源自木质素的生物基聚氨酯作为尿素肥料的涂层材料，以实现氮的控释

《ACS Agricultural Science & Technology》：Biobased Polyurethane Derived from Lignin as a Coating Material for Urea Fertilizer to Achieve Controlled Release of Nitrogen

农业中氮肥利用效率提升是平衡产量与生态的关键，本研究开发基于生物基聚氨酯（BPU）的环保涂层材料。通过聚醚多元醇（DIOL/ TRIOL）与落叶松（L）的pMDI反应，优化0.25-L0.25-D0.5-T配比（9%涂层），实现2.39 MPa抗压强度（82%提升）和28天88%缓释率，14周土壤释放稳定，温室试验显示与商业产品等效，验证BPU涂层在可持续肥料中的应用潜力。

　　

农业在维持全球粮食供应方面发挥着至关重要的作用，提高氮（N）的利用效率对于平衡作物生产力和环境可持续性至关重要。控释肥料（CRFs）因其能够通过涂覆在肥料颗粒上的聚合物涂层来调节养分释放而受到越来越多的关注。然而，大多数传统涂层都来源于石油基聚合物，这些聚合物的持久性引发了环境问题。在这项研究中，合成了生物基聚氨酯（BPUs）并将其作为尿素颗粒的可持续涂层材料进行了评估。BPU网络是通过将聚合物二苯基二异氰酸酯（pMDI）与木质素（L）（作为生物多元醇）以及聚四亚甲基醚二醇（DIOL）和2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇（TRIOL）反应制备的。采用实验设计（DoE）方法优化了多元醇的组成，确保异氰酸酯（NCO）和羟基（OH）基团之间达到化学计量比1:1的平衡。优化后的配方为0.25-L_0.25-D_0.5-T，涂层厚度为9%，其抗压强度达到2.39 ± 0.59 MPa，比未涂层的尿素提高了82%，显示出优异的机械性能。该配方的尿素释放行为表现为缓慢且持续的过程，在水中28天后累计释放量约为88%。在土壤中，氮的释放作用可维持长达14周，证实了该涂层能够有效调节长时间的养分扩散。温室实验进一步表明，BPU涂层肥料对黑麦草的生长支持效果与商业控释肥料相当，验证了生物基聚氨酯系统作为传统涂层可持续替代品的性能。