本发明涉及一种控释肥料包膜材料，本发明进一步涉及制备控释肥料包膜材料的方法以及该控释肥料包膜材料用于包裹于尿素、复合肥等固体颗粒状肥料中的应用，属于控释肥料包膜材料领域。
背景技术：
根据统计显示，中国氮肥利用率呈现逐年下降的趋势，20世纪60年代，中国氮肥利用率高达60％，70年代大约为50％，而到了80％年代，这一数字下降到40％，比发达国家低15％-20％。80年代中国农田施氮量为130kg.hm-2，而到2000年施氮量已高达211kg.hm-2，超过世界平均施氮量3倍之多。大量残留于土壤中的氮素，不仅在经济上造成巨大的浪费，而且还会引起生态系统的氮富集污染，对全球生物地球化学循环和人畜健康产生严重不良影响。因此，如何提高氮肥利用率，是当前土壤氮素研究的热点和难点。
缓/控释尿素通过缓慢释放/控制释放氮素，延长尿素持效旗，从而提高氮肥利用率。1961年，美国tva公司以硫磺为包膜材料制备出具有一定缓释效果的硫包衣尿素，此后几十年的时间里，各种有机、无机物包膜材料层出不穷，但是大部分包膜材料功能单一，成本高昂，因此，亟待需要开发一种制备方便、成本低、应用面广的控释肥料包膜材料。
技术实现要素：
本发明的目的之一是提供一种制备方便、成本低、应用面广的控释肥料包膜材料，可以包裹于尿素、复合肥等固体颗粒状肥料，可显著增强氮肥持效期，有效提高肥料利用率，减少土壤中养分的流失；
本发明的目的之二是提供一种制备所述控释肥料包膜材料的方法；
本发明的目的之三是将所述的控释肥料包膜材料包裹于尿素、复合肥等固体颗粒状肥料得到控释肥料。
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
一种控释肥料的包膜材料，包括以下成分：扩链剂、交联剂、固化剂、填料、降解剂、催化剂和溶剂；
优选的，以重量份计，各成分的含量为：扩链剂10-20份，交联剂45-65份，固化剂30-35份，填料5-15份，降解剂0.5-2份，催化剂0.05-1份，溶剂10-40份。
所述的扩链剂包括但不限于聚乙二醇400(peg-400)、聚乙二醇600(peg-600)、聚乙二醇800(peg-800)中的一种或一种以上按照任意比例组成的混合物。
所述的交联剂优选为餐饮业废弃大豆油改性多元醇。
其中，所述餐饮业废弃大豆油改性多元醇的制备方法如下：
1.植物油过滤除杂。
将废弃植物油放入质量浓度为20％氢氧化钠溶液搅拌后洗涤至中性，然后与吸附剂(活性炭：白土：凹凸棒土＝1:4:1)混合搅拌，静置；将上层液体过滤，过滤后的植物油离心过滤，最后利用减压蒸馏装置除水；
2.植物油环氧化
经过上述除杂处理的废弃植物油与双氧水按质量比4:1混合并加热至45℃，再添加甲酸与浓硫酸的混合液，甲酸与植物油质量比为1：20，浓硫酸为反应物总质量的0.5％；甲酸混合液滴加完毕，调节温度至60℃，反应3-4小时后，终止反应，将反应物洗涤至中性，除水，得到环氧化的植物油。
3.植物油多元醇的合成
环氧植物油与甲醇、异丙醇按照环氧基：甲醇：异丙醇＝1：1.7：3的比例均匀混合并加热至40℃，再滴加氟硼酸催化剂，所加入的氟硼酸催化剂为反应物总质量的0.5％，加热至60℃，反应完成后终止反应，脱水，即得到植物油多元醇。
所述的固化剂优选为甲苯二异氰酸酯。
所述的填料优选为生物质炭(购自大连兴龙新能源开发有限公司)。
所述的降解剂包括但不限于玉米淀粉或魔芋淀粉中任意一种或两者按照任意质量比例组成的混合物。
所述的催化剂优选为有机铋催化剂dy-20；有机铋催化剂dy-20为上海德音化学有限公司生产，dy-20为德音牌号，属于环保型聚氨酯催化剂，起主要成分为：羧酸铋。
所述的溶剂包括但不限于甲苯或二甲苯中任意一种或两者按照任意体积比例组成的混合物。
