【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及缓释尿素肥料，尤其涉及一种二氧化碳基水性聚硫氨酯及其制备方法和应用。
技术介绍
1、化肥是粮食增产的有效方法，可以对粮食平均增产40-60％。美国阿肯色州立大学的土壤专家斯坦·查普曼博士研究发现除了传统的氮肥氮、磷、钾肥外，土壤还需要补充硫元素的物质，尤其是农作物小麦，每公顷土地产2700公斤的小麦，则需要至少从土壤总吸收11.1公斤的硫。美国堪萨斯州立大学土肥及干旱作物专家约翰·哈夫林博士研究发现小麦缺硫则会出现新叶变黄，影响农作物生长。尿素作为一种重要的氮肥，需要在土壤中经过3-5天的微生物作用下，才可以逐渐被吸收，一旦下雨就会使尿素迅速溶解到水中，进入到土壤深层，从而失去肥效，因而农作物生长期间需要多次施肥，化肥利用率低。
2、尿素表面包覆一层包衣剂制备的缓释尿素是提高尿素肥效的一种重要的方法，成熟的包衣剂包括硫磺、蜡以及聚合物等材料。其中最具代表性的就是硫磺作为包衣剂制备的缓释尿素，不但可以补充土壤中的硫含量，而且硫作为一种疏水材料，可以对尿素起到缓慢释放的作用，提高了肥效。然而，硫磺作为一种没有强度的无机材料，制备的缓释尿素肥料在运输过程中极易破碎，易失去缓释效果，而且包衣过程中产生大量的孔洞、裂纹等缺陷问题，降低了缓释效果，且大量包衣剂中全部为硫，使得其在土壤中被微生物分解后，产生硫酸，导致土壤酸化，破坏土壤结构。因而近年来更多的包衣剂材料为高分子聚合物，应用最为广泛的是聚丙二醇与多异氰酸酯构成的聚氨酯体系，尽管解决了尿素的缓释以及运输的问题，然而没有办法提供硫的组分，因而，需要再通过其它途
3、因此，为满足实际应用需求，如何提供一种性能好的、硫含量合理的水性包衣剂方案是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有现象，本专利技术提供一种二氧化碳基水性聚硫氨酯及其制备方法和应用，至少解决上述技术问题之一。本申请提供的技术方案是：一种二氧化碳基水性聚硫氨酯，具有以下结构式：
2、其中，
3、r1独立地选自：
4、r2为：其中m＝1～100，n＝1～100；
5、r3独立地选自：
6、r4独立地选自：nh3·h2o。
7、本申请还提供一种二氧化碳基水性聚硫氨酯的制备方法，包括以下步骤：
8、第一步、保护气保护下，将258.7-470.6g二氧化碳基二元醇、83.5-135.2g二异氰酸酯、47.5-51.7g季戊四醇四(3-巯基丙酸)酯、0.35-0.51g催化剂以及13.1-18.5g二羟甲基丙酸加入到容器中，温度控制在75-85℃，反应1-2小时得到第一反应液；
9、第二步、向第一步反应液中加入580-720g丙酮和37.5-88.5g的二硫醇化合物，继续反应1-2小时后降温到15-35℃，加入3.9-10.5g中和剂和548-748.5g去离子水，继续搅拌20-45min，得到水性乳液；
10、第三步、将第二步得到的水性乳液在室温下放置24小时，脱去丙酮，得到二氧化碳基水性聚硫氨酯。
11、进一步地，二氧化碳基二元醇的含水量为300ppm以内，分子量为650-1200，碳酸酯含量为38-50％。
12、进一步地，二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯中的一种或多种。
13、进一步地，催化剂为二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和二月桂酸二辛基锡、辛酸铋、新癸酸铋中的一种或多种。
14、进一步地，中和剂为三乙胺、氨水或n，n-二甲基乙醇胺中的一种或多种。
15、进一步地，二硫醇化合物为1,3-苯二甲硫醇、1,2-乙二硫醇、5-溴-1,3-苯基二硫醇、3,4-甲苯二硫酚、联苯-4,4'-二硫醇中的一种或多种混合物。
16、本申请还提供一种上述二氧化碳基水性聚硫氨酯在制备用于肥料的水性包衣剂中的应用。
17、进一步地，水性包衣剂包括重量份数的以下组分：
18、上述二氧化碳基水性聚硫氨酯120-200份，色粉10.5-18.6份，水性流平剂0.3-0.8份，水性润湿剂0.4-1.1份，水性消泡剂0.6-3.5份，水性助剂22-45份。
19、优选的是，水性色粉为黄色色粉、绿色色粉以及红色色粉中的一种；
