CN112624860A - 多功能复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多功能复合材料及其制备方法，属于复合材料制备领域。本发明利用自然界中丰富的柠条生物质资源和廉价的黏土矿物资源，通过接枝聚合反应制备了保水释肥新型复合材料，产品在发挥吸水保水作用的同时，可以在植物生长不同时段梯度释放肥料，在现代节水农业和生态恢复等方面有广阔的应用前景。

Description

多功能复合材料及其制备方法

技术领域

本申请涉及复合材料制备技术领域，具体而言，涉及一种多功能复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，发展现代节水农业实现增产增收以及植树造林实现生态环境修复成为关乎社会发展和民生的重大问题。然而，在我国西部地区，长期干旱缺水、土壤贫瘠和荒漠化等问题导致农业生产效率低、生态修复困难等一系列问题。保水剂由于具有优异的吸水和保水能力，在农林业和生态修复方面展现出巨大的应用潜力。已有研究证明，施用保水剂可以提高土壤的吸水保水能力，进而提高农作物的产量和植树的成活率。然而，目前大规模使用的商业保水剂仍是基于石油基单体的合成系保水剂，不但成本高，而且环境不友好；虽然可以保水，但功能单一，用于贫瘠土壤时效果不佳，不能满足日益增长的植树造林的需求。随着“源于自然、用于自然”的可持续发展理念不断深入人心，利用天然资源替代部分石油基单体来合成新型复合节水材料，同时在材料合成过程中负载不同类型的肥料，在降低成本、提高环境友好性的同时赋予材料多功能化，成为学术和工业界竞相关注的热点。

近年来，随着吸水-保水材料应用领域的增多，对其生产成本和功能性也要求越来越高，因此，利用廉价的天然资源制备多功能吸水-保水材料引起极大关注。中国专利CN109054844A公开了一种负载芽孢杆菌的多功能保水剂及制备方法，引入普鲁兰多糖提高降解性。中国专利CN101870623A以玉米秸秆和尿素为原料制备了一种缓释氮肥的高吸水树脂。中国专利CN106810348A公开了一种兼具高保水性能的双层包膜缓释氮肥，通过改性处理腐植酸与预处理后的秸秆、丙烯酸共聚形成大分子网络结构的高吸水树脂，提高尿素肥效和氮的利用率，但该树脂没有长效肥料控释功能，而且需要多次包膜，制备过程复杂。中国专利CN 110272314A公开了一种包覆型秸秆纤维基保水缓释肥的制备方法，是将丙烯酸及其与尿素反应生成的丙烯酰胺类物质接枝到秸秆纤维素多糖链上，再经过多次包覆得到目标产品。在制备过程中需要用硝酸提取纤维素，同时需要多次包覆，制备过程复杂。中国专利CN105085816A公开了一种含黄原胶和瓜尔胶的耐盐农用营养型高吸水性树脂，通过溶液聚合制备吸水树脂过程中引入腐植酸与磷酸一铵，得到缓释肥料保水剂，但腐殖酸和磷酸一铵是物理包覆在凝胶中，在溶胀时会快速溶出，难以达到长效缓释效果。中国专利CN103804056A用溶液聚合法制备了一种负载尿素肥料的秸秆基高吸水性树脂。中国专利CN101870598A采用溶液聚合制备了一种基于玉米秸秆的缓释氮和钾的高吸水树脂。中国专利CN107473805A通过溶液聚合制备了一种秸秆炭基缓释尿素肥料的高吸水材料。中国专利CN109160850A采用蜂胶包膜发泡剂制备了基于小麦秸秆的具有氮、磷缓释功能的高吸水树脂，但由于氮、磷肥是直接包覆在树脂中，所以释放速率较快。中国专利CN107698345A以农业废弃物水稻秸秆为原料通过接枝共聚反应制备了一种高吸水树脂，再以高吸水树脂为外层包膜，制备了一种包膜缓释氮磷钾肥料，该制备方法将高吸水树脂制备和肥料包覆分两步完成，肥料与高吸水树脂之间是物理包覆，所以高吸水树脂溶胀后，所包覆的肥料释放速率通常较快，很难满足植物生长周期对肥料的持续需求。中国专利CN106635036A在制备保水剂过程中加入钾盐制备了复合保水剂，用于大棚种植，但由于钾盐溶解速率快，这类保水剂的长效缓释能力不佳。文献和专利检索结果表明，虽然目前针对保水剂、天然多糖基保水剂、生物废弃物基保水剂和负载肥料保水剂都有研究，但所制备的保水剂要么成本较高、要么功能单一、要么肥料缓释速率快，制备工艺复杂。在“源于自然、用于自然”可持续发展的理念越来越受到重视的今天，利用当地优势的天然资源开发低成本、多功能节水新材料将对发展循环经济至关重要。