本发明进一步提供了一种制备所述控释肥料的包膜材料的方法，该方法包括：
(1)在常温下将扩链剂、交联剂、固化剂、降解剂、溶剂按照1-2：4.5-6:3-3.5：0.05-0.2：0.5-2的质量比例混匀，搅拌，得到包膜材料a组分，
(2)将催化剂和溶剂按照0.005-0.1:0.5-2的质量比例混匀制备得到包膜材料b组分，
(3)将交联剂、固化剂、降解剂、溶剂、填料按照4.5-6：3-3.5：0.05-0.2：1-4：0.5-1.5的质量比例混匀，搅拌，制备得到包膜材料c组分；
(4)对a组分包膜材料进行加热，待其呈现粘稠状态时，加入b组分包膜材料，a组分和b组分的质量比例为9.05-13.7:0.505-2.1，继续加热致其固化，再将一定量的c组分包膜材料喷涂于其表面；其中，优选的，c组分与a组分、b组分的用量比(质量比例)为1：5-1：15；固化物固化后即获得控释肥料的包膜材料。
其中，步骤(1)中所述的常温是10-30℃，优选为20-25℃；步骤(1)中所述搅拌优选是以200-400转/分的转速搅拌40分钟；步骤(3)中所述的搅拌优选是以200-400转/分的转速搅拌10分钟；步骤(4)中优选在60℃-80℃温度下对a组分包膜材料进行加热。
本发明的控释肥料包膜材料以餐饮业废弃大豆油为主要原料，可以包裹于尿素、复合肥等固体颗粒状肥料，可显著增强氮肥持效期，包膜材料对土壤中氮、磷、钾等养分具有一定吸附性，有效提高肥料利用率，减少土壤中养分的流失。
本发明控释肥料包膜材料制备的氮肥缓控释剂适用作物包括玉米、水稻、小麦等粮食及西瓜、辣椒等部分经济作物。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
预备实施例1餐饮业废弃大豆油改性多元醇的制备
1.植物油过滤除杂。
将废弃植物油放入质量浓度为20％氢氧化钠溶液搅拌1h后用蒸馏水洗涤至中性，然后与吸附剂(活性炭：白土：凹凸棒土＝1:4:1)混合搅拌30min后，静置1h，将上层液体倒入滤油纸进行过滤，过滤后的植物油用离心机进行离心过滤，最后利用减压蒸馏装置除水；
2.植物油环氧化
经过上述除杂处理的废弃植物油与双氧水按质量比4:1倒入三口烧瓶中，并加热至45℃，再向三角烧瓶中缓慢添加甲酸与浓硫酸的混合液，甲酸与植物油质量比为1：20，浓硫酸为反应物总质量的0.5％；甲酸混合液滴加完毕，调节温度至60℃，反应3-4小时后，加入适量碳酸钠溶液终止反应，将反应物洗涤至中性，利用减压蒸馏装置除水(液面无气泡产生即除水完成)，得到环氧化的植物油。
3.植物油多元醇的合成
环氧植物油与甲醇、异丙醇按照环氧基：甲醇：异丙醇＝1：1.7：3均匀混合倒入三口烧瓶中，加热至40℃，再向瓶中滴加氟硼酸催化剂(为反应物总质量的0.5％)，加热至60℃，反应1h后，添加适量碳酸钠溶液终止反应，利用减压蒸馏装置进行脱水，即得到植物油多元醇。
实施例15％生物质炭控释肥料包膜材料
(1)将20g交联剂(餐饮业废弃大豆油改性多元醇)、8g扩链剂(聚乙二醇400)、12g固化剂(甲苯二异氰酸酯)、8g溶剂(甲苯)和0.4g降解剂(玉米淀粉)混匀，以200-400转/分的转速搅拌40分钟，即得到a组分包膜材料；
(2)将0.05g有机铋催化剂dy-20(有机铋催化剂dy-20为上海德音化学有限公司生产，dy-20为德音牌号，属于环保型聚氨酯催化剂，主要成分为：羧酸铋)和溶剂(甲苯)8g混匀，即得到b组分包膜材料；
(3)将4g(餐饮业废弃大豆油改性多元醇)交联剂、2g固化剂(甲苯二异氰酸酯)、5g溶剂(甲苯)和2.5g填料(生物质炭，购自大连兴龙新能源开发有限公司)混匀，以200-400转/分的转速搅拌10分钟，即得到c组分包膜材料。
