控释性能优良，耐磨性和抗压性能大幅提升，产品结构性能稳定，施入土壤后安全环保，降解性能好，对环境污染非常小；且成本低，适用于大批量生产。

技术领域

本发明属于控释肥包膜材料技术领域，具体涉及一种全生物基聚氨酯控释肥包膜材料与聚氨酯控释肥。

背景技术

随着农业科技的发展，农业生产中使用的肥料也发生了变化，出现了新型肥料，如缓释肥料、液体肥料、气体肥料。其中，缓控释肥是在传统肥料颗粒(如：作物专用复合肥或尿素)外层包一层特殊的具有控释功能的膜，根据作物生长对养分需求，控释养分释放速度和释放量，使养分释放速度与作物需求相一致。因此，缓控释肥能按照作物生长规律同步供给有效养分，从而使肥料养分有效利用率得到大幅度提高，起到提高化肥利用率的作用。并且，肥料包膜经吸水产生压力才将养分慢慢地释放，可以减少营养元素的挥发以及被雨水淋洗时养分的损失量，进而提高化肥的利用效率。

缓控释肥包膜控释技术的核心主要在于膜材料及相应的添加剂，通过调整包膜材料的配方及制备工艺可以调整水蒸气透过率、机械强度、伸长率、耐磨性等物理性能。配方的改进得到不同交联密度及材料结晶性能的材料，进而控制膜的水蒸气及肥芯水溶液的透过率，实现控制养分释放的目的。此外，控释肥的养分释放还会受温度、水分等条件的限制，其可根据作物种植土壤等环境条件及其养分需要可进行释放时间和释放高峰期的调整，是智能型、环保型的新型肥料。

随着农业生产模式不断发展，大田作物的高产高效生产迫切需要应用控释肥。虽然包膜技术不断进步，但仍然在成本和产品类型上受到一定局限，在大田作物上的应用还不能得到大面积推广。包膜的材料主要有硫磺，聚乙烯，醇酸树脂及聚氨基甲酸酯(简称聚氨酯)。其中，聚氨酯包膜材料与其他包膜材料相比，具有强度高、弹性好、耐温性优良、孔径细密均匀及容易生物降解等优点，因此近年来聚氨酯包膜材料的研发生产成为控释肥包膜材料的主要发展方向。

现有的聚氨酯包膜材料主要是由多元醇与粗MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)反应而成。其中，多元醇又分为聚酯类和聚醚类，聚酯类是由二元酸或酸酐与二元醇或多元醇反应制得；聚醚类是以多羟基醇为起始剂与环氧乙烷，环氧丙烷开环聚合反应所成。而聚醚类聚氨酯材料相比聚酯类聚氨酯材料的不易水解，生物降解缓慢，价格也相对较高，因此在控释肥聚氨酯材料包膜中聚酯类材料成为优先选项。如：

中国专利文献CN107383347B公开一种用于控释肥的生物基芳烃聚酯多元醇及其应用，通过将脂肪酸、二甘醇、甘油等按照顺序用真空吸入反应釜中；从反应釜中固体加料口投入对苯二甲酸，苯酐和三羟甲基丙烷，进行酯化反应，制得生物基芳烃聚酯多元醇成品。将生物基芳烃聚酯多元醇：蓖麻油：环氧大豆油＝90:5:5按比例组合投入混合罐中搅拌均匀反应5-10分钟，并控制温度在30℃左右，得到A料；将粗MDI投入进混合罐中搅拌同样控制温度在30℃左右，得到B料。该方案中的环氧大豆油仅做为增塑剂助剂使用，未参与化学反应过程，且该专利中生物基含量低于50％，同时该专利中所用粗MDI属于石油基异氰酸酯，为非生物基原料，石化原料成本高且资源不可再生。因此并不属于全生物基包膜材料，成本较高且不可再生。