[发明专利]一种互穿网络聚合物包膜肥料及其制备方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种互穿网络聚合物包膜肥料及其制备方法，属于控释肥料生产领域。

(二)背景技术

化学肥料作为农业发展的重要生产资料，随着人类粮食需求的不断增加，化肥用量也在日益增长。为了解决传统化肥利用率低，易造成资源和经济上巨大浪费以及引发各种环境污染等问题，缓控释肥料的研究开发及生产推广应运而生。包膜控释肥料作为缓控释肥料的优秀代表，与普通传统化肥相比，可以显著提高肥料利用率，减少养分的挥发和淋溶损失，减轻施肥对环境的污染，改善作物的生长发育状况，提高作物的产量和品质，最大限度地实现化肥产业的绿色环保型发展。

目前，在控释肥领域绿色环保型包膜材料方面的专利较多。如中国专利文件CN102924164A(申请号：2012102723203)公开了一种基于生物炭改性的水基聚丙烯酸酯或聚氨酯乳液包膜材料，并采用流化床包膜工艺将其喷涂在肥料颗粒表面制得性能优异的包膜控释肥料。又如中国专利文件CN106543397A(申请号：2016109881776)将棕榈油基聚氨酯作为一种环境友好型包膜控释肥的包膜材料。再如中国专利文件CN106380315A(申请号：2016107878478)中采用生物蜡及其改性剂也作为一种环境降解型缓释化肥的包膜材料。通过采用天然高分子及其衍生物或水溶性树脂作为控释肥包膜材料，可以大大改善膜材料的降解性，但是由于这些天然材料吸水性强而导致包膜肥料的养分控释效果较差，导致其很难作为包膜材料广泛使用。

(三)发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种价格低廉、工艺简单、无需溶剂、固化快、残膜易降解，适合于快速大批量生产的互穿网络聚合物包膜肥料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种互穿网络聚合物包膜肥料，包括肥料颗粒和包覆在肥料颗粒表面的包膜材料，所述的包膜材料包括以下质量份的原料组成：

聚酰胺预聚体60～80份、环氧化合物15～30份和固化剂5～10份。

根据本发明，优选的，所述的聚酰胺预聚体按如下方法制备得到：

将100～200质量份二聚酸、20～40质量份胺化合物和1～3质量份催化剂混合均匀后，在230～250℃恒定温度下，抽真空至0.098MPa并搅拌反应2～4小时，冷却后即得聚酰胺预聚体；

优选的，所述的胺化合物是1,6-己二胺、甲胺、对苯二胺、葵二胺、乙二胺、苯胺、三乙醇胺或/和二异丙胺；

优选的，所述的催化剂是质量浓度为98％的硫酸。

根据本发明，优选的，所述的环氧化合物是双酚A二缩水甘油醚、环氧氯丙烷、环氧丙烷或/和环氧乙烷；

优选的，所述的固化剂是三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、二乙烯三胺或/和酚醛胺T-31。

根据本发明，优选的，所述的肥料颗粒粒径为2～5mm；

优选的，所述的肥料颗粒为尿素、硫酸铵、磷酸氢二铵、氯化钾、硝酸铵、磷酸二氢铵、NPK复合肥、硝酸磷肥、碳酸氢铵、硫酸钾或硝酸钾；

优选的，所述的包膜材料重量占控释肥总重量的5.0～9.0％。

根据本发明，所述的互穿网络聚合物包膜肥料的制备方法，包括步骤如下：

将肥料颗粒预热至40～60℃，然后将聚酰胺预聚体、环氧化合物和固化剂混合均匀后获得包膜液，将包膜液喷涂到肥料颗粒表面反应固化成膜，即得互穿网络聚合物包膜肥料。

根据本发明互穿网络聚合物包膜肥料的制备方法，优选的，包膜液分多次喷涂，每次喷涂的量要少，喷涂均匀。

本发明使用二聚酸作为主要原料制备包膜材料，二聚酸作为天然油脂不饱和脂肪酸的聚合产物，来源广泛，价格低廉。二聚酸分子结构中的羧基和烃基，和胺类化合物发生缩聚反应后制得聚酰胺预聚体，然后聚酰胺分子链和环氧化合物分子链通过互穿网络技术聚合形成互穿网络聚合物。由于互穿网络聚合物特有的网络互穿结构、强迫互容、界面互穿、双相连续以及协同作用,使得互穿网络聚合物各组分之间性能和功能上发生互补，从而获得既具有优异的控释性能，又具有良好的生物降解性的环境友好型包膜材料。

本发明的有益效果：

1.本发明中的包膜材料以二聚酸为主要原料，其来源广泛，价格低廉，不仅降低了控释肥的生产成本，而且大大减少了膜材料对石化产品的依赖，长期使用不会对土壤、植物造成污染，解决了控释肥包膜材料的可持续发展问题和难降解所带来的环境污染问题。