目前还没有基于柠条、天然混维黏土矿物、腐殖酸钾、草木灰、磷酸铵镁原料制备多功能节水-长效缓释肥料复合材料的相关报道，也没有应用的先例。

发明内容

本申请的目的在于提供一种多功能复合材料及其制备方法，利用西部地区丰富的柠条生物质资源和黏土矿物资源，通过化学、材料和生态学方法的集成，开发出具有保水和梯度长效释放氮磷钾肥料，同时还能固定土壤重金属功能的新型复合材料，满足西部农业发展和生态修复对环境友好生态材料的需求。

第一方面，本申请提供一种多功能复合材料制备方法，包括以下步骤：

将充分干燥后的柠条枝条进行对辊研磨破碎，然后磨粉，得到粒径小于48μm的柠条干粉；

将得到的柠条干粉分散到浓氨水中，然后再加入适量甲基丙烯酸缩水甘油醚和草木灰，置于四氟乙烯反应罐中，在80～120℃温度条件下活化处理2～8h，自然冷却至室温，得到混合物A；

将天然混维黏土经过风化、三辊破碎和球磨处理，得到粒径小于76μm的粉体，然后向粉体中喷加含有镁盐、磷酸盐和腐殖酸钾的水溶液，使粉体的含水量达到30～50％，然后进行三辊处理3～5次，得到混合物B；

在机械搅拌下，将混合物B加入到混合物A中，然后将混合物在氮气氛下加热到60～90℃，保温4h，然后加入含有丙烯酸、衣康酸、过硫酸铵、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的混合物，继续搅拌3～5h，得到胶状固体产物。将胶状产物进行干燥、粉碎、过筛，得到兼具吸水保水以及缓释肥料功能的复合材料。

在一种可能的实施方式中，按质量份数计，柠条干粉为30份，浓氨水为12～18份，甲基丙烯酸缩水甘油醚为0.75～3份，草木灰3.15～9份。

在一种可能的实施方式中，所述的天然混维黏土中含有凹凸棒石、伊利石、绿泥石、石英、方解石、非晶态赤铁矿、长石。

在一种可能的实施方式中，天然混维黏土的质量为柠条干粉质量的60～100％。

在一种可能的实施方式中，所述的镁盐为硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、乙酸镁、硬脂酸镁中的至少一种。

在一种可能的实施方式中，所述的镁盐质量为天然混维黏土质量的30～60％。

在一种可能的实施方式中，所述的磷酸盐为磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、磷酸铵中的至少一种。

在一种可能的实施方式中，所述的磷酸盐与镁盐的摩尔量比为1:1，腐殖酸钾的质量为天然混维黏土质量的10～30％。

在一种可能的实施方式中，所述的丙烯酸质量为柠条干粉质量的50～100％，衣康酸质量为丙烯酸质量的10％，过硫酸铵质量为丙烯酸质量的1～3％，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量为丙烯酸质量的1.5～4％。

第二方面，本申请提供一种多功能复合材料，由前述的多功能复合材料制备方法制备得到。

本申请提供的一种多功能复合材料及其制备方法，有益效果包括：

(1)肥料负载方式从传统的直接混合聚合和二次包膜升级为腐殖酸钾化学-物理交联、磷酸铵镁-黏土复合、氨氮直接复合多种模式的结合，所以产品在发挥吸水保水作用的同时，可以在植物生长初期释放腐殖酸钾和游离氮，在中期和后期分阶段释放氮、磷和钾，表现出效率更高的梯度释放肥料，更适合现代节水农业和生态恢复等方面的应用需求；

