一种基于生物基粘结剂的功能型缓控释肥核芯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于生物基粘结剂的功能型缓控释肥核芯及其制备方法，本发明专利技术的生物基粘结剂是由生物质材料经液化反应制得生物基多元醇，再由生物基多元醇与扩链剂、交联剂和固化剂预混，制备得到生物基粘结剂。本发明专利技术的生物基粘结剂以可再生生物质资源为原料，减少了对石化基原料的依赖，降解性好，同时粘结性强，耐热性好、耐水性高、易喷涂、易干燥。基于其制备的功能型缓控释肥核芯成粒率高、颗粒强度大、抗吸湿性优良、耐冲击性强、圆整度好，储存运输性能良好，尤其适配于包膜缓控释肥生产工艺，可提高物料流化性能，降低肥芯比表面积，大大降低控释肥料包膜成本。

Functional core of slow release controlled release fertilizer based on bio based binder and its preparation method

The invention discloses a functional slow-release fertilizer core based on a biological binder and a preparation method thereof. The biological binder of the invention is prepared from biomass material by liquefaction reaction, and then is premixed with chain extender, crosslinking agent and curing agent to prepare a biological binder. The bio-based binder of the invention takes renewable biomass resources as raw materials, reduces dependence on petrochemical raw materials, has good degradability, strong adhesion, good heat resistance, high water resistance, easy spraying and easy drying. The core of the functional slow-release fertilizer based on it has high granulation rate, high granular strength, good hygroscopicity resistance, strong impact resistance, good roundness, and good storage and transportation performance. Especially suitable for the production process of coated slow-release fertilizer, it can improve material fluidization performance, reduce specific surface area of fertilizer core and greatly reduce the coating composition of controlled-release fertilizer. Ben.

【技术实现步骤摘要】
一种基于生物基粘结剂的功能型缓控释肥核芯及其制备方法
本专利技术涉及缓控释肥料
，具体涉及一种基于生物基粘结剂的功能型缓控释肥核芯及其制备方法。
技术介绍
化学肥料是农业生产上保障产量提高的重要生产资料，随着人类粮食需求的增加，化肥用量也在不断增加。据联合国粮农组织的统计，化肥对提高农作物产量的作用占40％-60％。我国化肥消耗量约占世界化肥消耗总量的30％，居世界第一位，但是我国化肥当季利用率平均仅为30-35％，不仅造成资源的巨大浪费，还给人类赖以生存的环境造成严重污染。控释肥料通过聚合物包膜的形式控制养分释放与作物养分吸收同步，提高肥料利用率，减少环境污染，实现减肥增效，满足国家绿色农业战略需求。植物生长调节剂作为一类外源的非营养性化学物质，通常以较低的浓度促进植物生命过程的某些环节，具有增产、改善品质、增强作物抗逆性等潜力。制备含有植物生长调节剂的功能型肥料核芯，然后进行包膜处理，可制备功能型缓控释肥，实现缓控释肥料与植物生长调节剂配伍协同增效。然而功能型控释肥料制备成本居高不下，质量控制难，难以满足日益增长的市场需求，这与其核芯圆整度、颗粒强度和肥表光滑度极其相关。