本发明专利技术公开了一种包膜控释肥及其制备方法。该包膜肥料由肥料颗粒和聚合物包膜层组成；其中聚合物包膜层材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂和介孔分子筛制得；所述介孔分子筛质量为所述聚合物包膜层材料质量的0.05％-10％；所述介孔分子筛选自含孔道结构的分子筛和无孔道结构的分子筛原粉中的至少一种。本发明专利技术提供的包膜控释肥利用具有纳米限域效应的介孔分子筛和聚氨酯基体的相互作用达到提高膜层对养分的控释性能的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化学领域，具体涉及肥料领域中的控释肥领域，更具体涉及。
技术介绍
包膜控释肥是指能够根据植物不同生长阶段的营养需求特点，调节养分的释放速率及供应强度，使其养分释放模式与作物吸肥规律同步的新型肥料，其应用不但提高了肥料的利用率，而且减少了化学肥料对环境造成的污染。目前，按照制备工艺的不同，包膜控释肥主要分为有机溶剂型、水型和原位反应成膜型三种。有机溶剂型是将聚烯烃或回收的废旧塑料高温溶解在有机溶剂中，再喷涂到肥料表面成膜制成。由于聚合物溶液含有大量溶剂，在制备过程中对设备密封和溶剂回收等有严格要求，而且该技术的设备产能相对偏低不利于降低控释肥的成本和售价。水型包膜控释肥虽然采用的是绿色生产工艺，但是水基聚合物包膜剂的研发尚存在一些不足。一方面，目前的包膜剂溶液形成膜层的水渗透性较强，控释效果不理想；另一方面，包膜过程中水分在肥料颗粒表面容易形成高湿性环境，部分肥料溶解再结晶将导致聚合物膜层严重受损，从而破坏控释效果。近年来，国内外越来越多的研究单位将重点放在原位反应成膜型控释肥上:即将小分子单体直接在肥料表面反应成膜制备包膜控释肥，这种技术的设备简单且操作易实现连续化生产，有 利于降低控释肥的成本和售价。考虑到聚氨酯具有高弹性、耐磨性卓越、机械性能和耐化学品性良好等优点，已成为反应成膜型包膜控释肥所采用的主体材料。拜耳公司的Markusch等人分别在专利US6364925B1和US6358296B1中描述了蓖麻油-聚醚多元醇基聚氨酯控释肥和油脂多元醇基聚氨酯控释肥。加拿大Agrium公司在专利W02004/011395中公开了一种利用无机细粉如磷矿粉提高聚氨酯膜层力学性能的方法。Whittington在专利US7452399B2中也报道过一种添加粉末降粘剂的聚氨酯包膜肥料，购于Cimbar公司的硫酸钡粉末可以提高聚氨酯包膜层的力学性能从而延长营养释放期。这些外添加剂的引入虽然在某种程度上改善了膜层的力学性能，但由于添加剂与聚氨酯间界面结合力弱，实际上起到了开孔剂的作用。宫涛等在专利CA200910227875.4中公开了一种预聚体法制备聚氨酯聚脲包膜肥料的方法。专利中报道在预聚体制备过程中加入了起改性作用的环氧树脂。为了实现包膜层在土壤中的生物降解，胡树文等在专利CA200810116876.7中公开了一种向多元醇加入可降解功能单体如单宁的可降解型聚氨酯包膜控释肥料。虽然研究者们已对聚氨酯类原位反应成膜型包膜控释肥进行了大量的研究，但是在制备过程中仍存在一些难点:由于原料间的反应速率和程度不易控制，使得聚氨酯的均一程度较差，导致膜层出现了很多缺陷，从而严重影响了膜层的控释性能，要想制备同时具备良好控释性和低包膜率的反应成膜型聚氨酯包膜控释肥仍存在一定的困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种纳米限域条件下原位反应成膜型包膜控释肥及其制备方法。本专利技术提供的纳米限域条件下原位反应成膜型包膜控释肥，由肥料颗粒和包裹在所述肥料颗粒表面的聚合物包膜层组成；其中，构成所述聚合物包膜层的材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂和介孔分子筛制备而得；或者，构成所述聚合物包膜层的材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂、介孔分子筛和反应助剂制备而得。上述包膜控释肥中，所述肥料为尿素或复合肥；其中，所述复合肥中氮磷钾的质量比可为15:15:15或21:11:13 ;其中，氮磷钾的质量比为15:15:15可为撒可富复合肥；所述聚合物包膜层的质量为所述肥料颗粒质量的2-10%，具体可为2.4%、3.3%,4.3%,4.6%,5%,5.1%,5.9%,7.9%,8.9% ；所述异氰酸酯选 自多亚甲基多苯基多异氰酸酯、萘二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、液化MD1、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、HDI三聚体、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和二甲基联苯二异氰酸酯中的至少一种；所述多元醇选自聚醚多元醇、植物油多元醇、聚酯多元醇和聚烯烃多元醇中的至少一种，更具体选自苯酐聚酯多元醇、聚四氢呋喃二醇、聚醚三醇、聚醚二醇、蓖麻油、大豆油多元醇、聚己内酯二醇、二聚体聚酯二醇、聚碳酸酯二醇和端羟基聚丁二烯中的至少一种；所述多元醇的相对分子质量为100~5000，优选200~3000，更优选300~2000，具体为 500、1000、2000、3000 ；所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二硫醇二烷基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡、单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二甲基环己胺、二甲基十六胺、三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基亚氨基二丙基胺、羧酸铋、异辛酸钾、醋酸钾和油酸钾中的至少一种；所述介孔分子筛选自含孔道结构的分子筛和无孔道结构的分子筛原粉中的至少一种，平均粒径为50-5000nm，优选为50-1000nm，更优选为50_500nm ；其中，所述介孔分子筛具体为平均粒径为500nm的不含孔道结构的介孔分子筛SBA-3原粉、平均粒径为50nm的不含孔道结构的介孔分子筛SBA-15原粉、平均粒径为500nm的不含孔道结构的介孔分子筛SBA-16原粉、平均粒径为500nm的具有孔道结构的介孔分子筛SBA-3、平均粒径为I μ m的具有孔道结构的介孔分子筛SBA-15或平均粒径为500nm的具有孔道结构的介孔分子筛SBA-16 ；所述异氰酸酯中的异氰酸根基团与多元醇中的羟基基团的摩尔比[NCO]:[0H]为 0.8-4.0:1，优选为 0.9-3.0:1，具体为 1.07:1、1.21:1、1.19:1、2.35:1、2:1、3.75:1、2.63: I λ 0.90: I λ 0.80:1 ；所述催化剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0.01-1.5%,优选为0.02-1% ；所述介孔分子筛的质量为所述聚合物包膜层质量的0.05-10%,优选为1.5-5%。所述反应助剂由助成膜剂、流平剂和除水剂中的至少一种组成；其中，所述助成膜剂选自石蜡、微晶蜡、氯化石蜡、石油树脂、α-烯烃、聚乙烯蜡、EVA腊、浙青和娃腊中的至少一种；所述流平剂选自有机硅和丙烯酸酯聚合物中的至少一种；所述除水剂选自对甲基苯磺酰异氰酸酯、沸石分子筛和噁唑烷中的至少一种。其中，所述助成膜剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0.5_20%，优选为2-10% ；所述流平剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0_3%，且不为0，优选为0.05-1.5% ；所述除水剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0-5%,且不为O,优选为0.5-3%。所述包膜控释肥的释放期为32天、35天、45天、58天、60天、65天、72天、93天或32-93 天；本专利技术提供的制备上述包膜控释肥的方法，包括如下步骤:将肥料颗粒置于转鼓或流化床中预热至70_90°C，将由A料和B料组成的原料分别预热至熔融状态，再同时雾化喷涂到预热后的肥料颗粒表面，得到所述包膜控释肥；其中，所述原料为构成所述聚合物包膜层的材料或由构成所述聚合物包膜层的材料和所述反应助剂组成；所述A料中含有多元醇，所述B料中含有异氰酸酯；所述A料具体为Al料至A4料中的任意一种；其中，所述Al料具体由所述多元醇、催化剂、介孔分子筛和除水剂组成；所述A2料由所述多元醇、催化剂和除水剂组成；所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包膜控释肥，由肥料颗粒和包裹在所述肥料颗粒表面的聚合物包膜层组成；其特征在于：构成所述聚合物包膜层的材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂和介孔分子筛制备而得； 或者，构成所述聚合物包膜层的材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂、介孔分子筛和反应助剂制备而得。
【技术特征摘要】
1.一种包膜控释肥，由肥料颗粒和包裹在所述肥料颗粒表面的聚合物包膜层组成；其特征在于:构成所述聚合物包膜层的材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂和介孔分子筛制备而得; 或者，构成所述聚合物包膜层的材料由异氰酸酯、多元醇、催化剂、介孔分子筛和反应助剂制备而得。2.根据权利要求1所述的包膜控释肥，其特征在于:所述聚合物包膜层的质量为所述肥料颗粒质量的2-10%。3.根据权利要求1或2所述的包膜控释肥，其特征在于:所述肥料为尿素或复合肥； 所述异氰酸酯选自多亚甲基多苯基多异氰酸酯、萘二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、液化二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和二甲基联苯二异氰酸酯中的至少一种； 所述多元醇选自聚醚多元醇、植物油多元醇、聚酯多元醇和聚烯烃多元醇中的至少一种；所述多元醇的相对分子质量为100~5000，优选200~3000，更优选300~2000 ；所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、二硫醇二烷基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡、单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二甲基环己胺、二甲基十六胺、三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基亚氨基二丙基胺、羧酸铋、异辛酸钾、醋酸钾和油酸钾中的至少一种； 所述介孔分子筛选自含孔道结构的分子筛和无孔道结构的分子筛原粉中的至少一种，平均粒径为50-5000nm， 优选为50-1000nm，更优选为50_500nm。4.根据权利要求1-3所述的包膜控释肥，其特征在于:所述异氰酸酯中的异氰酸根基团与多元醇中的羟基基团的摩尔比为0.8-4.0:1，优选为0.9-3.0:1; 所述催化剂的质量为所述聚合物包膜层质量的0.01-1.5%，优选为0.02-1% ； 所述介孔分子筛的质量为所述聚合物包膜层质量的0.05-10%，优选为1.5-5%。5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李丽霞，杨俊刚，曹兵，徐秋明，刘宝存，肖强，李鸿雁，倪小会，衣文平，杨宜斌，
申请(专利权)人：北京市农林科学院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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