CN113416106B - 一种液化生物基包膜控释材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液化生物基包膜控释材料的制备方法。本发明在对生物基原料进行液化处理时，选择可挥发的小分子有机物作为液化剂，将离子类物质采用微胶囊技术包裹起来作为催化剂，通过超声、搅拌和增压在较低温度条件下将生物基材料高效液化，然后利用蒸发系统分离出小分子液化剂，得到高质量的液化产物，从而制备控释效果良好的包膜材料。本发明极大地提高了液化效率和液化产物的质量，有效地解决了目前技术中存在的不足，适于工业化推广应用。

Description

一种液化生物基包膜控释材料的制备方法

技术领域

本发明涉及控释肥料生产技术领域，具体涉及一种液化生物基包膜控释材料的制备方法。

背景技术

化肥是农业生产中最大的投入品，对作物产量的贡献率达50％以上，植物生长所需的养分大约70％来自化肥。随着世界人口的增加和耕地面积的减少，单位面积粮食产量的需求压力造成化肥用量呈不断增加的趋势。尽管化肥需求不断增加，但氮肥的使用效率还处于较低水平(约30％～50％)，这造成了严重的资源浪费和环境污染。目前提高化肥利用率最有效的方式是施用控释肥料。以往的研究表明，控释肥替代传统肥料不仅减少了过量施肥造成的环境污染，而且保持了较高的作物产量。然而，控释肥中使用的包膜材料通常来源于石油基产品，如聚砜、聚烯烃、聚氯乙烯、聚氨酯、聚苯乙烯等，这些产品价格昂贵，且不可再生。此外，控释肥养分释放后膜壳残留，在土壤中积累造成潜在的污染风险。因此，为促进缓控释肥料行业的可持续发展，迫切需要能代替石油基化工产品的包膜材料。

我国是一个农业大国，秸秆、树叶、木屑等农业废弃物储量丰富，但是这些材料的利用效率较低，其中小部分用作还田、饲料、发酵制沼气等，大部分是以焚烧方式处理，不仅污染环境，还造成了大量资源浪费。这些天然材料通常含有纤维素、半纤维素、木质素等高分子成分，是一种优良的生物质资源。因此，利用生物基材料作为包膜原料，通过高效的液化工艺技术，生产出成本低廉、高效、环保的新型包膜控释肥料，既解决农业废弃物难处理的问题，同时又能降低包膜控释肥料的生产成本，促进缓控释肥料行业的可持续发展。

目前的液化方法主要是利用水热液化的方式，采用聚乙二醇、丙三醇、碳酸乙烯酯等多元醇类物质作为液化剂，强酸强碱作为催化剂，通过高温高压条件将天然的高分子成分纤维素、半纤维素、淀粉等液化分解为小分子的多元醇物质。但这种液化技术存在以下问题：

①液化剂用量大，一般液固比为4～6:1，且液化剂不可回收利用，液化成本高；②液化过程采用长时间的高温高压条件，一般为150～200℃，1～3h，温度过高易造成液化产物缩聚、炭化，导致液化质量差，液化效率低；③催化剂多为强酸强碱，一次性加入，浓度高、反应剧烈，易造成原料炭化、大分子物质快速分解，降低液化质量，此外强酸强碱腐蚀设备；④液化产物中含有大量的液化剂，无法分离去除，导致后续包膜质量差；⑤液化过程中需要强酸强碱或者固体酸等作为催化剂，液化产物需要经过中和或脱除催化剂处理之后才能用作包膜材料，增加额外的工艺和能耗。

因此开发更高效的生物基材料液化技术制备包膜控释材料将具有更重要的实际价值。

发明内容

针对上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种液化生物基包膜控释材料的制备方法。本发明在对生物基原料进行液化处理时，选择可挥发的小分子有机物作为液化剂，将离子类物质采用微胶囊技术包裹起来作为催化剂，通过超声、搅拌和增压在较低温度条件下将生物基材料高效液化，然后利用蒸发系统分离出小分子液化剂，得到高质量的液化产物，从而制备控释效果良好的包膜材料。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种生物基原料的液化方法，包括以下步骤：

