【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于包膜肥料，具体是一种有机硅包膜材料及其制备控释肥料的方法。
技术介绍
1、控释肥料是指通过各种调控机制预先设定肥料在作物生长季节的释放模式，使其养分释放与作物需肥规律相一致的肥料。其主要为有机聚合物包膜肥料，膜材通常为聚氨酯、聚乙烯等有机聚合物。但是在制备有机聚合物包膜肥料的过程中，不仅存在有机溶剂挥发的污染问题且肥料施入土壤中膜壳不易降解，产生微塑料。因此，聚合物包膜材料如何绿色环保成为聚合物包膜肥料的主要问题。
2、有机硅材料属于主链为无机杂链、侧链为有机结构的高分子材料，兼具有机材料和无机材料的特性,具有表面张力低、分子间作用力小、内聚能密度低、透气性优异、耐热、耐候、憎水、无毒无味和生理惰性等特性。用其作为基体制备的有机硅薄膜是一种性能优异、用途广泛的新型高分子材料。可作为分离提纯、防护保护材料广泛应用于农业、工业及电子产业。
3、有机烷氧基硅烷和氯硅烷是目前制备有机硅材料的常用材料之一，其原理是以硅烷或者氯硅烷在水或者醇水溶液里先经过酸催化缩聚成预聚物，其溶液中含有大量水解完成的硅羟基、未反应的烷氧基等基团，通过加热或者加入碱性催化剂促使羟基和烷氧基之间发生缩合反应形成交联网络结构。
4、公布号cn117343640a公开的一种有机硅涂料制备方法，该技术方案通过使用硅油、硅树脂和改性有机硅材料进行水解和缩聚在室温固化成连续光滑有机硅涂层材料，但该方案其应用领域是涂料，因此该技术方案并未对其在包膜领域应用时产生的问题进行探究；公布号cn117185864a公开的一种有机硅
5、然而，现有的有机硅烷应用在包膜领域时，存在许多缺点：
6、1.经研究发现大部分有机硅材料的合成不加入溶剂或者使用有机溶剂等，不加溶剂，可能导致反应剧烈放热，且随着反应进行粘度随之变大，其包膜工艺也会受限；有机溶剂则成本高、回收困难等问题。
7、2.常用盐酸作为催化剂，有些作为为忌氯植物，如若制备肥料需要尽可避免使用盐酸。
8、3.合成过程中常加入金属盐类作为催化剂，如锰、铜、钇，若常年使用则可能造成金属积累，造成重金属毒害。
9、4.如若有机硅烷选择配比不合理，则有机硅烷在酸性水解后生成结构预聚物，反应中酸性太强会直接导致预聚物酸固化；预聚物在碱性条件下固化过快，容易发生凝胶化形成疏松结构，堵住流化床喷胶头，以及制备有机硅膜层太脆，几乎没有韧性，导致膜壳破碎，达不到理想释放效果。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种有机硅包膜材料及其制备控释肥料的方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种有机硅包膜材料及其制备控释肥料的方法，以质量分数计，包括以下组分：
4、20～31.5份有机硅烷；
5、1～1.6份十六烷基三甲基溴化铵；
6、1～2份ph调节剂；
7、40～80份水。
8、优选的，所述有机硅烷，以质量分数计，包括以下组分：
9、10～20份甲基三甲氧基硅烷；
10、4～13份二甲基二甲氧基硅烷；
11、1～5份四乙氧基硅烷；
12、0.2～0.315份1h,1h,2h,2h,-全氟癸基三甲氧基硅烷。
13、优选的，甲基三烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷；四烷氧基硅烷为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷。
14、优选的，所述甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷与四乙氧基硅烷的摩尔比为1～3:0.5～1.5:0.1～0.5；十六烷基三甲基溴化铵的质量为甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷与四乙氧基硅烷总量的5％。
15、优选的，所述水的质量不低于3倍的甲基三甲氧基硅烷质量。
16、优选的，所述甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷的整体浓度为20～40wt％；初始ph为3～6。
17、优选的，所述ph调节剂为盐酸、乙酸和氨水。
18、第二方面，一种有机硅包膜材料制备控释肥料的方法，包括以下步骤：
19、s1在烧杯中加入配方量的酸、配方量的十六烷基三甲基溴化铵、配方量的水放在磁力搅拌器上搅拌；
20、s2称取配方量的甲基三甲氧基硅烷、配方量的二甲基二甲氧基硅烷、配方量的四乙氧基硅烷、配方量的1h,1h,2h,2h,-全氟癸基三甲氧基硅烷，依次加入到第一步的烧杯中，注意烧杯温度保持在20～30℃，得到硅烷预聚物；
21、s3溶液反应90～110min后开启罗茨鼓风机，气流经过缓冲罐缓冲平衡输出之后，经过电加热器加热后进流化床循环大约15～20min后，保障流化床内温度为70～80℃，使流化床处于工作运行状态；
