新型多级孔复合材料、含有其的树脂及其在土壤改良中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种新型多级孔复合材料，其与环氧树脂复合形成的有机

【技术实现步骤摘要】
新型多级孔复合材料、含有其的树脂及其在土壤改良中的应用


[0001]本专利技术涉及一种新型多级孔复合材料、其制备方法及在土壤改良中的应用，属于新材料及环境保护领域。

技术介绍

[0002]珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩经急剧冷却而成的玻璃质岩石，其主要化学成分(％)是SiO2(68～74)、Al2O3(11～14)、Fe2O3(0.5～3.6)、CaO(0.7～1.0)、K2O(2～3)、Na2O(4～5)、H2O(2.3～6.4)。这种岩石颗粒在高温下的1～3秒内体积迅速膨胀(膨胀倍数4～25倍)。这种受热膨胀后的珍珠岩粉体称为膨胀珍珠岩，孔径为0.1~0.4mm。膨胀珍珠岩具有成分较复杂、体积密度轻(≤60kg/m3)、绝热、吸音、防火、无毒、化学稳定性好等特点，是一种轻质多孔的非金属矿物材料。
[0003]Beta分子筛是唯一具有三维十二元环直通道体系的沸石，其独特的孔道结构使得Beta分子筛具备很高吸附能力，并有良好的抗硫、氮中毒能力。
[0004]但在实际应用中，由于其相对狭窄的孔道结构会制约大分子在其中的扩散，容易造成积炭，严重制约了Beta分子筛在大分子反应中的应用。
[0005]具有微介孔复合结构的多级孔道分子筛的发现，为解决微孔中物质传递扩散受限提供了新的方向和可能性。肖丰收等使用四乙基氢氧化铵TEAOH作为微孔模板剂，阳离子聚合物为介孔模版剂合成了多级孔道的Beta(Angew.Chem.2006,118,3162
–
3165）。D.P.Serrano首先将制备的凝胶在一定温度下预晶化一定时间，冷却到室温之后，加入硅烷偶联剂与晶种作用，最后再在高温下晶化制得多级孔道的Beta分子筛(Microporous andMesoporous Materials115(2008)504
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513)。袁扬扬等使用聚季铵盐作为单模板剂，合成了一系列具有多级孔道结构的Beta分子筛。
[0006]在具有丰富大孔的膨胀珍珠岩上复合具有多级孔道beta分子筛的材料，目前未见报道。

