【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子聚合物材料制备技术及应用领域，涉及一种可用于无土栽培的鼠李糖脂改性聚氨酯材料、其制备方法及其应用。
技术介绍
1、农业集约化、单一化种植以及农药、化肥的过度使用导致了土壤退化、水源污染以及病虫害加重等一系列问题，作为现代农业中的先进技术之一，无土栽培摆脱了农业传统种植模式下依赖于土壤的局限性，转而使用营养液或固体基质加营养液的方法进行作物的栽培。与传统土壤栽培相比较，无土栽培能够有效扩展农业生产空间，水肥利用率高，有限降低环境以及病虫害对作物影响，减少种植过程中农药、除草剂等化学物质的使用，控制污染，对于解决资源、环境、生物三大关键生存问题发挥着重要的作用。
2、有机基质无土栽培技术已是主流模式，然而，这种模式尚有许多关键技术尚未突破，目前主要面临的的问题为：1)基质结构的研究尚处于起步阶段导致基质生产工艺缺乏理论支撑，2)有效促进作物生长的功能性基质产品须待开发，3)基质的重复利用率低，对环境造成了较大的不利影响，4)水肥供应与作物吸收过程的匹配性不足。
3、聚氨酯泡棉基材具有保水、保肥能力，然而，泡棉泡孔调节能力差，降解慢，没法调控释放肥料，限制了其在无土栽培领域的应用。专利cn110229299a提供了一种常规的聚醚多元醇的合成工艺，将其应用于制备聚氨酯泡棉，得到作为无土栽培固体基质的普通聚氨酯泡沫。但是其方案中提供的聚氨酯泡棉为普通泡棉，使用时需进一步提供营养物质，未涉及具有功能性的用于无土栽培的可降解改性聚氨酯泡棉的制备，且未解决目前无土栽培以及泡棉基材面临的主要问题。>
技术实现思路
1、为克服现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种鼠李糖脂改性聚氨酯材料、其制备方法及其在无土栽培领域的应用。
2、为了达到以上目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种鼠李糖脂改性聚氨酯材料，包括以下重量百分比的各原料：
4、a)鼠李糖脂改性聚氨酯预聚体 10～75％， 优选15～65％；
5、b)水料 25～90％，优选35～85％；
6、优选地，所述的鼠李糖脂改性聚氨酯预聚体，由包括以下重量百分比的各原料制得：
7、a)10～40％的多异氰酸酯，优选为20～30％；
8、b)55～85％的聚醚多元醇，优选为65～78％；
9、c)1～5％的鼠李糖脂，优选为1.5～4％；
10、d)0.1～1.5％的其他添加剂，优选为0.1～1％；
11、优选地，所述的水料，由包括以下重量百分比的各原料制得：
12、a)生物质 10～80％，优选25～50％；
13、b)匀泡剂 0～5％，优选0～3％；
14、c)水 10～80％，优选45～72％；
15、d)营养液 1～10％，优选2～5％。
16、本专利技术中，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。
17、本专利技术中，所述聚醚多元醇为环氧乙烷、环氧丙烷共聚聚醚多元醇，优选的，所述聚醚多元醇中环氧乙烷链段的质量含量为50％-90％。
18、本专利技术中，所述的鼠李糖脂为未经过碱性物质(如koh、naoh、精氨酸)进行中和的鼠李糖脂。
19、本专利技术中，所述的鼠李糖脂选自结构为双糖双脂结构、双糖单酯结构、单糖双酯结构、单糖单酯结构鼠李糖脂中的一种或多种，所述的鼠李糖脂包括如下结构，其中，r1＝c8h17或c10h21，r2＝c8h17或c10h21：
20、
21、
22、优选地，所述的鼠李糖脂中，双糖双脂结构所占质量百分比不低于65％。
23、本专利技术所述的鼠李糖脂改性聚氨酯预聚体的制备方法为：
24、1)将二异氰酸酯、聚醚多元醇、任选的其他添加剂混合反应，得到异氰酸酯封端的预聚体；
25、2)向所得的异氰酸酯封端的预聚体中加入鼠李糖脂进行进一步反应，得到鼠李糖脂改性的聚氨酯预聚体。
26、本专利技术中，步骤1)中按化学反应计量比，二异氰酸酸酯过量，制备得到的异氰酸酯封端的预聚体的nco含量为4～15wt％，优选为6～14wt％；
27、本专利技术中，步骤1)的反应在60～80℃下进行。
