一种改性膨润土/聚氨酯复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种改性膨润土/聚氨酯复合材料，包括如下按质量百分数计的组分：油脂料多元醇 55~65%；多异氰酸酯 35~45%；改性膨润土 占油脂料多元醇和多异氰酸酯的1~9%；所述改性膨润土包括如下按质量分数计的组分组成：钠基膨润土80~90%；改性剂10%~20%；所述油脂料多元醇包括如下按质量分数计的组分组成：油脂料30~50%；多元醇50~70%。本发明专利技术通过膨润土改性制备出具有较好力学性能和缓释效果的包膜材料。所述材料的制备简单，原料易得，具有极大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种改性膨润土/聚氨酯复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于控释肥料
，更具体地，涉及一种改性膨润土/聚氨酯复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
聚氨酯基材具有良好的物理、机械性能，已广泛应用于机电、航空、车辆、土木建筑、轻工、纺织等部门。合成聚氨酯基材的原料主要为多元醇与异氰酸酯两种，而植物油多元醇是一种来源广泛的绿色天然高分子材料，在自然界可被微生物降解，不污染环境，在缓/控释肥料应用上有着光明的前景。从经济效益上看，使用成本低的植物油作为包埋尿素的原料，可以有效提高经济效益。植物油作为一种绿色、可再生资源，具有良好的生物降解性和生物相容性，成本低的优点，代替石油化工可以减少环境污染，具有重大的经济效益和社会效益。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，具有独特的天然的纳米结构(片层尺度为纳米级)，经改性可广泛应用于聚氨酯复合材料中。由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性，其还具有资源丰富，分布范围广，廉价易得等特点。为了改善其和高聚物的相容性，须对表面加以修饰改性。改性后的膨润土层间距增大，结构疏松，由亲水疏油转变为亲油疏水性，增强了其与有机物的相容性，更有利于有机物单体和聚合物的插层复合。目前，有文献报道改性膨润土应用于水质净化、医学等多个领域。但改性膨润土/聚氨酯复合材料在包膜肥料方面的应用鲜有报道，改性聚氨酯材料具有较好的力学性能和热稳定性，作为包膜材料不易因外力作用而破裂，使包膜肥料具有较好的养分释放效果。因此，改性膨润土/聚氨酯复合材料在包膜肥料方面具有较好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据现有技术中的不足，提供了一种改性膨润土/聚氨酯复合材料。本专利技术的另一目的在于提供上述改性膨润土/聚氨酯复合材料的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述改性膨润土/聚氨酯复合材料的应用。本专利技术通过膨润土改性和孔径调控制备出具有较好力学性能和缓释效果的包膜材料。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：本专利技术提供了一种改性膨润土/聚氨酯复合材料，包括如下按质量百分数计的组分：油脂料多元醇55～65％多异氰酸酯35～45％改性膨润土占油脂料多元醇和多异氰酸酯的1～9％；所述改性膨润土包括如下按质量分数计的组分组成：钠基膨润土80～90％改性剂10％～20％所述油脂料多元醇包括如下按质量分数计的组分组成：油脂料30～50％一元或多元醇50～70％。所述改性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。优选地，改性膨润土占油脂料多元醇质量的5％。优选地，油脂料多元醇的羟基值为：250～300mgKOH/g。优选地，所述一元或多元醇为乙醇、季戊四醇、或甘油中的一种或多种。所述油脂料为大豆油、蓖麻油，亚麻油、向日葵油、地沟油、聚醚或聚酯。优选地，多异氰酸酯中异氰酸基含量为30～35％；所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。一种包膜缓释肥，包括所述的改性膨润土/聚氨酯复合材料，所述包膜缓释肥包括改性膨润土/聚氨酯复合材料和肥料，其中，组分的质量百分数如下：改性膨润土/聚氨酯复合材料8％～12％肥料88％～92％。一种改性膨润土/聚氨酯复合材料的制备方法，包括如下步骤：S1.将改性剂溶于水，加入钠基膨润土，超声，干燥，过筛，得到改性膨润土；S2.在惰性气体保护下，将植物油、聚醚或聚酯与多元醇在催化剂下反应，得到多元醇；S3.将S2中多元醇与S1中改性膨润土进行超声反应，然后加入异氰酸酯反应，固化，得到改性膨润土/聚氨酯复合材料。优选地，S1中超声的功率为80～100w，超声的温度为45～50℃。优选地，S2中催化剂为氧化钙，反应的温度为200～220℃，反应时间2～3小时；S3中超声的功率为80～100w，超声的温度为45～50℃，超声时间为80～100min。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：本专利技术通过膨润土改性聚氨酯和孔径调控制备出具有较好的力学性能和热稳定性的包膜材料，且该包膜材料不易破裂，作为包膜缓释肥上使包膜肥料具有较好的养分释放效果，本专利技术提供的包膜复合材料易得，制备简单，具有极大的应用前景。