传统缓控释肥料核芯多以脲甲醛为粘结剂，属于石化基产品，易带入甲醛污染，易使功能性物质失活。专利CN104744164B中公开了一种脲醛树脂粘结剂，其粘结性强，还能提供缓释性氮素，但是该脲醛树脂粘结剂对石化基原料有一定的依赖性，不利于可持续发展，且在生产过程中会释放出致癌物质甲醛，危害人体健康。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于生物基粘结剂的功能型缓控释肥核芯及其制备方法。解决了传统粘结剂粘结性差、污染环境和不可持续发展等问题，大大提高了缓控释肥的多功能性。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一方面，提供一种生物基粘结剂，由如下方法制备而成：将生物质材料、液化剂和催化剂按质量比为(68-74)：(20-30)：(1.6-5.8)混合均匀，100-160℃条件下反应1-3h，制得生物基多元醇；将制得的生物基多元醇与扩链剂、交联剂和固化剂按质量比为(40-50)：(0.1-0.2)：(0.1-0.2)：50预混，60-100℃条件下反应0.5-1h，制得生物基粘结剂。优选的，所述生物质材料选自木素、单宁、大豆蛋白、淀粉、木质生物质和热解生物油中的一种或任意几种的混合物。优选的，所述液化剂选自苯酚、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、木糖醇和山梨醇中的一种或任意几种的混合物。优选的，所述催化剂选自过渡金属配位络合催化剂、酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物中的一种或任意几种的混合物。优选的，所述扩链剂选自双酚A二丙烯酸甘油酯、3，5二甲基硫基-2,4-二氨基甲苯(DMTDA)、羧基官能度化蓖麻油(CCE)、乙二胺(EDA)、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇和二乙氨基乙醇中的一种或任意几种的混合物。优选的，所述交联剂选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、六甲氧基甲基三聚氰(HMMM)、有机二元酸、多元醇、二乙烯基苯、二异氰酸酯和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或任意几种的混合物。优选的，所述固化剂选自乙烯基三胺(DETA)、氨乙基哌嗪(AE)、间苯二胺(m-PDAMPD)、二氨基二苯基甲烷(DDMHT-972)、二乙胺基丙胺(DEAPA)、双氰胺(DICY)、酰胺基胺类中的一种或任意几种的混合物。本专利技术的第二方面，提供上述生物基粘结剂在制备缓控释肥中的应用。特别的，上述生物基粘结剂在制备功能型缓控释肥核芯中的应用也是本专利技术的保护范围。本专利技术的第三方面，提供一种功能型缓控释肥核芯，由如下方法制备而成：将粉状肥料和功能性物质混合均匀，加入到预热至45-85℃的造粒机中，所述功能性物质占粉状肥料的质量比为0.5％-2％；将生物基粘结剂正压喷涂于粉状肥料和功能性物质中，所述生物基粘结剂的的加入量占粉状肥料的质量比1.8％～2.0％；造粒，制得功能型缓控释肥核芯。优选的，所述粉状肥料选自尿素、磷酸二铵、磷酸一铵、过磷酸钙、氯化钾、硫酸钾、硫酸铵中的一种或任意几种的混合物。优选的，所述功能性物质选自芸苔素、黄腐酸、腐殖酸、海藻酸、己酸二乙氨基乙醇酯中的一种或任意几种的混合物。优选的，所述功能型缓控释肥核芯为粒径3-5mm的圆球状颗粒。本专利技术的第四方面，提供一种包膜缓控释肥，由上述的功能型缓控释肥核芯经包膜喷涂制备而成。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术以可再生的生物质资源为原料，制备得到一种新型的生物基粘结剂，减少了对石化基原料的依赖，降解性好；同时粘结性强，耐热性好、耐水性高、易喷涂、易干燥。(2)基于本专利技术的生物基粘结剂制备功能型缓控释肥核芯，其成粒率高、颗粒强度大、抗吸湿性优良、耐冲击性强、圆整度好，储存运输性能良好，尤其适配于包膜缓控释肥生产工艺，可提高物料流化性能，降低肥芯比表面积，大大降低控释肥料包膜成本。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。正如
技术介绍