20、优选的是，水性流平剂为byk-380n、byk-381、byk-307、byk-341、byk-345、byk-346、byk-348中的一种或多种；
21、优选的是，水性润湿剂为byk-187、byk-3400、byk-3410中的一种或多种；
22、优选的是，水性消泡剂为byk-019、byk-020、byk-024、byk-028、byk-1730中的一种或多种；
23、优选的是，助溶剂为异丙醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种。
24、本申请还提供一种缓释尿素，由以下方法制备得到：将平均粒径3-5mm的尿素颗粒预热至不低于60℃并搅拌，然后将重量相当于尿素颗粒的1-2％的、权利要求9的水性包衣剂喷涂至尿素颗粒上，并同时将搅拌中的混合物加热到105～120℃，充分搅拌后降低到室温，即得缓释尿素。
25、本申请的有益效果在于：
26、提供了一种水性二氧化碳基聚硫氨酯、其制备方法和其在制备水性包衣剂中的应用，通过化学方法将硫引入到了水性包衣剂中，有效地解决了硫包衣剂方案导致的运输过程中硫磺破碎的问题以及更好地限制了过量的硫磺引起的土壤酸化的问题，将硫有效地引入到了土壤中。
27、本申请的二氧化碳基水性聚硫氨酯是一种树脂乳液，由于具有四臂型结构以及二氧化碳基多元醇基团，保证了本乳液具有优异的耐水性，提高了尿素的缓释效果，硫元素通过聚硫氨酯的化学键引入到了土壤体系中，随着微生物的作用，可以将硫元素转化为硫，起到了对土壤补充硫的作用，与硫磺作为包衣剂成分制备缓释尿素相比，本材料中的硫元素含量小，避免了土壤酸化的问题，且作为高分子材料，解决了硫包覆尿素导致的尿素在运输过程中破碎而引起的缓释效果变差的问题。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种二氧化碳基水性聚硫氨酯，其特征在于，具有以下结构式：其中，
2.一种二氧化碳基水性聚硫氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳基二元醇的含水量为300ppm以内，分子量为650-1200，碳酸酯含量为38-50％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和二月桂酸二辛基锡、辛酸铋、新癸酸铋中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述中和剂为三乙胺、氨水或N，N-二甲基乙醇胺中的一种或多种。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二
8.权利要求1所述的二氧化碳基水性聚硫氨酯在制备用于肥料的水性包衣剂中的应用。
9.根据权利要求8的应用，其特征在于，所述水性包衣剂包括重量份数的以下组分：
10.一种缓释尿素，其特征在于，由以下方法制备得到：将平均粒径3-5mm的尿素颗粒预热至不低于60℃并搅拌，然后将重量相当于所述尿素颗粒的1-2％的、权利要求9所述的水性包衣剂喷涂至所述尿素颗粒上，并同时将搅拌中的混合物加热到105～120℃，充分搅拌后降低到室温，即得所述缓释尿素。
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳基水性聚硫氨酯，其特征在于，具有以下结构式：其中，
2.一种二氧化碳基水性聚硫氨酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二氧化碳基二元醇的含水量为300ppm以内，分子量为650-1200，碳酸酯含量为38-50％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、间苯二甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二甲基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡和二月桂酸二辛基锡、辛酸铋、新癸酸铋中的一种或多种。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：张红明，王献红，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。