附图说明图1为改性膨润土/聚氨酯复合膜材的拉伸性能测试图。图2为实施例1中的接触角图片。图3为实施例1中接触角角度随时间的变化规律图。图4为实施例1中复合材料为包膜材料的包膜尿素初期释放率(a，未进行球磨处理；b，经球磨处理)。图5为实施例2中改性膨润土含量对复合膜材拉伸性能影响图。图6为实施例2中复合膜材的吸水性能图。图7为实施例2中复合膜包膜尿素的初期释放率(1:机械磨损前2:机械磨损后)。图8为实施例3中改性剂含量对改性膨润土/聚氨酯复合材料拉伸性能的影响图。图9为实施例3中改性膨润土含量对复合材料的吸水率及透湿量的影响图。图10为实施例3中改性膨润土含量对表面张力性能的影响图。图11为实施例3中复合膜包膜尿素的初期释放率(1:机械磨损前2:机械磨损后)。图12为尿素标准溶液的标准曲线图。具体实施方式以下结合具体实施例和附图来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本专利技术所用试剂和材料均为市购。本专利技术中异氰酸基含量的测定方法如下：采用二正丁胺法测定PM-200中异氰酸根的含量。准确称量约1.00g样品，放入250ml磨口锥形瓶中，用移液管加入10ml二氧六环，待样品完全溶解后，用移液管加入10ml二正丁胺-二氧六环溶液(100ml溶液中含有25g二正丁胺，新配)，加塞，摇匀，静置15min，加入两滴0.2％甲基红指示剂，用0.5mol/l盐酸标准溶液(按照标准GB/T601-2002配制)滴定。当溶液颜色由黄色变为红色时，即为滴定终点。同时进行空白实验。V0:空白滴定所消耗盐酸标准溶液的体积，mlV：样品滴定所消耗盐酸标准溶液的体积，mlc:盐酸标准溶液的浓度，mol/lm:样品的质量，g0.04202:与1.00ml盐酸的标准溶液(c(HCl)＝1.000mol/l)相当的以克表示的异氰酸根的质量。本专利技术中羟基值测定方法如下：参照标准GB/T7388-2007测定羟值。称量1.00g样品，放入250ml磨口锥形瓶中，用移液管取10ml吡啶-乙酸酐混合液(100ml吡啶+15ml乙酸酐)，混合均匀后，100℃冷凝回流反应1h，同时磁力搅拌。反应后，冷却至室温，加入酚酞指示剂，用1mol/lNaOH标准溶液(按照标准GB/T601-2002配制)滴定。同时进行空白实验。V0：空白试验耗用氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mlV：试样耗用氢氧化钠标准滴定溶液的体积，mlc:氢氧化钠标准滴定溶液的浓度，mol/lm0:试样的质量，g56.10:氢氧化钾的相对分子质量。本专利技术中OH/NCO摩尔比的计算方法如下：OH/NCO摩尔比按照下面的公式换算，其中多异氰酸酯中NCO％＝33.1％；EWisocyanate＝126.95g/molMratio：OH/NCO摩尔比Wpolyol:大豆油多元醇质量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性膨润土/聚氨酯复合材料，其特征在于，包括如下按质量百分数计的组分：油脂料多元醇 55~65%多异氰酸酯35~45%改性膨润土 占油脂料多元醇和多异氰酸酯的1~9%所述改性膨润土包括如下按质量分数计的组分组成：钠基膨润土80~90%改性剂10%~20%所述油脂料多元醇包括如下按质量分数计的组分组成：油脂料30~50%一元或多元醇50~70%。所述改性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种改性膨润土/聚氨酯复合材料，其特征在于，包括如下按质量百分数计的组分：油脂料多元醇55~65%多异氰酸酯35~45%改性膨润土占油脂料多元醇和多异氰酸酯的1~9%所述改性膨润土包括如下按质量分数计的组分组成：钠基膨润土80~90%改性剂10%~20%所述油脂料多元醇包括如下按质量分数计的组分组成：油脂料30~50%一元或多元醇50~70%。所述改性剂为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的改性膨润土/聚氨酯复合材料，其特征在于，改性膨润土占油脂料多元醇质量的5%。3.根据权利要求1所述的改性膨润土/聚氨酯复合材料，其特征在于，油脂料多元醇的羟基值为：250~300mgKOH/g。4.根据权利要求1所述的改性膨润土/聚氨酯复合材料，其特征在于，所述一元或多元醇为乙醇、季戊四醇或甘油中的一种或多种；所述油脂料为大豆油、蓖麻油，亚麻油、向日葵油、地沟油、聚醚或聚酯。5.根据权利要求1所述的改性膨润土/聚氨酯复合材料，其特征在于，多异氰酸酯中异氰酸基含量为30~35%；所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、多亚甲基多苯基异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。6.一种包膜缓释肥，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢其明，赵美贺，谷文祥，王亚奇，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44