部分所介绍的，制备功能型控释肥料的粘结剂多为石化基产品，不易降解，而且容易导致功能性物质失活。基于此，本专利技术研发了一种生物基粘结剂，并利用该生物基粘结剂制备功能型控释肥料核芯，取得了非常好的效果。在本专利技术的一种实施方案中，给出了生物基粘结剂的制备方法，具体如下：将68～74份生物质材料、20～30份液化剂和1.6～5.8份催化剂混合均匀后放入反应釜中，100-160℃条件下反应1-3h，即制得生物基多元醇。取40-50份上述所得生物基多元醇与0.1～0.2份扩链剂、0.1～0.2份交联剂、50份固化剂预混，60-100℃条件下反应0.5-1h，制得生物基粘结剂。所述生物质材料选自木素、单宁、大豆蛋白、淀粉、木质生物质和热解生物油中的一种或任意几种的混合物。所述液化剂选自苯酚、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇、木糖醇和山梨醇中的一种或任意几种的混合物。所述催化剂选自过渡金属配位络合催化剂、酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物中的一种或任意几种的混合物。其中，过渡金属配位络合催化剂，是由一种氧化物微粒包膜的有机-无机混合磷酸盐催化剂载体络合过渡金属或过渡金属簇而制得的过渡金属配位络合催化剂，可以充分发挥过渡金属的配位络合催化作用。所述扩链剂选自双酚A二丙烯酸甘油酯、3，5二甲基硫基-2,4-二氨基甲苯(DMTDA)、羧基官能度化蓖麻油(CCE)、乙二胺(EDA)、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇和二乙氨基乙醇中的一种或任意几种的混合物。所述交联剂选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、六甲氧基甲基三聚氰(HMMM)、有机二元酸、多元醇、二乙烯基苯、二异氰酸酯和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或任意几种的混合物。所述固化剂选自乙烯基三胺(DETA)、氨乙基哌嗪(AE)、间苯二胺(m-PDAMPD)、二氨基二苯基甲烷(DDMHT-972)、二乙胺基丙胺(DEAPA)、双氰胺(DICY)、酰胺基胺类中的一种或任意几种的混合物。造粒过程中，为了增加颗粒粉末之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物基粘结剂，其特征在于，由如下方法制备而成：将生物质材料、液化剂和催化剂按质量比为(68‑74)：(20‑30)：(1.6‑5.8)混合均匀，100‑160℃条件下反应1‑3h，制得生物基多元醇；将制得的生物基多元醇与扩链剂、交联剂和固化剂按质量比为(40‑50)：(0.1‑0.2)：(0.1‑0.2)：50预混，60‑100℃条件下反应0.5‑1h，制得生物基粘结剂。

【技术特征摘要】
1.一种生物基粘结剂，其特征在于，由如下方法制备而成：将生物质材料、液化剂和催化剂按质量比为(68-74)：(20-30)：(1.6-5.8)混合均匀，100-160℃条件下反应1-3h，制得生物基多元醇；将制得的生物基多元醇与扩链剂、交联剂和固化剂按质量比为(40-50)：(0.1-0.2)：(0.1-0.2)：50预混，60-100℃条件下反应0.5-1h，制得生物基粘结剂。2.根据权利要求1所述的生物基粘结剂，其特征在于，所述生物质材料选自木素、单宁、大豆蛋白、淀粉、木质生物质和热解生物油中的一种或任意几种的混合物；优选的，所述液化剂选自苯酚、乙二醇、丙三醇、聚乙二醇木糖醇和山梨醇中的一种或任意几种的混合物；优选的，所述催化剂选自过渡金属配位络合催化剂、酸、碱、可溶性过渡金属化合物和过氧化物中的一种或任意几种的混合物。3.根据权利要求1所述的生物基粘结剂，其特征在于，所述扩链剂选自双酚A二丙烯酸甘油酯、3，5二甲基硫基-2,4-二氨基甲苯、羧基官能度化蓖麻油、乙二胺、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇、三甘醇、新戊二醇和二乙氨基乙醇中的一种或任意几种的混合物；优选的，所述交联剂选自3-氨丙基三甲氧基硅烷、六甲氧基甲基三聚氰、有机二元酸、多元醇、二乙烯基苯、二异氰酸酯和N,N-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或任意几种的混合物；优选的，所述固化剂选自乙烯基三胺、氨乙基哌嗪、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二乙胺基丙胺、双氰胺、酰胺基胺类中的一种或任意几种的混合物。4.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张民，李泽丽，刘之广，贾春花，赵洪猛，田虹雨，
申请(专利权)人：山东农业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37