CN116162002A - 一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法 - Google Patents

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陈凯
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Abstract

本发明公开了一种生物基聚氨酯‑改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，步骤包括：将颗粒肥料加入到包衣机内，进行预热；将秸秆多元醇液化产物和改性凹凸棒石加入到一个反应器中搅拌均匀后再加入异氰酸酯继续搅拌，得包膜混合料；将包膜混合料加入到包衣机内，对颗粒肥料进行包膜；待颗粒肥料均被包膜后，加热进行固化处理，冷却后停机，取出包膜的颗粒肥料。本发明解决了肥料包膜材料成本高、可生物降解性差等问题，进一步提高了聚氨酯包膜材料的缓释性能。

Description

一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备 方法
技术领域
本发明属于缓释肥料技术领域，涉及一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法。
背景技术
在农业生产中，化肥的使用极大提高了农作物的产量。然而，化肥的不合理使用，会导致土壤酸化和引起环境的污染，不利于农业的可持续发展。普通肥料在土壤中容易溶解，养分释放快，农作物吸附速度和肥料释放速度不均衡。缓释肥料通过在化肥颗粒表面包上一层很薄的疏水物质制成包膜化肥，水分进入多孔的半透膜，溶解的养分向膜外扩散，不断供给作物，根据作物需求释放养分，达到元素供肥强度与作物生理需求的动态平衡。因此，缓释肥能极大提高肥料利用率，减少化肥的使用量。
聚氨酯隔绝水分的能力较强，作为包膜材料能延缓水分进入包膜中溶解肥料，达到缓释作用。目前，肥料包膜材料成本高、可生物降解性差，其缓释性能需要进一步提高。与传统聚氨酯相比，生物基聚氨酯具有更好的可生物降解性能。采用秸秆多元醇液化产物合成聚氨酯，对于控制秸秆焚烧、保护环境和减少碳排放等方面意义重大。
凹凸棒石是一种天然非金属粘土矿物，属于一维纳米粒子，含有纳米级孔穴通道，比表面积大，具有很强的吸附能力和缓释性能，潮湿时呈粘性并具有可塑性。凹凸棒石经过酸法和碱法改性，提高比表面积和粘度，此外，凹凸棒石通过有机改性还能将亲水性质转变为疏水性，改善其与有机相的相容性和分散性。
发明内容
本发明的目的是：提供一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，解决包膜材料成本较高、生物可降解性较差等问题，进一步提高缓释性能。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，包括如下步骤：将颗粒肥料加入到包衣机内进行预热；将秸秆多元醇液化产物和改性凹凸棒石加入到一个反应器中，搅拌均匀后再加入异氰酸酯继续搅拌，得包膜混合料；将包膜混合料加入到包衣机内，对颗粒肥料进行包膜；待颗粒肥料均被包膜后，加热进行固化处理，冷却后停机，取出包膜缓释肥。
其中，所述秸秆多元醇液化产物的羟值为220~650 mg KOH/g。
其中，所述改性凹凸棒石为酸化改性凹凸棒石、钠化改性凹凸棒石、有机溶剂改性凹凸棒石中的一种；酸化改性凹凸棒石、钠化改性凹凸棒石、有机溶剂改性凹凸棒石的制备方法分别参照发明专利CN106495174A凹凸棒土湿法双酸活化方法、发明专利CN113929109A一种凹凸棒石黏土的改性方法及其应用于有机废水厌氧和好氧生化处理方法、发明专利104096543A一种脱色用有机活性白土的制备方法。
其中，秸秆多元醇液化产物、改性凹凸棒石和异氰酸酯分别占所述包膜混合料重量的40%~65%、5%~10%、30%~50%。
其中，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种。
其中，所述颗粒肥料为颗粒尿素、颗粒复合肥和颗粒钾肥中的一种。
其中，所述包膜混合料占颗粒肥料重量的5%~10%。
其中，所述固化时间为2h~24h。
其中，所述颗粒肥料的预热温度为40~50oC，包膜固化温度为80~90 oC。
本发明的技术效果为：
1、采用秸秆多元醇液化产物合成生物基聚氨酯，降低了生产成本，提高了可生物降解性。
2、采用改性的凹凸棒石制备复合包膜材料，提高了聚氨酯包膜材料的物理吸附性能和疏水性能，降低了聚氨酯的孔隙率，增强了缓释效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明，而不是对本发明的限制。
参照发明专利CN106495174A“凹凸棒土湿法双酸活化方法”获处酸化改性凹凸棒石；参照发明专利CN113929109A“一种凹凸棒石黏土的改性方法及其应用于有机废水厌氧和好氧生化处理方法”获得钠化改性凹凸棒石；参照发明专利104096543A“一种脱色用有机活性白土的制备方法”获得有机溶剂改性凹凸棒石。