(1)向粉碎后的生物基原料中加入液化剂和微胶囊包裹的催化剂，增加压强到1～10MPa，升高温度到70～100℃，持续超声、搅拌10～30分钟，完成液化，生成初级液化产物；

(2)将生成的初级液化产物输送到蒸发装置，抽负压至0～0.1MPa，利用沸点差异将液化剂分离出来并回收利用，得到纯化的液化产物。

优选的，步骤(1)中，所述生物基原料与液化剂加入的重量比为1：(2-5)；所述微胶囊包裹的催化剂的加入量为液化剂加入量的1-5％。

优选的，步骤(1)中，所述液化剂选自小分子易挥发的物质，其具有如下性质：

1)分子量在30-100之间；

2)带有羟基、羧基、碳碳双键或碳氧双键等特征官能团。

作为优选的方案，所述液化剂选自甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙酸和乙二醇中的一种或多种。

优选的，步骤(1)中，所述微胶囊包裹的催化剂由如下方法制备而成：

将离子类物质分散在聚乙烯醇水溶液中，作为水相；将聚乳酸溶解在二氯甲烷中，作为油相；将水相加入到油相中混合，在机械搅拌下制备油包水乳液，持续搅拌至液滴固化，然后离心收集，获得的微胶囊进行冻干。

更优选的，所述离子类物质选自过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的一种或多种。

更优选的，水相中离子类物质的浓度为100-500mg/ml；油相中聚乳酸的浓度为50-100mg/ml；水相和油相混合的体积比为1:1。

优选的，步骤(1)中，所述的生物基原料为作物秸秆、木屑、树枝、麸皮、纸盒、废旧纸等，粒度为60-200目。

优选的，步骤(2)中，利用沸点差异将液化剂分离出来的条件为：在60-80℃的温度条件下蒸馏1-3h。

本发明的第二方面，提供上述方法制备的液化产物。

本发明的第三方面，提供上述液化产物在制备生物基包膜控释材料中的应用。

本发明的第四方面，提供一种生物基包膜控释材料，所述生物基包膜控释材料是由上述液化产物和异氰酸酯反应生成。

本发明的第五方面，提供一种包膜控释肥料，包括肥料核芯，以及喷涂在肥料核芯表面的上述生物基包膜控释材料；所述生物基包膜控释材料占肥料核芯重量的1-10％。

本发明的有益效果：

(1)本发明利用超声辅助液化，使生物基大分子物质的分子间内部结构发生破坏，通过增压和适当的升温，有利于液化剂渗入到生物基材料内部，缩短液化时间，同时避免了高温液化造成生物基原料的炭化和液化物的缩聚反应，提高液化质量。

(2)本发明利用易挥发的小分子有机物质作为液化剂，可以快速渗透到天然大分子物质内部，提高液化速率；同时液化剂可回收，重复利用，减少资源消耗，降低液化成本。

(3)本发明采用微胶囊技术包裹过硫酸钾、过硫酸铵等盐类或离子类的物质作为催化剂，液化过程中持续缓慢释放，避免了一次性加入造成原料炭化、剧烈反应及设备腐蚀。液化产物无需后续中和或脱除催化剂处理，减少了工艺和能耗，同时催化剂中的钾、氮、硫元素可进入土壤中，补充养分，是一种绿色环保的催化剂。

(4)循环利用：制备生成的液化产物中含有大量小分子液化剂，利用沸点差异，通过负压和温度控制，将液化剂分离出来，重复利用，同时避免液化剂影响膜材控释性能。

(5)降低成本：传统液化过程中所需液化剂用量是生物基原料的4～6倍，用量大，且未发生液化反应的液化剂会残留在液化产物中，无法分离，而本发明采用小分子可挥发物质作为液化剂，液化剂用量是生物基原料的2～5倍，且在完成液化反应后，未反应的液化剂可挥发出来，回收利用，大大降低了液化剂用量和液化的生产成本。

