一种双改性全生物基聚氨酯包膜肥料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN202410265179.7 | 申请日 | 2024-03-08 | 公开(公告)号 | CN118047651A | 公开(公告)日 | 2024-05-17 |
| 申请人 | 沈阳农业大学; | 发明人 | 杨明; 郭柠溪; 孙迪; 邹洪涛; 张嘉桐; 高寒; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及缓 控释 肥料 技术领域，公开了一种双改性全 生物 基聚 氨 酯包膜肥料及其制备方法，制备方法：将 碱 、 脂肪酸 混合反应1.25～2h，干燥后得到疏 水 纳米材料 ；将生物基多元醇和异氰酸酯混合，再加入得到的疏水纳米材料和 表面活性剂 ，得到双改性全生物基包膜液；将肥料颗粒与制得的双改性全生物基包膜液混合、 固化 得到双改性全生物基聚氨酯包膜肥料。本发明制备的双改性全生物基聚氨酯包膜肥料，其水 接触 角 明显增大，疏水效果更好，而且降低氮素累积养分释放率，大大提升释放性能，延长了包膜肥料的控释期。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种双改性全生物基聚氨酯包膜肥料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种双改性全生物基聚氨酯包膜肥料及其制备方法技术领域背景技术[0002] 为了提高产量和质量，农作物的生长需要养分的持续供给，然而土壤中含有的自身养分是有限的，不能有效地满足大量农作物的正常生长。而在农业生产中化肥成为最大的物质投资，约占全部生产性投资的50％。现如今，施用化肥是保障植物生长所需养分的最简便、最有效和最快捷的方法。但是，传统肥料利用率很低，大量氮素通过氨挥发、反硝化、淋溶等途径流失，不但造成了严重的资源浪费，而且对生态环境产生了严重的不良影响，如土壤退化、地下水污染和水体富营养化等污染问题不断加剧。为了解决上述问题，人们通常采用多次少量的施肥方式，以满足作物不同时期的养分需求和避免产生环境污染，然而这种方式不但使农民的经济负担加重，而且对作物生长容易造成机械损伤。因此，研究发展化学肥料的种类和施肥应用技术对农业生产水平的提高有着关键作用。在众多提高氮肥利用率措施中，施用包膜缓控释尿素对延长肥效、减少氮素损失、提高植物对有效养分的摄取量具有较高的实用价值和广阔的应用前景。 [0003] 中国专利CN 116023196A公开了一种植物源聚氨酯包膜肥料及其制备方法，以植物油基多元醇和生物基异氰酸酯为原料制备聚氨酯包膜液，加入疏水纳米材料得到疏水改性植物油基聚氨酯包膜肥料。但是该包膜肥料的初期养分释放率太高。 发明内容[0004] 本发明提供了一种双改性全生物基聚氨酯包膜肥料及其制备方法，解决了现有技术制备的包膜肥料的初期养分释放率太高的问题。 [0005] 一种双改性全生物基聚氨酯包膜肥料的制备方法，包括如下步骤： [0007] 制备双改性全生物基包膜液：将生物基多元醇和异氰酸酯混合，再加入得到的疏水纳米材料和表面活性剂，得到双改性全生物基包膜液；所述双改性全生物基包膜液中生物基多元醇、生物基异氰酸酯、疏水纳米材料和表面活性剂的质量比为66:34:7:5； [0008] 包膜：将肥料颗粒与制得的双改性全生物基包膜液混合、固化得到双改性全生物基聚氨酯包膜肥料。 [0012] 优选的，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、生物基多异氰酸酯的一种或两种。所述异氰酸酯为生物基原料，无毒无味，疏水性、化学稳定性良好。 [0013] 优选的，包膜时，所述双改性全生物基包膜液和肥料颗粒的质量比为50:2～3。 [0015] 优选的，所述包膜的具体方法为： [0016] 将肥料颗粒预热后，加入全生物基包膜液，固化成膜后得完成一次包膜的尿素颗粒； [0017] 将完成一次包膜的尿素颗粒预热后，加入全生物基包膜液，固化成膜后得完成二次包膜的尿素颗粒； [0018] 将完成二次包膜的尿素颗粒预热后，加入全生物基包膜液，固化成膜后得完成三次包膜的尿素颗粒； [0019] 将完成三次包膜的尿素颗粒预热后，加入全生物基包膜液，固化成膜后得完成四次包膜的尿素颗粒； [0020] 将完成四次包膜的尿素颗粒预热后，加入双改性全生物基包膜液，固化成膜后得双改性全生物基聚氨酯包膜肥料。 [0021] 进行包膜时，前四次均采用全生物基包膜液，仅第五次使用双改性全生物基包膜液，在保证降低养分释放率、延长养分释放期的同时，降低了包膜肥料中金属离子的含量，不易污染土壤。 [0022] 优选的，所述全生物基包膜液的制备方法为：按照‑NCO和‑OH摩尔比1:1，将蓖麻油多元醇和生物基多异氰酸酯在常温下充分混合均匀，得到所述全生物基包膜液。 [0023] 本发明的第二个目的在于保护所述的制备方法制得的双改性全生物基聚氨酯包膜肥料。 [0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0025] (1)本发明以天然高分子生物基多元醇和异氰酸酯为原料制备全生物基包膜液，加入疏水纳米材料和聚二甲基硅氧烷后得到疏水双改性全生物基包膜液，制备的双改性全生物基聚氨酯包膜肥料，水接触角明显增大，疏水效果更好，而且降低氮素累积养分释放率，大大提升释放性能，延长了包膜肥料的控释期。以生物基多元醇和生物基异氰酸酯为原料，无毒无味，疏水性、化学稳定性良好，应用领域广泛。 [0026] (2)本发明在对肥料颗粒进行包膜时，前四次均采用全生物基包膜液，仅第五次使用双改性全生物基包膜液，在保证降低养分释放率、延长养分释放期的同时，降低了包膜肥料中金属离子的含量，不易污染土壤。 [0027] (3)本发明简化了双改性全生物基聚氨酯包膜肥料的制备过程，精简了生产工艺，降低了纳米材料用量，减少纳米材料在土壤中的累积所带来的污染，制备的膜材绿色环保可生物降解。在聚氨酯包膜肥料生产过程中不需要使用大量有机溶剂和有机助剂，环保、节约成本的同时，也降低了环境污染的风险。附图说明 [0028] 图1为本发明制备全生物基聚氨酯包膜肥料、疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料和双改性全生物基聚氨酯包膜肥料的养分释放曲线图； [0029] 图2为本发明制备全生物基聚氨酯包膜肥料、疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料和双改性全生物基聚氨酯包膜材料的水接触角图。 具体实施方式[0030] 下面将结合本发明具体实施，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0031] 本发明各实施例中所述方法，如无特殊说明，均为常规方法。所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。 [0032] 本发明实施例和对比例中使用的蓖麻油多元醇购买自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；生物基多异氰酸酯购买自日本三井化学株式会社。 [0033] 实施例1 [0034] 一种双改性全生物基聚氨酯包膜肥料的制备方法，包括如下步骤： [0035] (1)称取4.00g氢氧化铜和0.95g月桂酸，然后加入25mL 95％乙醇和25mL蒸馏水，在超声震荡条件下搅拌反应1.25h，得到纳米材料悬浊液，将悬浊液在105℃下烘干至恒重，干燥后得到疏水纳米材料。 [0036] (2)按照‑NCO和‑OH摩尔比1:1，将蓖麻油多元醇和生物基多异氰酸酯在常温下充分混合均匀，得到全生物基包膜液。将所述全生物基包膜液分为5份，四份备用，剩余一份加入疏水纳米材料和聚二甲基硅氧烷，继续在常温下搅拌混匀，反应得到双改性全生物基包膜液；所述双改性全生物基包膜液中蓖麻油多元醇、异氰酸酯、疏水纳米材料和聚二甲基硅氧烷质量比为66:34:7:5。 [0037] (3)将1kg尿素倒入转鼓包衣机内80℃预热8min，尿素颗粒的粒径为2.5mm，预热完成后称取10g全生物基包膜液加入尿素颗粒中，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成一次包膜的尿素颗粒。继续将1kg尿素颗粒转鼓包衣机内80℃预热8min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，完成二次包膜的尿素颗粒。继续将1kg完成二次包膜的尿素颗粒转鼓包衣机内80℃预热8min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成三次包膜的尿素颗粒。