实施例1：将10kg颗粒尿素加入到包衣机内，预热到40~50oC；取0.325 kg羟值为220 mg KOH/g 的秸秆多元醇液化产物和0.025 kg酸改性凹凸棒石加入到反应器中，搅拌均匀，再加入0.15 kg甲苯二异氰酸酯继续搅拌均匀，得包膜混合料；将包膜混合料加入到包衣机内，对颗粒尿素进行包膜；待颗粒尿素均被包膜后，加热至80~90 oC进行固化处理2h，冷却后停机，取出包膜的颗粒尿素。
实施例2：将10kg颗粒复合肥加入到包衣机内，预热到40~50oC；取0.40 kg羟值为340 mg KOH/g 的秸秆多元醇液化产物和0.10 kg钠化改性凹凸棒石加入到反应器中搅拌均匀，再加入0.50 kg二苯基甲烷二异氰酸酯继续搅拌均匀，得包膜混合料；将包膜混合料加入到包衣机内，对颗粒复合肥进行包膜；待颗粒复合肥均被包膜后，加热至80~90 oC进行固化处理8h，冷却后停机，取出包膜的颗粒复合肥。
实施例3：将10kg颗粒钾肥加入到包衣机内，预热到40~50oC；取0.40 kg羟值为460mg KOH/g 的秸秆多元醇液化产物和0.05 kg酸改性凹凸棒石加入到反应器中搅拌均匀，再加入0.55 kg甲苯二异氰酸酯继续搅拌均匀，得包膜混合料；将包膜混合料加入到包衣机内，对颗粒钾肥进行包膜；待颗粒钾肥均被包膜后，加热至80~90 oC进行固化处理12h，冷却后停机，取出包膜的颗粒钾肥。
实施例4：将10kg颗粒尿素加入到包衣机内，预热到40~50oC；取0.33 kg羟值为520mg KOH/g 的秸秆多元醇液化产物和0.048 kg有机溶剂改性凹凸棒石加入到反应器中搅拌均匀，再加入0.222 kg异佛尔酮二异氰酸酯继续搅拌均匀，得包膜混合料；将包膜混合料加入到包衣机内，对颗粒尿素进行包膜；待颗粒尿素均被包膜后，加热至80~90 oC进行固化处理16h，冷却后停机，取出包膜的颗粒尿素。
实施例5：将10kg颗粒尿素加入到包衣机内，预热到40~50oC；取0.40 kg羟值为650mg KOH/g 的秸秆多元醇液化产物和0.064 kg有机溶剂改性凹凸棒石加入到反应器中搅拌均匀，再加入0.336 kg甲苯二异氰酸酯继续搅拌均匀，得包膜混合料；将包膜混合料加入到包衣机内，对颗粒尿素进行包膜；待颗粒尿素均被包膜后，加热至80~90 oC进行固化处理24h，冷却后停机，取出包膜的颗粒尿素。
以上仅是本发明优选实施方式，应当指出的是，优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，其特征在于：将颗粒肥料加入到包衣机内进行预热；将秸秆多元醇液化产物和改性凹凸棒石加入到反应器中，搅拌均匀后再加入异氰酸酯继续搅拌，得包膜混合料；将包膜混合料加入到包衣机内，对颗粒肥料进行包膜；待颗粒肥料均被包膜后，加热进行固化处理，冷却后停机，取出包膜缓释肥。
2.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，其特征在于：所述的秸秆多元醇液化产物的羟值为220~650 mg KOH/g。
3.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，其特征在于：所述的改性凹凸棒石为酸化改性凹凸棒石、钠化改性凹凸棒石、有机溶剂改性凹凸棒石中的一种；酸化改性凹凸棒石、钠化改性凹凸棒石、有机溶剂改性凹凸棒石的制备方法分别参照发明专利CN106495174A凹凸棒土湿法双酸活化方法、发明专利CN113929109A一种凹凸棒石黏土的改性方法及其应用于有机废水厌氧和好氧生化处理方法、发明专利104096543A一种脱色用有机活性白土的制备方法。
4. 根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，其特征在于： 所述的秸秆多元醇液化产物、改性凹凸棒石和异氰酸酯分别占所述包膜混合料重量的40%~65%、5%~10%、30%~50%。
5.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，其特征在于：所述的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，其特征在于：所述的颗粒肥料为颗粒尿素、颗粒复合肥和颗粒钾肥中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，其特征在于：所述的包膜混合料占颗粒肥料重量的5%~10%。
8.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，其特征在于：所述固化时间为2h~24h。
9.根据权利要求1所述的一种生物基聚氨酯-改性凹凸棒石复合包膜缓释肥的制备方法，其特征在于：所述颗粒肥料的预热温度为40~50℃，包膜固化温度为80~90℃。
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