[发明专利]一种具有螯合功能的双组分改性聚氨酯缓控释包膜材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料的制备技术领域，具体涉及到一种具有螯合功能的双组分改性聚氨酯缓控释包膜材料及其制备工艺。

背景技术

农业是国民经济的命脉，化肥在农业生产中具有极其重要的作用，然而在我国肥料使用中普遍存在利用率低的问题。肥料利用率低不仅造成资源的巨大浪费, 还给人类赖以生存的环境造成了严重污染。因此，缓控释肥料已经成为肥料界研究领域中新的热点。相对于速效肥料，缓控释肥料有以下优点：1、在水中的溶解度小，营养元素在土壤中释放缓慢，减少了营养元素因分解挥发、淋溶、硝化及反硝化等原因的造成的损失；2、肥效长期、稳定，能源源不断地供给植物在整个生产期对养分的需求；3、由于肥料释放缓慢，一次大量施用不会导致土壤盐分过高而“烧苗”；4、减少了施肥的数量和次数，节约了劳动成本。

包膜材料的好坏决定了缓控释肥料的缓控释效果。目前，缓控释包膜材料包括无机物包膜材料和高分子树脂包膜材料，前者如硫磺、石膏、硅酸盐、钙镁磷肥等；后者主要有脲醛树脂、聚苯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等。无机物包膜材料存在封闭性差，膜层较脆、易脱落等缺点，难以实现真正意义上的对养分的控释。相对于无机物包膜材料，高分子树脂包膜材料有较好的控释效果，但目前市场上的高分子树脂包膜材料都需要于使用前用一定量的有机溶剂溶解，且在土壤中不易降解，因此对环境易造成污染，长期使用容易破坏土壤结构。另外目前市场上的包膜材料成本高、用量大、功能单一，因而限制了其应用范围。为大幅度降低包膜肥料的生产成本，扩大其应用范围，研制和筛选新型、高效、廉价的多功能包膜材料已成为目前研究的主要方向。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具有螯合功能的双组分改性聚氨酯缓控释包膜材料及其制备工艺，以克服现有技术上的缺陷，通过本方法制备的缓控释包膜材料具有抗机械损伤能力强、韧性好、成本低、易降解等优点，能够活化土壤中被固定的磷及中微量元素，且有一定的保水保肥功能。

为达到上述目的，该发明采用如下的技术方案：

一种具有螯合功能的双组分改性聚氨酯缓控释包膜材料，其制备工艺包括如下步骤：

1、聚氨酯乳液的制备：以改性聚氨酯中非水组分的质量为基准，将占6~30wt%蓖麻油、10~40wt%的低聚物多元醇加入反应容器中，减压脱水后加入10~45wt%的二异氰酸酯于70~90℃反应1~2h，降温至50℃以下，再加入3~10wt%的亲水性扩链剂、0~8wt%的多元醇类扩链剂、0~0.5wt%的催化剂，于50~75℃继续反应2~5h，降温，加入溶有0.02~0.05wt%的引发剂偶氮二异丁氰的10~60 wt %的不饱和单体，当温度降至20℃以下时，在800~8000转/分钟的高速剪切下，加入1.5~6wt%的三乙胺中和1~2min，然后在高速搅拌下依次加入100~500wt%的15℃以下的去离子水和1~8wt%的多元胺类扩链剂的水溶液，搅拌2~5min后，搅拌速度降至80~200转/分钟，继续搅拌20~30min，得到含有不饱和单体和引发剂的聚氨酯乳液；

2、改性聚氨酯乳液的制备：将上述乳液的1/5~3/5加入反应容器中，通N2，加热升温至80～85℃，反应0.5-2h，滴加余下的上述乳液，1~2h内滴加完毕后，滴加水溶性引发剂，继续反应0.5~2h，测量单体的转化率，直至单体的转化率不变，降温出料，经细筛过滤即得到改性聚氨酯乳液；

3、交联剂的制备：以交联剂的质量为基准，将占20-60%的聚乙二醇、40-80%的多异氰酸酯三聚体于70-90℃反应2~4h，至NCO含量达到采用标准二正丁胺滴定法确定的理论值。

所述低聚物多元醇为数均分子量1000~4000的聚酯二醇、聚醚二醇。

所述亲水性扩链剂选自二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸。

所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯。

所述多元醇类扩链剂选自1，4-丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、己二醇、三羟甲基丙烷的一种或几种。

所述多元胺类扩链剂选自乙二胺、异佛尔酮二胺、二乙烯三按。

所述水溶性引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾。

所述不饱和单体选自乙酸乙烯酯、马来酸、马来酸酐、苯乙烯、丙烯酸中的一种或几种。

所述催化剂选自辛酸亚锡、二丁基锡二月桂酸酯。

所述的多异氰酸酯三聚体选自甲苯二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体。