Page 69 - 《精细化工》2020年第2期
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第 2 期 李丽霞，等: 聚氨酯应用于缓控释肥料无溶剂包膜的研究进展 ·271·
等 [54] 将乙酸木质素与端异氰酸酯基聚氨酯离聚体进
行化学交联后合成了适用于控释肥料的水凝胶。水
凝胶的溶胀率随 pH 值的增大而增大。这为环境响
应性肥料提供了一种制备途径。
图 2 混合植物油基包膜肥料的制备、表面性能及释放机
制 [42]
Fig. 2 Preparation, surface property and release mechanism
of mixed vegetable oil coated fertilizer [42]
通过对植物油进行适当的化学改性可得到替代
石油基多元醇的植物油多元醇。研究人员 [44-46] 分别 图 3 生物质的液化 [50]
采用醇解和环氧开环反应制得了植物油多元醇，并 Fig. 3 Liquefaction of biomass [50]
对尿素进行包膜。研究发现，植物油的含量不同，
2.4 其他生物基
膜材的 T g 和交联密度不同，控释性能和生物降解性 除了植物油和纤维基外，研究人员也制备了其
能也不同。樊小林课题组 [47-48] 详细考察了 C 18 多元 他生物基包膜肥料。例如采用液化技术分别将淀粉、
醇和 C 36 多元醇的复配、致孔剂和密封剂等对包膜 食堂的剩余食物等转化为流动性好的液化产物，随
肥料控释性能的影响，并率先将植物油基包膜肥料 后固化合成了聚氨酯包膜肥料 [55-56] 。LI 等 [57] 探讨了
在国内实现了工业化生产。其中，致孔剂可改变膜 淀粉液化行为与包膜尿素性能间的关系，结果表明，
层微观结构，导致密度降低，而密封剂正好相反， 液化后期的再缩聚引入酯基有助于改善肥料的控释
其分子中的疏水基团可达到堵孔的目的。另外，POO 性能。这与 MARKUSCH 等 [58] 公开的聚醚酯多元醇
PALAM 等 [49] 公开了一种以天然油的甲酯衍生物为 的使用有助于改善膜肥料控释性能的结论是一致
原料的包膜肥料。该衍生物的加入降低了聚氨酯包 的。生物质资源二聚酸主要是非环、单环、双环等
膜液的黏度，有利于其在肥料颗粒表面的铺展，在 多种异构体的混合物。ZHANG 等 [59] 用二聚酸为原
提高控释性能的同时，防止肥料板结。 料研制了二聚酸聚酯型聚氨酯包膜材料，与传统聚
2.3 纤维基 氨酯相比，这类膜材具有更好的疏水性、更致密的
随着“十三五”国家重点研发计划项目的深入 结构、更低的孔隙率，包膜肥料的控释期更长。
研究，纤维基聚氨酯包膜开始受到人们的关注。该 2.5 多层复合型
类膜材的研究大多是针对固体生物质的液化，反应 多层复合型是由异质层复合而成。早在 2010 年
后溶剂中的活性官能团与生物质结合 [50] ，液化反应 AGRIUM 公司已公开了采用聚酯型聚氨酯与其他涂
如图 3 所示。文献[51-52]分别以废弃纸张和麦秸为 层如硫磺复合的包膜肥料 [60-61] 。WYNNYK 等 [62] 通过
原料制得了环保型聚氨酯膜材，并采用热重分析 在聚氨酯包膜的外层加入合适的有机添加剂如蜡来
（TGA）、原子力显微镜（AFM）等表征手段证实 改变肥料的养分释放曲线类型及控释期。TIAN 等 [63]
了在土埋 12 个月后，该类包膜发生了明显降解，但 设计了一种聚烯烃蜡、淀粉基聚氨酯和环氧树脂三
未对降解与控释进行调控研究。盆栽实验结果表明， 层复合包膜的控释肥料。膜层各自的功能是：内层
残膜对土壤质量有改善功能。AVELINO 等 [53] 考察 降低肥料表面粗糙度；中间层调控养分释放速率；
了木质素基聚氨酯膜材结构对包膜硫酸铵性能的影 外层为保护层，提高肥料表面疏水性。研究发现，
响。木质素含量不同的膜材物化性能（孔隙率、交 该类肥料的控释期比交联互穿网络型包膜肥料延长
联度、溶胀度和表面积）不同，包膜硫酸铵的释放 了 3 倍，说明梯度设计是包膜肥料性能提高的一种
速率常数也不同。此外，尽管膜材疏水性相似，但 有效方法。
膜材生物降解性却完全不同。这是目前报道的对结 多层复合也是聚氨酯包膜肥料实现功能化的一
构、控释和降解间的关系研究最详尽的文献。PENG 种有效手段。YANG 等 [64] 以玉米秸液化产物固化后
