植物油基聚氨酯包膜肥料研究进展

缓释肥包膜材料采用的聚氨酯主要由石油基原料制备,由于石油基聚氨酯成本高、环境风险较大,近年来逐渐被生物基聚氨酯所取代。在众多的生物基材料中,植物油因价格低廉、来源广泛、无毒性、可生物降解等特点,成为缓控释肥料膜材的研究热点。本文分别综述了植物油基多元醇的制备方法,植物油基聚氨酯包膜的分类,植物油基聚氨酯包膜肥料的改性及应用。环氧开环、酯交换反应、氨解法、加氢甲酰化以及臭氧氧化还原是植物油改性制备植物油基多元醇的常用技术手段。丙烯酸酯、环氧树脂、有机硅、氟改性、纳米材料等是植物油基聚氨酯包膜材料改性的常用原料,试验证明植物油基聚氨酯包膜肥料具有减少氨挥发、氮淋溶,提高氮素利用效率的作用。如何提高植物油基聚氨酯交联密度、降低生产成本、深入揭示缓释机理以及扩大在大田试验的应用场景将是今后研究的重点。

聚醚硅氧烷二元醇改性蓖麻油基水性聚氨酯的合成及性能

以蓖麻油和聚醚硅氧烷二元醇(PEPSO)作为多元醇原料制备植物油基水性聚氨酯。在预聚体合成过程中,加入不同含量的聚醚硅氧烷二元醇,通过醇羟基与异氰酸酯基的反应,将PEPSO引入到植物油水性聚氨酯基体中,制备出PEPSO改性聚氨酯材料,并通过全反射傅里叶红外光谱仪测试、粒径测试、热稳定性测定、表面疏水性测试及力学性能测试探讨PEPSO的含量对聚氨酯乳液与胶膜材料的影响。结果表明,PEPSO成功接入到了聚氨酯分子主链中;随着PEPSO含量的增加,热稳定性逐渐提高,玻璃化转变温度(Tg)呈减小的趋势;少量PEPSO的加入可在一定程度上提高材料的疏水性及拉伸强度。

有机硅改性蓖麻油基水性聚氨酯的制备及性能

端羟丙基聚二甲基硅氧烷(HP-PDMS)取代部分多元醇原料蓖麻油,通过预聚体法制得植物油基水性聚氨酯(WPU)。利用醇羟基和异氰酸酯基之间的反应,引入不同含量的HP-PDMS到WPU链段中,制备出WPU/HP-PDMS复合材料。同时利用全反射傅里叶变换红外光谱测试、透射电子显微镜测试、热稳定性测定、静态接触角测试及拉伸测试探讨复合材料的疏水性、热稳定性和拉伸性能的变化。结果表明,HP-PDMS成功改性蓖麻油基WPU;随着HPPDMS含量的增加,复合材料的初始热分解温度(T5%)从225℃增加到248.5℃,同时,少量HP-PDMS的引入可以一定范围内提高材料的疏水性及拉伸强度。

聚醚硅氧烷/聚半硅氧烷双重改性蓖麻油基水性聚氨酯

以蓖麻油与端羟基聚醚改性聚二甲氧基硅氧烷（PEPSO）互混作为多元醇原料，制备出植物油基水性聚氨酯，将不同用量的四羟基八苯基双层笼型倍半硅氧烷（DDSQ-40H）引入到其中，制备出系列PEPSO／DDSQ-40H复合改性聚氨酯纳米复合材料（WPU-15、WPU-15-2、WPU-15-4、WPU-15-6、WPU-15-8）。利用FTIR、1HNMR、TGA、SEM、TEM和粒径分析仪对DDSQ-40H及PEPSO／DDSQ-40H进行了结构表征与性能测试，并探讨了DDSQ-40H对聚氨酯材料热稳定性、表面疏水性及力学性能的影响。TGA结果表明，与不含DDSQ-40H的聚氨酯材料相比，当DDSQ-40H6用量为8％（以扩链剂乙二胺物质的量为基准，下同）时，复合材料的初始降解温度（乃％）提高了22．5℃静态接触角、扫描电镜测试结果表明，随DDSQ-40H用量的增加，粒子问出现团聚现象，但仍能均匀分散于水性聚氨酯基体中，材料表面的疏水性增大，样品WPU-15-6的静态接触角达到90．4°；拉伸测试结果表明，DDSQ-40H的引入能在一定程度上提高材料的拉伸强度，由WPU-15的9．7MPa增至WPU-15-6的16．0MPa。

纳米纤维素晶须改性羧酸型水性聚氨酯的合成及性能

以蓖麻油(CO)、2-2-双(羟甲基)丙酸(DMPA)、异佛尔酮二异氰酸酯聚氨酯(IPDI)为主要原料合成了植物油基水性聚氨酯(WPU),通过酸解法制得的纳米纤维素晶须(CNC)与WPU超声物理共混,利用纳米纤维素晶须与WPU基体之间强烈的氢键作用制得纳米复合材料(WPU/CNC)涂膜。通过红外光谱、粒径分析、扫描电子显微镜、热失重分析、超热扫描量热分析等方法来测试涂膜的性能。研究表明,在CNC的添加量为0.25%(质量分数,下同)时,可获得分散性良好及性能优异的聚氨酯涂膜,纳米复合材料的拉伸强度从17.56 MPa增强到27.96 MPa;并且涂膜的热稳定性,硬段的分解温度及软段的玻璃化转变温度(T_g)也得到了很好的改善。