继续将1kg完成三次包膜的尿素颗粒转鼓包衣机内80℃预热8min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成四次包膜的尿素颗粒。最后一次向完成四次包膜的尿素颗粒中加入双改性全生物基包膜液，所述双改性全生物基包膜液和肥料颗粒的质量比为25:1，直至膜质量占肥料核芯颗粒质量的5％，双改性全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后固化成膜，膜壳完全干燥后，得双改性全生物基聚氨酯包膜肥料。 [0038] 实施例2 [0039] 一种双改性全生物基聚氨酯包膜肥料的制备方法，包括如下步骤： [0040] (1)称取4.00g氢氧化铜和0.96g月桂酸，然后加入25mL 95％乙醇和25mL蒸馏水，在超声震荡条件下搅拌反应1.5h，得到纳米材料悬浊液，将悬浊液在105℃下烘干至恒重，干燥后得到疏水纳米材料。 [0041] (2)按照‑NCO和‑OH摩尔比1:1，将大豆油多元醇和生物基多异氰酸酯在常温下充分混合均匀，得到全生物基包膜液。将所述全生物基包膜液分为5份，四份备用，剩余一份加入疏水纳米材料和聚二甲基硅氧烷，继续在常温下搅拌混匀，反应得到双改性全生物基包膜液；所述双改性全生物基包膜液中大豆油多元醇、生物基异氰酸酯、疏水纳米材料和聚二甲基硅氧烷质量比为66:34:7:5。 [0042] (3)将1kg尿素倒入转鼓包衣机内82℃预热9min，尿素颗粒的粒径为2.5mm，预热完成后称取10g全生物基包膜液加入尿素颗粒中，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成一次包膜的尿素颗粒。继续将1kg尿素颗粒转鼓包衣机内82℃预热9min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，完成二次包膜的尿素颗粒。继续将1kg完成二次包膜的尿素颗粒转鼓包衣机内82℃预热9min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基聚氨酯包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成三次包膜的尿素颗粒。继续将1kg完成三次包膜的尿素颗粒转鼓包衣机内82℃预热9min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成四次包膜的尿素颗粒。最后一次向完成四次包膜的尿素颗粒中加入双改性全生物基包膜液，所述双改性全生物基包膜液和肥料颗粒的质量比为20:1，直至膜质量占肥料核芯颗粒质量的5％，双改性全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后固化成膜，膜壳完全干燥后，得双改性全生物基聚氨酯包膜肥料。 [0043] 实施例3 [0044] 一种双改性全生物基聚氨酯包膜肥料的制备方法，包括如下步骤： [0045] (1)称取4.00g氢氧化铜和0.97g月桂酸，然后加入25mL 95％乙醇和25mL蒸馏水，在超声震荡条件下搅拌反应1.75h，得到纳米材料悬浊液，将悬浊液在105℃下烘干至恒重，干燥后得到疏水纳米材料。 [0046] (2)按照‑NCO和‑OH摩尔比1:1，将棕榈油多元醇和生物基多异氰酸酯在常温下充分混合均匀，得到全生物基包膜液。将所述全生物基聚氨酯包膜液分为5份，四份备用，剩余一份加入疏水纳米材料和聚二甲基硅氧烷，继续在常温下搅拌混匀，反应得到双改性全生物基包膜液；所述双改性全生物基包膜液中棕榈油、生物基异氰酸酯、疏水纳米材料和聚二甲基硅氧烷质量比为66:34:7:5。 [0047] (3)将1kg尿素倒入转鼓包衣机内84℃预热10min，尿素颗粒的粒径为2.5mm，预热完成后称取10g全生物基包膜液加入尿素颗粒中，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成一次包膜的尿素颗粒。继续将1kg尿素颗粒转鼓包衣机内84℃预热10min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，完成二次包膜的尿素颗粒。