28、本专利技术中，步骤2)的反应温度为65～85℃。
29、本专利技术中，所述生物质为可秸秆颗粒、树叶颗粒、甘蔗渣、稻壳、椰糠、豆渣、果渣等其中的一种或多种。
30、本专利技术中，所述匀泡剂为聚醚型匀泡剂、硅油型表面活性剂中的一种或多种。
31、本专利技术中，所述鼠李糖脂改性聚氨酯材料中还可包括营养成分等其他组分，所述营养成分包括硝酸钙、硫酸镁、硫酸钾、硫酸亚铁、硫酸铜等物质。
32、本专利技术还提供所述鼠李糖脂改性聚氨酯材料的制备方法，包含以下步骤：将鼠李糖脂改性聚氨酯预聚体、生物质、匀泡剂、水、营养液混合均匀放入模具中进行发泡即可。
33、本专利技术的一些优选实施方式中，首先，将生物质、匀泡剂、水、任选的营养液混合均匀制备得到水料，然后将鼠李糖脂改性聚氨酯预聚体与水料混合均匀。
34、优选地，在搅拌转速1000～8000rpm，优选3000～7000rpm条件下进行搅拌混合，搅拌时间1～40s，优选1～30s，混合均匀后倒至模具发泡；
35、发泡后的聚氨酯材料从模具取出后可进行干燥或直接使用。
36、本专利技术还提供所述聚氨酯材料的应用，其用作无土栽培领域。
37、与现有技术相比较，本专利技术的有益效果在于：
38、1)本专利技术利用鼠李糖脂对聚氨酯预聚体进行改性，赋予了聚氨酯泡棉不同的性质，通过对聚氨酯泡棉原料的调控，将理论与工艺结合，调控无土栽培基质。鼠李糖脂结构中包含鼠李糖环(糖基)构成的亲水部分，和不同碳链长度的饱和或不饱和脂肪酸(脂质部分)构成的疏水部分。具有两个鼠李环结构的鼠李糖脂作为预聚体的扩链剂及交联剂，通过对脂质部分结构的调控可调节泡棉孔洞结构，具有糖环结构的鼠李糖脂作为封端剂可提升聚氨酯泡棉的亲水性，具有高保水性。
39、2)采用未中和的鼠李糖脂一方面可以避免中和的鼠李糖脂在制备预聚体过程中引入金属离子和水分导致预聚体凝固的问题，另一方面，未中和的鼠李糖脂具有羧酸结构，通过本专利技术提供的工艺制备成为聚氨酯泡棉后可以与营养液中的营养物质例如钾、钙、铁离子等结合，形成例如羧酸盐或络合结构，达到缓慢释放营养物质作用，避免作物无法适应根际高水分和养分导致的栽培失败。
40、3)本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种鼠李糖脂改性聚氨酯材料，其特征在于，包括以下重量百分比的各原料：
2.根据权利要求1所述的改性聚氨酯材料，其特征在于，所述的鼠李糖脂改性聚氨酯预聚体，由包括以下重量百分比的各原料制得：
3.根据权利要求1所述的改性聚氨酯材料，其特征在于，优选地，所述的水料，由包括以下重量百分比的各原料制得：
4.根据权利要求1-3任一项所述的改性聚氨酯材料，其特征在于，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；
5.根据权利要求1-4任一项所述的改性聚氨酯材料，其特征在于，所述的鼠李糖脂为未经过碱性物质进行中和的鼠李糖脂；
6.根据权利要求1-5任一项所述的改性聚氨酯材料，其特征在于，所述的鼠李糖脂改性聚氨酯预聚体的制备方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种鼠李糖脂改性聚氨酯材料，其特征在于，包括以下重量百分比的各原料：
2.根据权利要求1所述的改性聚氨酯材料，其特征在于，所述的鼠李糖脂改性聚氨酯预聚体，由包括以下重量百分比的各原料制得：
3.根据权利要求1所述的改性聚氨酯材料，其特征在于，优选地，所述的水料，由包括以下重量百分比的各原料制得：
4.根据权利要求1-3任一项所述的改性聚氨酯材料，其特征在于，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；
5.根据权利要求1-4任一项所述的改性聚氨酯材料，其特征在于，所述的鼠李糖脂为...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘琳，申计贤，李棒棒，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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