(2)制备方法简单，吸水材料形成和肥料负载通过一锅反应完成；

(3)柠条干粉经过氨水活化后表面活性增强，剩余氨水可以在后期聚合过程中原位中和丙烯酸，发挥了双重作用；

(4)柠条干粉在碱活化同时表面接枝了乙烯基，提高反应活性，从物理填充模式变成了化学交联-物理填充双重复合模式；

(5)在天然混维黏土表面负载磷酸铵镁，可以有效控制氮磷的释放速率；

(6)采用的水溶液聚合不涉及有毒有害有机溶剂的使用，无环境污染，为绿色工艺，溶液中生成的产品均匀且质量稳定；

(7)随着荒漠化植被恢复和治理，生物质资源柠条的产量剧增，成为新的经济增长点。本发明将柠条生物质资源高值利用和西部地区储量丰富的黏土矿物资源的高值利用相结合，开发出高附加值产品，再用于地方农业和生态修复，实现了“循环经济”发展模式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图也属于本申请的保护范围。

图1是本发明多功能复合材料制备方法的技术工艺的流程图；

图2是所制备多功能复合材料中腐殖酸钾释放曲线图；

图3是所制备多功能复合材料中氮、磷、钾释放曲线图；

图4是所制备多功能复合材料沙土保水性能曲线。

具体实施方式

我国西部地区可用于制备生态材料的生物质和非金属矿产资源非常丰富。柠条(Caragana korshinskii Kom,CK)是西部地区广泛种植的一种落叶灌木，其特点是生命力强，具有极强的耐寒、耐高温、耐旱能力，并且耐贫瘠，萌蘖再生能力强，生命周期长，在含水率为4.08％的沙壤土中年均生长量可达67厘米，所以是防风固沙、保持水土、改善生态环境的优良灌木。近年来，西部地区不断加强生态修复和绿化规模，柠条的种植面积逐渐扩大，仅内蒙古自治区柠条种植面积已经发展到三千余万亩，每年生物质柠条残枝产量超过千万吨，但目前柠条生物质资源除了少量用于炼油、入药、散养放牧饲料外，大部分都被作为生物燃料焚烧而未得到有效利用，所以拓展柠条资源的加工、利用新途径迫在眉睫。

我国西部地区(如内蒙古、甘肃)蕴藏有储量巨大的混维黏土矿物，其远景储量达到30亿吨之多，所蕴藏的潜在应用价值不可限量。矿物组成分析结果表明，这类红色黏土是由凹凸棒石、伊利石、绿泥石、伊蒙混层黏土等黏土矿物和方解石、白云石、赤铁矿、石英等共生或伴生矿物组成。由于此类黏土矿物的组成复杂、颜色较深、性能较差，制约了资源在工业领域中的应用。然而，此类黏土的吸水性能好，并且含有大量植物生长的微量元素，对改善土壤团粒结构具有很好的效果，所以利用此类黏土开发农业用或生态修复用材料具有性能和成本的优势。腐殖酸钾是自然界中广泛存在的大分子有机物质，广泛应用于农林牧、石油、化工、建材、医药卫生、环保等各个领域。其中，腐殖酸钾在生态农业建设、无公害农业生产、绿色食品等方面的应用尤其引人关注，是改善土壤，提高种植效率和生产绿色农产品备受推崇的原生态肥料。草木灰是草本或木本植物燃烧后的残余物，是一种来源广泛、成本低廉、养分齐全、肥效明显的无机肥料。一般含钾6-12％，其中90％以上是水溶性，以碳酸盐形式存在；其次是磷，一般含1.5-3％；还含有钙、镁、硅、硫和铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量营养元素。但草木灰水溶性强，直接施用在土壤中利用率较低，肥料容易流失。磷酸镁铵(又名鸟粪石)属粗晶形沉淀，由磷、铵(或氨、胺)、镁三种组分构成，在水中、土壤湿环境中仅仅微溶于水，它的养分释放速率比其它可溶肥慢，是一种优异的长效缓释肥。所以，面向西部地区生态修复的需求，利用当地特有的资源，制备出满足贫瘠土壤和干旱土壤绿化需求的具有节水-长效缓释肥料-土壤金属离子固定多种功能的新型复合生态材料，具有广阔的应用前景。