继续将1kg完成二次包膜的尿素颗粒转鼓包衣机内84℃预热10min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成三次包膜的尿素颗粒。继续将1kg完成三次包膜的尿素颗粒转鼓包衣机内84℃预热10min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成四次包膜的尿素颗粒。最后一次向完成四次包膜的尿素颗粒中加入双改性全生物基包膜液，所述双改性全生物基包膜液和肥料颗粒的质量比为50:3，直至膜质量占肥料核芯颗粒质量的5％，双改性全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后固化成膜，膜壳完全干燥后，得双改性全生物基聚氨酯包膜肥料。 [0048] 实施例4 [0049] 一种双改性全生物基聚氨酯包膜肥料的制备方法，包括如下步骤： [0050] (1)称取4.00g氢氧化铜和1g月桂酸，然后加入25mL 95％乙醇和25mL蒸馏水，在超声震荡条件下搅拌反应2h，得到纳米材料悬浊液，将悬浊液在105℃下烘干至恒重，干燥后得到疏水纳米材料。 [0051] (2)按照‑NCO和‑OH摩尔比1:1，将蓖麻油多元醇和生物基多异氰酸酯在常温下充分混合均匀，得到生物基包膜液。将所述全生物基包膜液分为5份，四份备用，剩余一份加入疏水纳米材料和聚二甲基硅氧烷，继续在常温下搅拌混匀，反应得到双改性全生物基包膜液；所述双改性全生物基包膜液中蓖麻油多元醇、异氰酸酯、疏水纳米材料和聚二甲基硅氧烷质量比为66:34:7:5。 [0052] (3)将1kg尿素倒入转鼓包衣机内85℃预热12min，尿素颗粒的粒径为2.5mm，预热完成后称取10g全生物基包膜液加入尿素颗粒中，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成一次包膜的尿素颗粒。继续将1kg尿素颗粒转鼓包衣机内85℃预热12min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，完成二次包膜的尿素颗粒。继续将1kg完成二次包膜的尿素颗粒转鼓包衣机内85℃预热12min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成三次包膜的尿素颗粒。继续将1kg完成三次包膜的尿素颗粒转鼓包衣机内85℃预热12min，预热完成后加入10g全生物基包膜液，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，得完成四次包膜的尿素颗粒。最后一次向完成四次包膜的尿素颗粒中加入双改性全生物基包膜液，所述双改性全生物基包膜液和肥料颗粒的质量比为50:3，直至膜质量占肥料核芯颗粒质量的5％，双改性全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后固化成膜，膜壳完全干燥后，得双改性全生物基聚氨酯包膜肥料。 [0053] 对比例1 [0054] 一种纯天然植物源聚氨酯包膜肥料，制备方法如下： [0055] (1)按照‑NCO和‑OH摩尔比1:1，将蓖麻油多元醇和生物基多异氰酸酯在常温下充分混合均匀，得到生物基聚氨酯包膜液； [0056] (2)将1kg尿素倒入转鼓包衣机内预热10min，尿素颗粒的粒径为2.5mm，预热完成后称取10g全生物基包膜液加入尿素颗粒中，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，上述过程再重复四次，直至膜质量占肥料核芯颗粒质量的5％。 [0057] 对比例2 [0058] 一种每层疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料，制备方法如下： [0059] (1)称取4.00g氢氧化铜和0.98g月桂酸，然后加入25mL 95％乙醇和25mL蒸馏水，在超声震荡条件下搅拌反应1.5h，得到纳米材料悬浊液，将悬浊液在105℃下烘干至恒重，干燥后得到疏水纳米材料； [0060] (2)按照‑NCO和‑OH摩尔比1:1，将蓖麻油多元醇和生物基多异氰酸酯在常温下充分混合均匀，加入0.5g疏水纳米材料，继续在常温下搅拌混匀，反应得到改性全生物基包膜液； [0061] (3)将1kg尿素倒入转鼓包衣机内预热10min，尿素颗粒的粒径为2.5mm，预热完成后称取10g改性全生物基包膜液加入尿素颗粒中，改性全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使改性全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，上述过程再重复四次，直至膜质量占肥料核芯颗粒质量的5％。 [0062] 对比例3 [0063] 一种最外层疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料的制备方法，包括如下步骤： [0064] (1)称取4.00g氢氧化铜和0.98g月桂酸，然后加入25mL 95％乙醇和25mL蒸馏水，在超声震荡条件下搅拌反应1.5h，得到纳米材料悬浊液，将纳米材料悬浊液在105℃下烘干至恒重，得到干燥的疏水纳米材料； [0065] (2)按照‑NCO和‑OH摩尔比1:1，将蓖麻油多元醇和生物基多异氰酸酯在常温下充分混合均匀，得到全生物基包膜液；另加入2.8g疏水纳米材料，继续在常温下搅拌混匀，反应得到疏水改性全生物基包膜液； [0066] (3)将1kg尿素倒入转鼓包衣机内预热10min，尿素颗粒的粒径为2.5mm，预热完成后称取10g全生物基包膜液加入尿素颗粒中，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，继续向尿素颗粒中加入全生物基包膜液，上述过程再重复三次；最后一次向尿素颗粒中加入疏水改性全生物基包膜液，直至膜质量占肥料核芯颗粒质量的5％。 [0067] 对比例4(提高疏水纳米材料的量) [0068] 一种最外层疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料的制备方法，包括如下步骤： [0069] (1)称取4.00g氢氧化铜和0.98g月桂酸，然后加入25mL 95％乙醇和25mL蒸馏水，在超声震荡条件下搅拌反应1.5h，得到纳米材料悬浊液，将纳米材料悬浊液在105℃下烘干至恒重，得到干燥的疏水纳米材料； [0070] (2)按照‑NCO和‑OH摩尔比1:1，将蓖麻油多元醇和生物基多异氰酸酯在常温下充分混合均匀，得到全生物基包膜液；另加入3.5g疏水纳米材料，继续在常温下搅拌混匀，反应得到疏水改性全生物基包膜液； [0071] (3)将1kg尿素倒入转鼓包衣机内预热10min，尿素颗粒的粒径为2.5mm，预热完成后称取10g全生物基包膜液加入尿素颗粒中，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基聚氨酯包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，继续向尿素颗粒中加入全生物基包膜液，上述过程再重复三次；最后一次向尿素颗粒中加入疏水改性全生物基包膜液，直至膜质量占肥料核芯颗粒质量的5％。 [0072] 对比例5(提高疏水纳米材料的量) [0073] 一种最外层疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料的制备方法，包括如下步骤： [0074] (1)称取4.00g氢氧化铜和0.98g月桂酸，然后加入25mL 95％乙醇和25mL蒸馏水，在超声震荡条件下搅拌反应1.5h，得到纳米材料悬浊液，将纳米材料悬浊液在105℃下烘干至恒重，得到干燥的疏水纳米材料； [0075] (2)按照‑NCO和‑OH摩尔比1:1，将蓖麻油多元醇和生物基多异氰酸酯在常温下充分混合均匀，得到全生物基包膜液；另加入4.2g疏水纳米材料，继续在常温下搅拌混匀，反应得到疏水改性全生物基聚氨酯包膜液； [0076] (3)将1kg尿素倒入转鼓包衣机内预热10min，尿素颗粒的粒径为2.5mm，预热完成后称取10g全生物基包膜液加入尿素颗粒中，全生物基包膜液在肥料颗粒表面经过黏润‑粘连‑分散‑干燥的过程，持续6min后，使全生物基包膜液在尿素颗粒表面固化成膜，膜壳完全干燥后，继续向尿素颗粒中加入全生物基包膜液，上述过程再重复三次；最后一次向尿素颗粒中加入疏水改性全生物基包膜液，直至膜质量占肥料核芯颗粒质量的5％。 [0077] 分别称取实施例1‑4及对比例1‑5制备的包膜肥料10g，误差为±0.01g，放入100目的尼龙纱网小袋中，封口后，放入250mL塑料瓶中，加入200mL蒸馏水，加盖密封，置于25℃的生化恒温培养箱中，取样时间为第1d、3d、5d、7d、10d、14d、28d、42d、56d，此后取样时间间隔为28d，直至累积养分溶出率达80％以上，通过凯氏定氮法测定样品含氮量；24h内累积养分释放量为初期养分释放率，累积养分释放量超过80％的时间为包膜肥料的累积养分释放期，检测结果如表1所示。 [0078] 表1实施例1‑4及对比例1‑2包膜肥料的养分释放测试性能 [0079] [0080] [0081] 表1为实施例和对比例制备的包膜肥料的初期养分释放率和养分释放期。因实施例2～4制备的双改性全生物基聚氨酯包膜肥料的养分累积释放曲线与实施例1的基本一致，图1仅以实施例1的养分累积释放曲线为例。对比例4～5制备的最外层疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料的与对比例3的基本一致，图1仅以对比例3的曲线为例。图1为对比例1制备的纯天然植物源聚氨酯包膜肥料、对比为例2制备的每层疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料、对比例3制备的最外层疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料，和实施例1制备的双改性全生物基聚氨酯包膜肥料的养分累积释放曲线图。如表1和图1所示，对比例1制备的全生物基聚氨酯包膜肥料的初期养分释放率大于对比例2制备的每层疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料，养分释放期比每层疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料短，3d养分累积释放80％以上，说明制备的包膜肥料控释性能差。而添加纳米材料的每层疏水改性全生物基聚氨酯包膜肥料的控释性能却得到很大程度改善。为减少每层膜液纳米材料的消耗，当最外层添加2.8g纳米材料全生物基聚氨酯包膜肥料，即对比例3的控释性能得到相对很大程度提高，养分释放期延长了，但不满足作物整个生育期对养分的需求。随着最外层纳米材料添加量增加，其养分释放期也随之增长。最外层3.5g纳米材料疏水改性的全生物基聚氨酯包膜肥料，即对比例4的养分释放期延长，满足了作物生长期时对养分的需求。然而最外层4.2g纳米材料疏水改性的全生物基聚氨酯包膜肥料养分释放期最长才达到52d，也不满足作物生长期所需营养需求。因此添加更多纳米材料并没有延长包膜肥料的控释期，反而控释期还有所下降。降低纳米材料的用量，加入表面活性剂有效地减缓了水分进入膜内以及养分溶出膜外，降低了氮素累积释放速率，也大大提升了释放性能。 [0082] 图2为本发明实施例1及对比例1、2、3、4、5制备的包膜材料水接触角图。其中，A为对比例1制备的全生物基聚氨酯包膜材料、B为对比例2制备的每层疏水改性全生物基聚氨酯包膜材料，a、b、c分别为对比例3、4、5最外层疏水改性全生物基聚氨酯包膜材料，d为实施例1最外层双改性全生物基聚氨酯包膜材料。一般来说，水接触角越大，疏水效果越好。如图2所示，A表面水接触角约为70.33°。而随着每层膜液纳米材料的添加，B的水接触角约为 82.54°，大于A。为减化包膜肥料合成工艺，a为最外层添加2.8g纳米材料的薄膜材料，其水接触角约为85.62°，大于B。而当最外层纳米材料添加量增加时，水接触角也逐渐增大，b的水接触角约为86.62°，大于a。c表面水接触角约为112.48°，其水接触角明显变大，但控释性能在培养包膜肥料养分释放时较差。当降低纳米材料的用量，加入无毒疏水的聚二甲基硅氧烷时，d的水接触角增大至105°，而包膜肥料养分释放期显著延长。表明双改性不但降低了纳米材料的用量，而且也使其具有疏水、拒水性，从而可以降低包膜肥料的养分释放率，延长养分释放期。 [0083] 需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。 [0084] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。 [0085] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 |
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