(6)减少工艺和能耗：无需进一步对液化产物进行中和或催化剂脱除处理，减少了工艺和能耗。此外，液化过程的热量传递可为包膜过程提供热能，减少能耗。

相比于现有技术，本发明的方法将生物基原料转化为具有高附加值的成品生物基液化产物。本技术创新性的采用超声装置增强液化效率，避免使用高温造成缩聚和炭化，提高了液化质量；创新性的选取了可挥发的有机小分子物质作为液化剂，可循环利用，极大地节省了液化资源和成本；创新性的采用微胶囊技术包裹离子类物质作为催化剂，使反应可以持续缓慢进行，均匀液化，避免一次性加入造成剧烈反应和炭化，而且液化产物无需后续中和或脱除催化剂处理，减少了工艺和能耗，同时催化剂中的钾、氮、硫元素可进入土壤中，补充养分；本技术首次将液化产物中的液化剂有效分离出来，既节省了资源，又避免液化剂降低膜材性能。本技术具有原料易得、节省资源、降低能耗、提高质量的优点，本发明极大地提高了液化效率和液化产物的质量，有效地解决了目前技术中存在的不足，适于工业化推广应用。

附图说明

图1：本发明的液化生物基包膜控释材料的连续生产工艺流程图；图中1是进料口；2是粉粹机，将生物基原料粉碎，制成粉末；3是筛分机，通过筛分机将细的生物基原料粉末收集，未完全粉粹的生物基材料返回进料口，重新粉粹；4是生物基材料收集桶，带有重量感应器，称取一定质量的生物基材料粉末；5是催化剂储存罐，带有重量感应器；6、7和8是不同的液化剂储存罐，带有重量感应器；9是液化剂混合罐，储存一定比例的液化剂，带有重量感应器；10是液化反应器，带有超声、搅拌、加压和加热的高效液化装置，在10中加入4中生物基材料粉末、5中微胶囊包裹的催化剂和9中混合液化剂，开启超声、搅拌，增加压强到1～10MPa，升高温度到70～100℃，持续超声、搅拌10～30分钟，完成液化反应，得到初级液化产物；11是初级液化产物储存罐；12是蒸发器，带有负压和加热的装置，设置压强0～0.1MPa，生成的初级液化产物输送到12中，根据使用的液化剂沸点差异将液化剂挥发出来，并分别收集到6、7和8中，循环利用；13是分离出的纯净液化产物储存罐；将纯净的液化产物输送到包膜系统，制备控释包膜肥料。

图2：本发明的高效液化装置的结构示意图；图中，21-双层超声加热反应釜，22-液体加料阀，23-固体加料阀，24-放料阀，25-电动搅拌杆，26-冷凝器，27-进水口，28-出水口，29-温度传感器，210-电控装置，211-空压机，212-压力表。

图3：本发明的蒸发装置的结构示意图；图中，31-蒸发罐，32-进料口，33-出料口，34-真空泵，35-萃取器，36-冷凝器，37-第一收集口，38-第二收集口，39-第三收集口，310-加热器，311-电控装置，312-温度传感器，313-电动搅拌杆。

图4：本发明实施例1制备的液化产物的红外光谱图；图中A是秸秆的红外光谱图，3415cm^-1处的-OH，1510cm^-1处的C＝C和1110cm^-1处的C-O是秸秆中纤维素的三个特征吸收峰；B是液化产物的红外光谱图，出现新的吸收峰，位于1724cm^-1处的C＝O，表明纤维素分解，3200-3500cm^-1处的宽峰是系统中的-OH，说明秸秆中的高分子物质分解转化成了多羟基液化物。

图5：本发明实施例1制备的液化产物与异氰酸酯反应成膜后的微观形貌图(SEM图)；图中A是100um尺度的微观图像，B是10um尺度的微观图像，说明本发明中的液化产物与异氰酸酯制备的聚氨酯膜壳结构致密，没有孔隙，效果良好。