22、s4将1～2kg大颗粒肥料加入流化床预热2～5min，然后使用空气压缩机提供的压缩气通过喷嘴，对尿素颗粒表面进行预处理，处理时间为2～5min；
23、s5在包膜液储槽中加入步骤s2得到的硅烷预聚物，使用蠕动泵，输送到喷嘴将其雾化到肥料颗粒表面；
24、s6反应物料以10～20ml/min的速度输入进喷嘴雾化，操作20～40min，后停止加入反应物料，包膜结束，取出包膜样品。
25、优选的，所述大颗粒肥料包括氯化铵、硫酸铵、磷酸一铵、尿素、复合肥。
26、优选的，所述1h,1h,2h,2h,-全氟癸基三甲氧基硅烷用量为甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷总质量的1％。
27、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
28、本专利技术中，采用水作为溶剂，绿色、无污染、价格低廉且包膜液粘度小，不易堵塞通道，易清洁等；
29、本专利技术中，有机硅材料兼具有机材料和无机材料的特性，所制备的聚合物具有极强的生理惰性，材料稳定，且主要成分为二氧化硅材料对环境也无污染。
30、本专利技术中，分子可设计性强，材料可根据需求添加相应的功能基团从而实现亲水、疏水、抑菌等功能。使包膜肥料具有多种功能。
31、本专利技术中，能够在较大程度上提高缓控释肥料的生产效率，并且因为反应连续进行，包膜肥料品质更加稳定可靠。
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1.一种有机硅包膜材料，其特征在于，以质量分数计，包括以下组分：
2.如权利要求1所述的一种有机硅包膜材料，其特征在于，所述有机硅烷，以质量分数计，包括以下组分：
3.如权利要求2所述的一种有机硅包膜材料，其特征在于，甲基三烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷；四烷氧基硅烷为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷。
4.如权利要求2所述的一种有机硅包膜材料，其特征在于，所述甲基三烷氧基硅烷与四烷氧基硅烷的摩尔比为1～3:0.5～1.5:0.1～0.5；十六烷基三甲基溴化铵的质量为甲基三烷氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷与四烷氧基硅烷总量的5％。
5.如权利要求2所述的一种有机硅包膜材料，其特征在于，所述水的质量不低于3倍的甲基三烷氧基硅烷质量。
6.如权利要求2所述的一种有机硅包膜材料，其特征在于，所述甲基三烷氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷和四烷氧基硅烷的整体浓度为20～40wt％；初始pH为3～6。
7.如权利要求1所述的一种有机硅包膜材料，其特征在于：所述pH调节剂为盐酸、乙酸和氨水。
8.一种有机硅
9.如权利要求7所述的一种有机硅包膜材料制备控释肥料的方法，其特征在于，所述大颗粒肥料包括氯化铵、硫酸铵、磷酸一铵、尿素、复合肥。
10.如权利要求7所述的一种有机硅包膜材料制备控释肥料的方法，其特征在于，所述1H,1H,2H,2H,-全氟癸基三甲氧基硅烷用量为甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷总质量的1％。
...【技术特征摘要】
1.一种有机硅包膜材料，其特征在于，以质量分数计，包括以下组分：
2.如权利要求1所述的一种有机硅包膜材料，其特征在于，所述有机硅烷，以质量分数计，包括以下组分：
3.如权利要求2所述的一种有机硅包膜材料，其特征在于，甲基三烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷；四烷氧基硅烷为四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷。
4.如权利要求2所述的一种有机硅包膜材料，其特征在于，所述甲基三烷氧基硅烷与四烷氧基硅烷的摩尔比为1～3:0.5～1.5:0.1～0.5；十六烷基三甲基溴化铵的质量为甲基三烷氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷与四烷氧基硅烷总量的5％。
5.如权利要求2所述的一种有机硅包膜材料，其特征在于，所述水的质量不低于3倍的甲基三烷氧基硅烷质量。
【专利技术属性】
技术研发人员：李娟，杨相东，赵森，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，
类型：发明
国别省市：
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