图1为本申请实施例提供的多功能复合材料制备方法的技术工艺的流程图。请参阅图1，该制备方法包括如下步骤：

S10：将充分干燥后的柠条枝条进行对辊研磨破碎，然后磨粉，得到粒径小于48μm的柠条干粉。

S20：将得到的柠条干粉分散到浓氨水中，然后再加入适量甲基丙烯酸缩水甘油醚和草木灰，置于四氟乙烯反应罐中，在80～120℃温度条件下活化处理2～8h，自然冷却至室温，得到混合物A。

S30：将天然混维黏土经过风化、三辊破碎和球磨处理，得到粒径小于76μm的粉体，然后向粉体中喷加含有镁盐、磷酸盐和腐殖酸钾的水溶液，使粉体的含水量达到30～50％，然后进行三辊处理3～5次，得到混合物B。

在一种可能的实施方式中，按质量份数计，柠条干粉为30份，浓氨水(质量分数28％)为12～18份，甲基丙烯酸缩水甘油醚为0.75～3份，草木灰3.15～9份。

在一种可能的实施方式中，所述的天然混维黏土中含有凹凸棒石(质量分数为21.2～36.1％)、伊利石(质量分数为24.6～35.4％)、绿泥石(质量分数为5.4～6.1％)、石英(质量分数为11.6～19.7％)、方解石(质量分数为12.1～15.2％)、非晶态赤铁矿(质量分数为3～6％)、长石(质量分数为2～5.5％)。

在一种可能的实施方式中，天然混维黏土的质量为柠条干粉质量的60～100％。

在一种可能的实施方式中，所述的镁盐为硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、乙酸镁、硬脂酸镁中的至少一种。

在一种可能的实施方式中，所述的镁盐质量为天然混维黏土质量的30～60％。

在一种可能的实施方式中，所述的磷酸盐为磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、磷酸铵中的至少一种。

在一种可能的实施方式中，所述的磷酸盐与镁盐的摩尔量比为1:1，腐殖酸钾的质量为天然混维黏土质量的10～30％。

S40：在机械搅拌下，将混合物B加入到混合物A中，然后将混合物在氮气氛下加热到60～90℃，保温4h，然后加入含有丙烯酸、衣康酸、过硫酸铵、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的混合物，继续搅拌3～5h，得到胶状固体产物。将胶状产物进行干燥、粉碎、过筛，得到兼具吸水保水以及缓释肥料功能的复合材料。

在一种可能的实施方式中，所述的丙烯酸质量为柠条干粉质量的50～100％，衣康酸质量为丙烯酸质量的10％，过硫酸铵质量为丙烯酸质量的1～3％，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量为丙烯酸质量的1.5～4％。

由上述多功能复合材料制备方法，肥料负载方式从传统的直接混合聚合和二次包膜升级为腐殖酸钾化学-物理交联、磷酸铵镁-黏土复合、氨氮直接复合多种模式的结合，所以产品在发挥吸水保水作用的同时，可以在植物生长初期释放腐殖酸钾和游离氮，在中期和后期分阶段释放氮、磷和钾，表现出效率更高的梯度释放肥料，更适合现代节水农业和生态恢复等方面的应用需求；制备方法简单，吸水材料形成和肥料负载通过一锅反应完成；柠条干粉经过氨水活化后表面活性增强，剩余氨水可以在后期聚合过程中原位中和丙烯酸，发挥了双重作用；柠条干粉在碱活化同时表面接枝了乙烯基，提高反应活性，从物理填充模式变成了化学交联-物理填充双重复合模式；在天然混维黏土表面负载磷酸铵镁，可以有效控制氮磷的释放速率；采用的水溶液聚合不涉及有毒有害有机溶剂的使用，无环境污染，为绿色工艺，溶液中生成的产品均匀且质量稳定；随着荒漠化植被恢复和治理，生物质资源柠条的产量剧增，成为新的经济增长点。本发明将柠条生物质资源高值利用和西部地区储量丰富的黏土矿物资源的高值利用相结合，开发出高附加值产品，再用于地方农业和生态修复，实现了“循环经济”发展模式。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1：