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技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术部分介绍的，现有的生物基原料的液化方法存在液化剂用量大、液化剂不能回收、催化剂为强酸强碱易造成原料碳化、液化过程采用长时间的高温高压条件、液化剂和催化剂难以从液化产物中分离去除、液化产物质量差、液化效率低、液化成本高等问题。

基于此，本发明开发了一种液化生物基包膜控释材料的制备技术，首先是将生物基原料粉碎、过筛，加入到带有超声、搅拌、加压和加热的液化装置中，所述液化装置的结构示意图如图2所示，包括：双层超声加热反应釜21，所述双层超声加热反应釜21为两层结构，外层为超声层，内层为加热层；双层超声加热反应釜21的顶部设有液体加料阀22和固体加料阀23，双层超声加热反应釜21的底部设有放料阀24，双层超声加热反应釜21的釜腔内设有电动搅拌杆25和温度传感器29，所述电动搅拌杆25和温度传感器29在釜腔外的部分均与电控装置210相连；所述双层超声加热反应釜21通过管路与空压机211相连，管路上设有压力表212；所述液化装置还包括冷凝器26，双层超声加热反应釜21的侧壁上设有进水口27和出水口28。

开启超声、搅拌，然后通过液体加料阀22和固体加料阀23加入液化剂和微胶囊包裹的催化剂；开启空压机，将双层超声加热反应釜21内的压强增加到1～10MPa，通过加热层升高温度到70～100℃，持续超声(超声功率200-500W)、搅拌(搅拌功率100-200W)10～30分钟，完成液化；生成的初级液化产物输送到蒸发装置中，所述蒸发装置的结构示意图如图3所示，包括：蒸发罐31，蒸发罐31的底部设有加热器310，蒸发罐31的上侧壁设有进料口32，蒸发罐31的下侧壁设有出料口33，蒸发罐31的罐内设有温度传感器312和电动搅拌杆313，所述温度传感器312和电动搅拌杆313均与电控装置311连接；

真空泵34，所述真空泵34通过管道与蒸发罐31相连通；

萃取器35，所述萃取器35与蒸发罐31的上部相连通，萃取器35自上至下依次设有第一收集口37、第二收集口38和第三收集口39，所述第一收集口37、第二收集口38和第三收集口39在出口处的上部均设有冷凝器36。

开启真空泵34，将蒸发罐31抽负压至0～0.1MPa，抽负压的目的是降低沸点，防止在分离液化剂过程中使用过高温度，造成液化产物缩聚。开启加热器310和电动搅拌杆313，升温至60～80℃，初级液化产物中的液化剂会在加热条件下形成蒸汽，在萃取器35中蒸汽上行过程中形成温度差，制造出温度梯度，沸点高的液化剂是通过下部的收集口收集，沸点低的液化剂是通过上部的收集口收集，将不同沸点的液化剂在不同位置分别冷凝收集，重复利用；纯化的液化产物从蒸发罐31的出料口33排出，输送到包膜系统，制备包膜控释肥料。

所述的生物基原料为作物秸秆、木屑、树枝、麸皮、纸盒、废旧纸等，粒度为60-200目。

所述的液化剂为带有羟基、羧基、碳碳双键、碳氧双键等特征官能团，分子量在30～100之间的小分子易挥发的物质中的一种或几种，生物基原料与液化剂的重量比为1：2～5。

所述的催化剂为微胶囊包裹的过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠等盐类或离子类中的一种或几种，催化剂添加量占液化剂重量的1％～5％。

所述的微胶囊包裹的催化剂的制备方法为：通过超声将离子类物质分散在聚乙烯醇水溶液中，作为水相，水相中离子类物质的浓度为100-500mg/ml；将聚乳酸溶解在二氯甲烷中，作为油相，油相中聚乳酸的浓度为50-100mg/ml；将水相加入到油相中混合，水相和油相混合的体积比为1:1，在机械搅拌下制备油包水乳液，液滴在机械搅拌下固化过夜，然后离心收集，获得的微胶囊使用冻干机进行冻干。