(4)取6克a组分包膜材料，均匀涂抹在玻璃板上，60℃烘烤致其呈现粘稠状态，然后向其表面喷洒约1g的b组分包膜材料，继续烘烤致其固化，取2gc组分包膜材料喷洒与已固化的材料表面，继续烘烤致其固化后，即制得控释肥料包膜材料。
实施例210％生物质炭控释肥料包膜材料
(1)将20g交联剂(餐饮业废弃大豆油改性多元醇)、8g扩链剂(聚乙二醇600)、12g固化剂(甲苯二异氰酸酯)、8g溶剂(二甲苯)和0.4g降解剂(魔芋淀粉)混匀，以200-400转/分的转速搅拌40分钟，即制备a组分包膜材料；
(2)将0.05g有机铋催化剂dy-20和溶剂(二甲苯)8g混匀，即制备b组分包膜材料；
(3)将4g交联剂(餐饮业废弃大豆油改性多元醇)、2g固化剂(甲苯二异氰酸酯)、5g溶剂(二甲苯)、5g填料(生物质炭，购自大连兴龙新能源开发有限公司)混匀，以200-400转/分的转速搅拌10分钟，即制备c组分包膜材料；
(4)取6克a组分包膜材料，均匀涂抹在玻璃板上，60℃烘烤致其呈现粘稠状态，然后向其表面喷洒约1g的b组分包膜材料，继续烘烤致其固化，取2gc组分包膜材料喷洒与已固化的材料表面，继续烘烤致其固化后，即制得控释肥料包膜材料。
实施例310％生物质炭控释肥料包膜材料
(1)将20g交联剂(餐饮业废弃大豆油改性多元醇)、8g扩链剂(聚乙二醇800)、12g固化剂(甲苯二异氰酸酯)、8g溶剂(二甲苯)和0.4g降解剂(魔芋淀粉)混匀，以200-400转/分的转速搅拌60分钟，即制备a组分包膜材料；
(2)将0.05g有机铋催化剂dy-20和溶剂(二甲苯)8g混匀，即制备b组分包膜材料；
(3)将4g交联剂(餐饮业废弃大豆油改性多元醇)、2g固化剂(甲苯二异氰酸酯)、5g溶剂(二甲苯)、5g填料(生物质炭，购自大连兴龙新能源开发有限公司)混匀，以200-400转/分的转速搅拌10分钟，即制备c组分包膜材料；
(4)取6克a组分包膜材料，均匀涂抹在玻璃板上，80℃烘烤致其呈现粘稠状态，然后向其表面喷洒约1g的b组分包膜材料，继续烘烤致其固化，取2gc组分包膜材料喷洒与已固化的材料表面，继续烘烤致其固化后，即制得控释肥料包膜材料。
实施例4用本发明控释肥料包膜材料制备氮肥缓控释剂
制备包膜质量为15％的包膜控释尿素，方法如下：
取尿素颗粒5千克，投入by-60包衣锅中，加热至60℃，启动设备，使包衣锅旋转，尿素成流化状态，将上述实施例1所制备的包膜粘结剂a与对应的组分b均匀混合后，导入盛液缸中，调节喷头，使混合包膜液喷出后充分雾化，随后对尿素颗粒进行喷涂，每次喷涂量为80g左右，待尿素颗粒彼此不再黏连后，进行第二次喷涂，喷涂次数为10次，直至喷涂结束，既制备5000kg包膜控释尿素。
取实施例2或实施例3例所制备的包膜粘结剂a组分与对应的b组分均匀混合后，按上述方法进行包膜，制备出相对于的包膜控释尿素。
试验例1本发明氮肥缓控释剂的应用效果试验
包膜尿素缓释性能测定
采用25℃恒温静水培养方法和凯式定氮仪法研究不同包膜量的包膜尿素养分释放特性，并研究其包膜材料在土壤中对铵态氮的吸附性能。
表1不同包膜量(薄膜材料与尿素颗粒质量百分比)下肥料的养分释放数据
由表1可见，未包膜的尿素在第一天完全溶剂，养分全部释放，其他包膜尿素养分释放时间随包膜量的增加而延长，其中20％包膜量养分释放期超过98天。
包膜材料对氮的吸附(靛蓝比色法)
表2
由表2可知，土壤掺混包膜残壳对铵离子的吸附量随溶液中氯化铵浓度的增加而增加，含包膜残壳的土壤对铵离子的吸附能力高于未添加包膜残壳的土壤，随着包膜残壳含量的增加，土壤对铵离子的保持效果逐渐增强。
表3包膜材料对磷、钾的吸附(土柱淋溶法2)
表4
从表3和表4的实验结果可见，随着包膜材料的添加，土壤磷、钾淋失率降低。