[發(fā)明專利]一種秸稈液化包膜液及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510416904.7
• 申請(qǐng)日: 2015-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN105016874B
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李麗霞;王軍卓;曹兵;李鴻雁;肖強(qiáng);倪小會(huì);楊宜斌;衣文平;劉寶存;鄒國(guó)元;徐秋明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京市農(nóng)林科學(xué)院
• 主分類號(hào): C05G3/00
• 分類號(hào): C05G3/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 關(guān)暢,王春霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種秸稈液化包膜液及其制備方法與應(yīng)用，屬于包膜肥料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

包膜控釋肥是指能夠根據(jù)植物不同生長(zhǎng)階段的營(yíng)養(yǎng)需求特點(diǎn)，調(diào)節(jié)養(yǎng)分的釋放速率及供應(yīng)強(qiáng)度，使其養(yǎng)分釋放模式與作物吸肥同步的新型肥料，不但提高了肥料的利用率，而且減少了化學(xué)肥料對(duì)環(huán)境造成的污染。

目前，按照制備工藝的不同，包膜控釋肥主要分為有機(jī)溶劑型、水型和原位反應(yīng)成膜型三種。有機(jī)溶劑型是將聚烯烴或回收的廢舊塑料高溫溶解在有機(jī)溶劑中，再噴涂到肥料表面成膜制成。由于聚合物溶液含有大量溶劑，在制備過程中對(duì)設(shè)備密封和溶劑回收等有嚴(yán)格要求，這對(duì)有機(jī)溶劑型高分子包膜劑的應(yīng)用構(gòu)成了嚴(yán)重制約。

水型的生產(chǎn)雖然采用的是綠色生產(chǎn)工藝，但是水基聚合物包膜劑的研發(fā)尚存在一些不足。一方面，目前的包膜劑溶液形成的膜層水滲透性較強(qiáng)，控釋效果不理想；另一方面，包膜過程中水分在顆粒表面容易形成高濕性環(huán)境，部分肥料溶解再結(jié)晶將導(dǎo)致聚合物膜層嚴(yán)重受損，從而破壞控釋效果。

原位反應(yīng)成膜型是近年來的研究熱點(diǎn)。考慮到聚氨酯具有高彈性、耐磨性卓越、機(jī)械性能和耐化學(xué)品性良好等優(yōu)點(diǎn)，已成為原位反應(yīng)成膜型包膜控釋肥所采用的主體材料。具體制備過程為直接將聚氨酯單體噴涂到肥料表面反應(yīng)成膜，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)快速且能耗低等特點(diǎn)。然而，它們的主要成分是石油化產(chǎn)品，其高價(jià)格和不斷枯竭的石油資源，難以構(gòu)建控釋肥發(fā)展的良性循環(huán)。為了擺脫對(duì)石油資源的依賴，同時(shí)實(shí)現(xiàn)包膜在土壤中的生物降解，開發(fā)基于生物質(zhì)的可降解聚氨酯包膜控釋材料是制備低成本綠色環(huán)保型肥料的有效途徑。

胡樹文等在專利CN200810116876.7中公開了一種向多元醇中加入可降解功能單體如單寧、木質(zhì)素、殼聚糖和纖維素等的可降解型聚氨酯包膜控釋肥料。天然高分子作為一種活性填料添加到聚氨酯體系中，雖然可以同時(shí)起到交聯(lián)劑和填充劑的作用，但是天然高分子以固體形式加入到體系中難以避免混合料固有的均勻混合的問題。Agrium公司在專利WO Patent,2007016788A1中提到將環(huán)氧大豆油引入聚氨酯膜材中可明顯改善膜層的抗沖擊性能。張民團(tuán)隊(duì)在專利CN201210261735.0中公布了將農(nóng)作物秸稈液化后不經(jīng)任何預(yù)處理直接與固化劑同時(shí)噴涂到肥料顆粒上直接反應(yīng)固化成膜得到秸稈包膜控釋肥料。為了保證肥料的性能，酸性催化劑的用量大，對(duì)設(shè)備的防腐蝕性要求將相應(yīng)提高。所以，基于價(jià)格低廉的可再生資源的可降解包膜材料及其包膜控釋肥仍是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中越來越迫切的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種秸稈液化包膜液及其制備方法，另一個(gè)目的是提供一種秸稈液化包膜控釋肥料及其制備方法。本發(fā)明避免了酸性催化劑對(duì)后續(xù)包膜過程的負(fù)面影響，加快原位反應(yīng)速度；減少了無機(jī)酸性催化劑對(duì)設(shè)備的腐蝕，提高了秸稈的液化效率。

本發(fā)明提供的秸稈液化包膜液的制備方法，包括如下步驟：1)將秸稈、液化劑、酸性催化劑和表面活性劑混合、反應(yīng)，除去反應(yīng)體系中殘?jiān)玫綖V液為秸稈液化物；

2)將所述秸稈液化物與聚醚多元醇、堿性催化劑和助劑混合反應(yīng)，得到秸稈液化包膜液。

上述的方法中，所述秸稈可為玉米秸、玉米芯、稻草秸稈、小麥秸稈、花生殼和棉花秸稈中的至少一種；

所述秸稈的粒徑可為20～80目，具體可為20目、40目、60目或80目；

所述液化劑可為聚乙二醇、乙二醇、碳酸乙烯酯、甘油和二甘醇中的至少一種；

所述酸性催化劑可為無機(jī)酸、有機(jī)酸和雜多酸中的至少一種；

所述表面活性劑可為吐溫-80、吐溫-60和吐溫-20中的至少一種；

所述秸稈、所述液化劑、所述酸性催化劑和所述表面活性劑的質(zhì)量比可為100：150～600：4～11：0.5～2.5，具體可為100：400：9.7：1.3、100：250：7.5：0.5、100：600：11：1.7、100：155：6.1：1.0或100：150：4：2.5。

上述的方法中，所述聚乙二醇可為聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600和聚乙二醇800中的至少一種；

所述無機(jī)酸可為磷酸、鹽酸和硫酸中的至少一種；

所述有機(jī)酸可為苯磺酸；

所述雜多酸可為三氧化鎢；

所述酸性催化劑可為硫酸或硫酸與三氧化鎢的復(fù)配物，具體可為硫酸與三氧化鎢的質(zhì)量比為4～8：1，具體可4：1、4.7：1、4.5：1或7.9：1。

所述聚醚多元醇的羥值可為250～800，具體可為250、470、500、620或250～620；