本发明的技术特点是：液化剂采用小分子可挥发的有机物，可回收，实现循环利用，减少资源浪费；采用微胶囊技术包裹离子类物质作为催化剂，可使催化剂缓慢持续释放，均匀液化，避免一次加入导致原料炭化和瞬时剧烈反应，提高液化效率和液化产物质量，同时避免设备腐蚀；利用超声、搅拌、适当的加压和加热，增强液化剂向农业废弃物内部结构的渗透，提高液化速率，降低能耗。该技术操作工艺简单、能耗低、成本低，可应用于工业化生产。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。

实施例1：

通过超声将过硫酸钾分散在聚乙烯醇水溶液中，作为水相，水相中过硫酸钾的浓度为200mg/ml；将聚乳酸溶解在二氯甲烷中，作为油相，油相中聚乳酸的浓度为80mg/ml；将水相加入到油相中混合，水相和油相混合的体积比为1:1，在机械搅拌下制备油包水乳液，液滴在机械搅拌下固化过夜，然后离心收集，获得的微胶囊使用冻干机进行冻干，即制备得到微胶囊包裹的过硫酸钾。

将小麦秸秆粉碎，过100目筛，称取20g粉末，加入到液化装置(图2所示)里，开启超声、搅拌，然后加入80g液化剂(甲醇与乙醇按重量比1:1混合均匀后作为液化剂)，按照液化剂重量比的3％加入微胶囊包裹的过硫酸钾作为催化剂，超声(超声功率300W)、搅拌条件下，快速升温至100℃，增加压强至5MPa，持续搅拌反应30分钟，制得初级液化产物。

将此初级液化物输送到蒸发装置(图3所示)中，抽压至0.05Mpa，设置温度为70℃，利用沸点差异将初级液化物中的液化剂蒸发出来，收集液化剂，重复利用。液化剂蒸发出来后制得纯净的液化产物。

将此纯净的液化产物与固化剂异氰酸酯按照重量比1：1的比例混合均匀作为肥料的包膜材料。称取1000g尿素颗粒于转鼓包衣机中，将上述混匀的包膜材料在0.5Mpa压力条件下，喷涂到肥料颗粒表面，反应5分钟至固化成膜。重复上述包膜过程，调整肥料表面包膜材料的厚度为3％，所得肥料的养分释放期可达1个月。

实施例2：

通过超声将过硫酸钠分散在聚乙烯醇水溶液中，作为水相，水相中过硫酸钠的浓度为100mg/ml；将聚乳酸溶解在二氯甲烷中，作为油相，油相中聚乳酸的浓度为50mg/ml；将水相加入到油相中混合，水相和油相混合的体积比为1:1，在机械搅拌下制备油包水乳液，液滴在机械搅拌下固化过夜，然后离心收集，获得的微胶囊使用冻干机进行冻干，即制备得到微胶囊包裹的过硫酸钠。

将小麦秸秆粉碎，过100目筛，称取20g粉末，加入到液化装置(图2所示)里，开启超声、搅拌，然后加入60g液化剂(乙酸乙酯与乙醇按重量比1:5混合均匀后作为液化剂)，按照液化剂重量比的5％加入微胶囊包裹的过硫酸钠作为催化剂，超声(超声功率200W)、搅拌条件下，开启反应釜快速升温至100℃，增加压强至3MPa，持续搅拌反应30分钟，制得初级液化产物。

将此初级液化物输送到蒸发装置(图3所示)中，抽压至0.05Mpa，设置温度为80℃，利用沸点差异将初级液化物中的液化剂蒸发出来，收集液化剂，重复利用。液化剂蒸发出来后制得纯净的液化产物。

将此纯净的液化产物与固化剂异氰酸酯按照重量比1：1的比例混合均匀作为肥料的包膜材料，称取1000g尿素颗粒于转鼓包衣机中，将上述混匀的包膜材料在0.5Mpa压力条件下，喷涂到肥料颗粒表面，反应5分钟至固化成膜。重复上述包膜过程，调整肥料表面包膜材料的厚度为4％，所得肥料的养分释放期可达2个月。

