[发明专利]一种可回收的自修复弹性生物基包膜材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可回收的自修复弹性生物基包膜材料及其制备方法。所述可回收的自修复弹性生物基包膜材料由以下重量份的原料制成：生物基树脂100份、动态改性材料5‑20份、磁性纳米纤维素0.1‑0.3份。本发明的生物基包膜材料可以应用于多种不同类型的生物基包膜控释肥料，通过动态共价键自修复技术解决了缓控释肥生产和使用过程中容易出现孔洞和裂缝影响控释效果的问题。同时该制备工艺简单，生产成本低，控释肥涂层可回收再利用，降低了缓控释肥的生产成本，避免了资源的浪费，减少了对环境的污染。

技术领域

本发明涉及控释肥料生产技术领域，具体涉及一种可回收的自修复弹性生物基包膜材料及其制备方法。

背景技术

化肥是农业生产活动中最基本也是最重要的物质投入，在我国每年都有大量的化肥被应用到农业生产中，极大的提高了土壤肥力和作物产量。但其不合理的施用方式和较低的养分利用率不仅会浪费更多的肥料资源，也会造成土壤退化和环境污染等一系列问题。通过在化肥表面包裹一层高分子防水聚合物膜制备而成的缓控释肥可以使化肥养分缓慢的释放到外界，是实现化肥提质增效的重要技术途径。传统缓控释肥的膜材大多来自于石化产品，存在着成本高、资源不可再生、难降解等问题，制约了该行业的可持续发展。近年来，发展低成本、资源可再生、易降解的生物基材料包膜控释肥有望改善上述问题，但仍然存在以下问题：

(1)生物基包膜控释肥的包膜材料来源于植物油、秸秆等生物材料，这种生物基包膜涂层脆性大，易撕裂，致密性差，且生物基包膜控释肥的制备工艺大多是将化肥核心放于包膜机中转动，然后将包膜材料连续喷涂到化肥表面，使其均匀的包在化肥表面并固化成膜。在包膜材料半凝固半固化的过程中，肥料与肥料之间被包膜材料粘连在一起，随后分开，分开的过程会导致包膜材料的撕裂或包膜的不均匀。另一方面包膜材料在固化过程中会不断与包膜机内壁摩擦碰撞，导致肥料膜壳的磨损，出现较大孔隙和裂缝，最终会影响其控释效果；

(2)生物基控释肥涂层为获得优异的养分控释能力，大多选用高度交联结构的热固性树脂，而固化后的交联结构使得热固性树脂包膜材料很难被回收再利用，待养分释放完后，就被留在土壤中，造成了严重的资源浪费。与此同时，即使是可降解的生物基涂层材料，其降解的过程也十分缓慢，降解过程中会产生微塑料等有害物质，污染环境，危害人体健康等。

相关专利CN112409077A公开了一种利用农业秸秆液化物与异氰酸酯按不同比例混匀制得的生物基包膜材料，但是这种包膜材料本身脆性大，在包膜过程中由于摩擦碰撞会导致膜壳磨损；相关专利CN108503427A公开了一种互穿网络聚合物聚脲/聚氨酯树脂包膜材料及其制备方法，首先采用液体尿素和固化剂反应制备聚脲预聚体，然后把聚脲预聚体，多元醇，固化剂按比例混匀后作为包膜材料，该方法制备的生物基包膜材料存在高度交联的互穿网络结构，很难被回收再利用，对土壤存在潜在危害。

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可回收的自修复弹性生物基包膜材料及其制备方法。本发明的生物基包膜材料可以应用于多种不同类型的生物基包膜控释肥料，通过动态共价键自修复技术解决了缓控释肥生产和使用过程中容易出现孔洞和裂缝影响控释效果的问题。同时该制备工艺简单，生产成本低，控释肥涂层可实现回收再利用，降低了缓控释肥的生产成本，避免了资源的浪费，减少了环境污染。

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，提供一种可回收的自修复弹性生物基包膜材料，由以下重量份的原料制成：

生物基树脂100份、动态改性材料5-20份、磁性纳米纤维素0.1-0.3份。

优选的，所述生物基树脂选自生物基聚氨酯、生物基环氧树脂和生物基酚醛树脂中的一种或多种。

优选的，所述动态改性材料由小分子单体A和小分子单体B按摩尔比1：(1-5)制备而成；