氮肥缓释所用的包膜材料以天然植物油为热点研究,包膜量越低,膜层越薄,而缓释期越长,是包膜氮肥的技术研究方向。传统颗粒氮肥的防结块技术是在外表面涂布惰性粉末或油脂,而水溶性高氮肥不能添加任何惰性粉末或油脂,因此对水溶性氮肥的界面成分进行改性,提升高氮肥的防结块性能,是行业急需的技术。本论文应用蓖麻油、碳化二亚胺、扩链剂、聚合MDI和蜡为包膜材料,以氮肥颗粒尿素为核心,应用转鼓包膜法,将包膜材料包覆在尿素颗粒表面,获得了PCU。其中聚氨酯膜层的质量占PCU质量的3.3 wt.%,膜层厚度在14-15 um左右。通过配方的调节制备出不同通透性的聚氨酯膜层,缓释期范围可在30-70天之间调节。其中,碳化二亚胺能够与蓖麻油中的羧基反应,降低蓖麻油的酸值,抑制羧基对聚氨酯链段的水解作用。傅里叶变换红外光谱（FTIR）与扫描电子显微镜（SEM）研究了尿素的胺基（-NH₂）与异氰酸酯基（-NCO）的反应,-NH₂参与聚氨酯成膜反应导致膜层固化速率加快,通过预先涂布蓖麻油的技术,抑制-NH₂与-NCO的反应,能够提升膜层的涂布均匀性。应用FTIR与SEM研究PCU的膜层在水、土壤、水淹土壤及碱溶液中的结构变化,FTIR谱图显示,聚氨酯膜层在水、水淹土壤及碱溶液中浸泡之后,烷烃的含量没有发生明显的变化,而聚氨酯膜层在土壤中填埋之后,烷烃的含量发生显著的降低。通过对PCU在不同介质中的释放速率对比,以及聚氨酯膜层在不同介质中的烷烃含量变化对比,得出聚氨酯膜层中蜡降解的主要原因,土壤中微生物以烷烃为碳源来新陈代谢,长链烃被微生物转化为短链,导致了膜层中烷基的损失,而PCU膜层中烷烃分解主要来自于蜡。蜡的降解导致膜层通透性增强,养分释放速率加快。水淹土壤中,膜层中的蜡并没有发生明显的降解,这是由于水淹没土壤,严重胁迫了土壤中的好氧微生物,破坏了好氧微生物的繁殖环境,导致分解蜡的微生物的数量显著下降。当PCU产生体积膨胀后,聚氨酯膜层被拉伸,但蜡（填补剂）的尺寸不会发生变化,所以膜层中的缺陷尺寸变大,导致养分释放速率加快,膜层中缺陷越多,PCU养分释放速率越快,体积膨胀率越低。通过调节膜层中软段相和硬段相的比例,合成了膜层硬段含量为26 wt.%（PCU-L）和40 wt.%（PCU-H）的聚氨酯包膜缓释尿素,测试了PCU-L和PCU-H在水中的尿素释放速率、体积膨胀率以及释放过程中渗透到PCU膜层内部的尿素的质量。结果表明,PCU-L比PCU-H具有更低的体积膨胀度和更快的尿素释放速率,FTIR和TG表明渗入PCU-L膜层中的尿素的质量显著高于PCU-H膜层中的,这表明合成聚氨酯膜层的配方中,硬段含量的增加会降低膜层中的缺陷尺寸和数量,PCU-H需要更大的体积膨胀来形成释放尿素的通道,所以PCU-H的释放期会更长,养分释放更加的稳定,但是膜层中易土壤降解的烷烃成分显著下降。农业硝酸铵（ANP）是硝基高氮肥复合肥（高氮肥）配方中的主要用料,ANP的IV-III相变是造成高氮肥板结的因素之一。生产高氮肥用的钾盐通常是硫酸钾（KS）,本文应用硝酸钾（KN）替代部分KS,研究了高氮肥防结块性能的变化。使用X射线衍射（XRD）及差示扫描量热仪（DSC）对ANP的晶型和IV-III相转变进行了表征,评价了KN、KS、硫酸铵（NS）、磷酸一铵（NP）对ANP的IV-III相变的抑制效果。研究发现,钾离子能够改变ANP的晶型,因此KN和KS对ANP的相变抑制效果要优于NS和NP。应用KN替代高氮肥配方中的部分KS,制备了不同KN含量的高氮肥样品,对高氮肥的防结块性能、吸湿性进行了测试。结果表明,尽管高氮肥中的钾元素以及硝态氮的总含量不变,高氮肥的防结块性能和吸湿性得到了明显的改善。应用水溶性短链聚磷酸铵（APP-II）取代高氮肥配方中部分NP和磷酸二铵（DAP）,制备了不同APP-II含量的高氮肥,并测定了APP-II对高氮肥防结块性能的影响,结果显示,APP-II能够提升高氮肥的防结块性能,降低颗粒之间的粘结程度。讨论了APP-II提升高氮肥的防结块机理,添加APP-II的肥料表面可能富集了APP-II,一方面弱化了NP和DAP与其它盐分的副反应,另一方面APP-II作为阻隔剂,抑制了NH₄NO₃-KNO₃-K₂SO₄-（NH₄）₂SO₄系统盐分之间的副反应。XRD与DSC研究显示,APP-II并不能抑制ANP的IV-III相变,APP-II与KN提升高氮肥防结块性能的机理不同,本研究实验了将两种方法结合,并考察其对高氮肥防结块性能的影响,结果显示,高氮肥配方中应用APP-II取代部分NP和DAP,同时应用KN替代高氮肥配方中的部分KS,降低配方中ANP的用量,高氮肥的防结块性能进一步提高。研究开发了复合肥料中聚合磷含量的检测方法,建立了企业标准Q/SACF 05-2019《复合肥料中聚合磷含量的测定》,并跟踪检测了复合肥中聚磷酸铵的稳定性。