实施例3：

通过超声将过硫酸铵分散在聚乙烯醇水溶液中，作为水相，水相中过硫酸铵的浓度为500mg/ml；将聚乳酸溶解在二氯甲烷中，作为油相，油相中聚乳酸的浓度为100mg/ml；将水相加入到油相中混合，水相和油相混合的体积比为1:1，在机械搅拌下制备油包水乳液，液滴在机械搅拌下固化过夜，然后离心收集，获得的微胶囊使用冻干机进行冻干，即制备得到微胶囊包裹的过硫酸铵。

将小麦秸秆粉碎，过100目筛，称取20g粉末，加入到液化装置(图2所示)里，开启超声(超声功率500W)、搅拌，然后加入70g液化剂(甲醇与丙酮按重量比5:1混合均匀后作为液化剂)，按照液化剂重量比的3％加入微胶囊包裹的过硫酸铵作为催化剂，超声、搅拌条件下，开启反应釜快速升温至90℃，增加压强至4MPa，持续搅拌反应20分钟，制得初级液化产物。

将此初级液化产物输送到蒸发装置(图3所示)中，抽压至0.07Mpa，设置温度为60℃，利用沸点差异将初级液化物中的液化剂蒸发出来，收集液化剂，重复利用。液化剂蒸发出来后制得纯净的液化产物。

将此纯净的液化产物与固化剂异氰酸酯按照重量比1：1的比例混合均匀作为肥料的包膜材料。称取1000g尿素颗粒于转鼓包衣机中，将上述混匀的包膜材料在0.5Mpa压力条件下，喷涂到肥料颗粒表面，反应5分钟至固化成膜。重复上述包膜过程，调整肥料表面包膜材料的厚度为5％，所得肥料的养分释放期可达3个月。

实施例4：

通过超声将过硫酸钾分散在聚乙烯醇水溶液中，作为水相，水相中过硫酸钾的浓度为300mg/ml；将聚乳酸溶解在二氯甲烷中，作为油相，油相中聚乳酸的浓度为100mg/ml；将水相加入到油相中混合，水相和油相混合的体积比为1:1，在机械搅拌下制备油包水乳液，液滴在机械搅拌下固化过夜，然后离心收集，获得的微胶囊使用冻干机进行冻干，即制备得到微胶囊包裹的过硫酸钾。

将小麦秸秆粉碎，过100目筛，称取20g粉末，加入到液化装置(图2所示)里，开启超声(超声功率300W)、搅拌，然后加入80g液化剂(乙酸与乙二醇按重量比1:4混合均匀后作为液化剂)，按照液化剂重量比的4％加入微胶囊包裹的过硫酸钾作为催化剂，超声、搅拌条件下，开启反应釜快速升温至90℃，增加压强至5MPa，持续搅拌反应20分钟，制得初级液化产物。

将此初级液化物输送到蒸发装置(图3所示)中，抽压至0.07Mpa，设置温度为80℃，利用沸点差异将初级液化物中的液化剂蒸发出来，收集液化剂，重复利用。液化剂蒸发出来后制得纯净的液化产物。

将此纯净的液化产物与固化剂异氰酸酯按照重量比1：1的比例混合均匀作为肥料的包膜材料。称取1000g尿素颗粒于转鼓包衣机中，将上述混匀的包膜材料在0.5Mpa压力条件下，喷涂到肥料颗粒表面，反应5分钟至固化成膜。重复上述包膜过程，调整肥料表面包膜材料的厚度为7％，所得肥料的养分释放期可达4个月。