技术实现思路

[0007]根据本专利技术的一个方面，提供一种多级孔复合材料，其特征在于，包含膨胀珍珠岩和分子筛；所述分子筛原位生长于膨胀珍珠岩上；所述多级孔复合材料包含孔径为0.1~0.4mm的大孔、孔径为5～10nm和2～4nm的两级介孔、0.55
‑
0.70nm的微孔。
[0008]优选地，所述分子筛为多级孔β分子筛。
[0009]根据本专利技术的有一个方面，提供上述多级孔复合材料的制备方法，在以聚季铵盐
‑
7为单独模板剂，在膨胀珍珠岩上原位生长具有多级孔道结构的Beta分子筛。具体步骤包括：a）将珍珠岩经1100～1300℃焙烧，得到膨胀珍珠岩；
b）对膨胀珍珠岩进行硅烷化改性，得到硅烷化改性膨胀珍珠岩；c）将硅源、铝源、氢氧化钠和/或氢氧化钾、聚季铵盐
‑
7和水混合，形成初始凝胶；d）将所述步骤a）得到的初始凝胶与硅烷化改性膨胀珍珠岩混合装入不锈钢反应釜中，密闭，然后加热到130~150℃，晶化5~7天；e）待晶化完成后，固体产物经分离、干燥，即得所述多级孔复合材料。
[0010]所述聚季铵盐
‑
7为二甲基二烯丙基氯化铵
‑
丙烯酰胺共聚物，分子式为(C8H
16
ClN)
n
·
(C3H5NO)
m
，m和n为正整数；结构式为：优选地，步骤a）中所述珍珠岩的焙烧温度为1150℃~1250℃。
[0011]优选地，步骤a）中所述珍珠岩为上天梯珍珠岩。
[0012]优选地，步骤b）所述初始凝胶中：Al2O3：SiO2摩尔比＝0.005～0.5Na2O和/或K2O：SiO2摩尔比＝0.10～0.5H2O：SiO2摩尔比＝7～100聚季铵盐
‑
7：SiO2质量比＝0.1～0.8。
[0013]优选地，步骤b）所述硅烷化改性，是使用硅氧烷类化合物I对膨胀珍珠岩进行浸渍改性；所述硅氧烷类化合物I选自具有以下结构式I的化合物中的至少一种：式I其中，R1，R2，R3，R4任选自C1~C5的烷基；所述浸渍条件为：将膨胀珍珠岩浸渍于硅氧烷类化合物中，在10℃~40℃改性24~72小时。
[0014]优选地，所述硅氧烷类化合物选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸
丁酯中的至少一种。
[0015]优选地，步骤c）中所述铝源选自异丙醇铝、氧化铝、氢氧化铝、氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、铝酸钠中的至少一种。
[0016]优选地，步骤c）中所述硅源选自硅溶胶、硅凝胶、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、白炭黑、水玻璃中的至少一种。
[0017]优选地，步骤c）中，初始凝胶与膨胀珍珠岩的重量比为5~10:1。
[0018]进一步优选地，所述初始凝胶与膨胀珍珠岩的重量比为7~10:1。更进一步优选地，所述初始凝胶与膨胀珍珠岩的重量比为7~9:1。
[0019]根据本申请的又一个方面，提供一种含有多级孔材料的树脂，该树脂将上述多级孔复合材料经改性后，与环氧树脂复合；所得产品具有良好的吸附性能和缓释性能，可在吸附了农药或者土壤环境改良剂后，用于土壤改良。
[0020]所述含有多级孔材料的树脂包括：改性环氧树脂和改性多孔复合材料，所述改性多级孔复合材料分散于改性环氧树脂中；所述改性环氧树脂是经过硅氧烷类化合物II改性的环氧树脂；所述改性多级孔复合材料是经过硅氧烷类化合物I改性的多级孔复合材料；所述含有多级孔材料的树脂中，所述改性环氧树脂的种类百分含量为50%~70wt%；所述改性多级孔复合材料的种类百分含量为30%~50wt%；所述多级孔复合材料选自上述的复合材料中的至少一种。
[0021]优选地，所述硅氧烷类化合物II选自3
‑
缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、3
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油醚氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷中的至少一种。
[0022]根据本专利技术的又一个方面，提供上述含有多级孔材料的树脂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：i）制备得到所述多级孔复合材料；ii）将步骤i）所得多级孔复合材料置于硅氧烷类化合物I中浸渍改性，得到改性多级孔复合材料；iii）将环氧树脂加热至变软，加入硅氧烷类化合物II，搅拌均匀后，加入步骤ii）所得的改性多级孔复合材料，于50~70℃超声分散1~12小时，加入固化剂固化，即得所述含有多级孔材料的树脂。
[0023]优选地，所述环氧树脂为环氧树脂E
‑
51。
[0024]优选地，步骤ii）中浸渍改性的条件为：在30℃~50℃改性24~72小时。
[0025]优选地，步骤iii）中“将环氧树脂加热至变软，加入硅氧烷类化合物II，搅拌均匀后”是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级孔复合材料，其特征在于，包含膨胀珍珠岩和分子筛；所述分子筛原位生长于膨胀珍珠岩上；所述多级孔复合材料包含孔径为0.1~0.4mm的大孔、孔径为5～10nm和2～4nm的两级介孔和0.55
‑
0.70nm的微孔。2.根据权利要求1所述的多级孔复合材料，其特征在于，所述分子筛为多级孔β分子筛。3.权利要求1所述多级孔复合材料的制备方法，其特征在于，a）将珍珠岩经1100～1300℃焙烧，得到膨胀珍珠岩；b）对膨胀珍珠岩进行硅烷化改性，得到硅烷化改性膨胀珍珠岩；c）将硅源、铝源、氢氧化钠和/或氢氧化钾、聚季铵盐
‑
7和水混合，形成具有如下配比的初始凝胶：Al2O3：SiO2摩尔比＝0.005～0.5Na2O和/或K2O：SiO2摩尔比＝0.10～0.5H2O：SiO2摩尔比＝7～100聚季铵盐
‑
7：SiO2质量比＝0.1～0.8；d）将所述步骤a）得到的初始凝胶与硅烷化改性膨胀珍珠岩混合装入不锈钢反应釜中，密闭，然后加热到130~150℃，晶化5~7天；e）待晶化完成后，固体产物经分离、干燥，即得所述多级孔复合材料。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤b）所述硅烷化改性，是使用硅氧烷类化合物I对膨胀珍珠岩进行浸渍改性；所述硅氧烷类化合物I选自具有以下结构式I的化合物中的至少一种：式I其中，R1，R2，R3，R4任选自C1~C5的烷基；所述浸渍条件为：将膨胀珍珠岩浸渍于硅氧烷类化合物中，在10℃~40℃改性24~72小时。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤d）中，初始凝胶与膨...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙永娜，陈峥，
申请(专利权)人：北京助天科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：