试验例：

1.试验方法：

对本发明实施例1-实施例4制备的液化产物的质量进行考察，考察指标及考察方法如下：

(1)液化率的测定：

将液化产物进行抽滤，液化残渣用体积比为4:1的1,4-二氧六环与水的混合液溶解，然后再将其抽滤，残渣用水洗至滤液无颜色后转移至烘箱中，烘干至恒重，得到残渣重量。

液化率＝(1-m₁/m₂)×100％。

其中，m₁为残渣重量，m₂为生物基原料重量。

(2)粘度的测定：

在温度(25±1)℃条件下，选用1号转子，采用NDJ-1黏度计测定液化产物的粘度。

(3)羟值的测定：

液化产物中羟值的测定参照“GB12008.3-89”方法进行。羟值定义为：与每克样品中羟基含量相当的氢氧化钾毫克数。羟值的计算公式如下：

羟值＝(V₀-V)×c×56.1/m。

式中：V为滴定液化产物所消耗碱液的体积(ml)；V₀为空白滴定所消耗碱液的体积(ml)；c为碱液的浓度(mol/L)；m为液化产物质量(g)；56.1为KOH的摩尔质量(g/mol)。

(4)液化产物的红外光谱分析：

将液化产物用红外光谱仪进行扫描，扫描范围为400-4000cm^-1的中红外区。

(5)将液化产物与异氰酸酯反应成膜后，观察其微观形貌。

2.试验结果：

实施例1-实施例4制备的液化产物的液化率、粘度和羟值测定结果见表1。

表1：液化产物质量检测结果

肥料包膜过程中粘度值越小越好，羟值在一定范围内适中(200-400)的效果最好。包膜过程中粘度越小，包膜液在肥料颗粒表面分布越均匀；羟值过低反应速度慢，降低工作效率，羟值过高反应速度快，降低包膜质量。上述结果表明：采用本发明方法制备的液化产物的液化率高、粘度小、羟值适中，适宜制备肥料的包膜材料。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种生物基原料的液化方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）向粉碎后的生物基原料中加入液化剂和微胶囊包裹的催化剂，增加压强到1～10MPa，升高温度到70～100℃，持续超声、搅拌10～30分钟，完成液化，生成初级液化产物；

（2）将生成的初级液化产物输送到蒸发装置，抽负压至0～0.1MPa，利用沸点差异将液化剂分离出来并回收利用，得到纯化的液化产物；

步骤（1）中，所述生物基原料与液化剂加入的重量比为1：（2-5）；所述微胶囊包裹的催化剂的加入量为液化剂加入量的1-5%；

所述液化剂选自甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、乙酸和乙二醇中的一种或多种；

步骤（1）中，所述微胶囊包裹的催化剂由如下方法制备而成：

将离子类物质分散在聚乙烯醇水溶液中，作为水相；将聚乳酸溶解在二氯甲烷中，作为油相；将水相加入到油相中混合，在机械搅拌下制备油包水乳液，持续搅拌至液滴固化，然后离心收集，获得的微胶囊进行冻干；

所述离子类物质选自过硫酸钾、过硫酸铵和过硫酸钠中的一种或多种；水相中离子类物质的浓度为100-500mg/ml；油相中聚乳酸的浓度为50-100mg/ml；水相和油相混合的体积比为1:1；

步骤（2）中，所述蒸发装置包括：蒸发罐，蒸发罐的底部设有加热器，蒸发罐的上侧壁设有进料口，蒸发罐的下侧壁设有出料口，蒸发罐的罐内设有温度传感器和电动搅拌杆，所述温度传感器和电动搅拌杆均与电控装置连接；

真空泵，所述真空泵通过管道与蒸发罐相连通；

萃取器，所述萃取器与蒸发罐的上部相连通，萃取器自上至下依次设有第一收集口、第二收集口和第三收集口，所述第一收集口、第二收集口和第三收集口在出口处的上部均设有冷凝器；

步骤（2）中，利用沸点差异将液化剂分离出来的条件为：在60-80℃的温度条件下蒸馏1-3h。

2.由权利要求1所述的液化方法制备的液化产物。

3.权利要求2所述的液化产物在制备生物基包膜控释材料中的应用。

4.一种生物基包膜控释材料，其特征在于，所述生物基包膜控释材料是由权利要求2所述的液化产物和异氰酸酯反应生成。

5.一种包膜控释肥料，其特征在于，包括肥料核芯，以及喷涂在肥料核芯表面的权利要求4所述的生物基包膜控释材料；所述生物基包膜控释材料占肥料核芯重量的1-10%。

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