将30kg充分干燥的柠条枝条进行对辊研磨破碎处理，然后磨成粒径小于48μm的柠条干粉。将得到的柠条干粉分散到12kg浓氨水(28％)中，然后再加入0.75kg甲基丙烯酸缩水甘油醚和6.16kg草木灰，置于具四氟乙烯内衬和不锈钢外衬的密闭容器中，在120℃下进行活化处理2h，自然冷却到室温，得到混合物A。另将30kg天然混维黏土经过风化、对辊破碎处理后，再球磨处理4h，得到粒径小于76μm的粉体，然后向粉体中喷加含有9kg七水合硫酸镁、4.97kg磷酸二氢钾和3kg腐殖酸钾水溶液，使粉体的含水量达到50％，然后将润湿的黏土粉体进行三辊处理5次，得到混合物B。在机械搅拌下，将混合物B加入到混合物A中，然后将混合物在氮气氛下加热到60℃，随后加入含有15kg丙烯酸、1.5kg衣康酸、0.150kg过硫酸铵和0.225kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的混合物，继续搅拌5h，得到胶状固体产物。将胶状产物进行干燥、粉碎、过60目筛，得到兼具吸水保水以及缓释肥料功能的复合材料，编号为SAP-1。

实施例2

将30kg充分干燥的柠条枝条进行对辊研磨破碎处理，然后磨成粒径小于48μm的柠条干粉。将得到的柠条干粉分散到14kg浓氨水(28％)中，然后再加入3kg甲基丙烯酸缩水甘油醚和3.15kg草木灰，置于四氟乙烯反应罐中，在80℃下进行活化处理8h，自然冷却到室温，得到混合物A。另将18kg天然混维黏土经过风化、对辊破碎处理后，再球磨处理4h，得到粒径小于76μm的粉体，然后向粉体中喷加含有10.8kg六水合氯化镁、9.25kg磷酸氢二钾和5.4kg腐殖酸钾水溶液，使粉体的含水量达到30％，然后将润湿的黏土粉体进行三辊处理3次，得到混合物B。在机械搅拌下，将混合物B加入到混合物A中，然后将混合物在氮气氛下加热到60℃，随后加入含有20kg丙烯酸、2kg衣康酸、0.60kg过硫酸铵和0.80kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的混合物，继续搅拌5h，得到胶状固体产物。将胶状产物进行干燥、粉碎、过60目筛，得到兼具吸水保水以及缓释肥料功能的复合材料，编号为SAP-2。

实施例3

将30kg充分干燥的柠条枝条进行对辊研磨破碎处理，然后磨成粒径小于48μm的柠条干粉。将得到的柠条干粉分散到12kg浓氨水(28％)中，然后再加入2kg甲基丙烯酸缩水甘油醚和4.41kg草木灰，置于四氟乙烯反应罐中，在100℃下进行活化处理3h，自然冷却到室温，得到混合物A。另将24kg天然混维黏土经过风化、对辊破碎处理后，再球磨处理4h，得到粒径小于76μm的粉体，然后向粉体中喷加含有12kg六水合硝酸镁、9.94kg磷酸钾和2.4kg腐殖酸钾水溶液，使粉体的含水量达到40％，然后将润湿的黏土粉体进行三辊处理4次，得到混合物B。在机械搅拌下，将混合物B加入到混合物A中，然后将混合物在氮气氛下加热到80℃，随后加入含有15kg丙烯酸、1.5kg衣康酸、0.3kg过硫酸铵和0.45kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的混合物，继续搅拌5h，得到胶状固体产物。将胶状产物进行干燥、粉碎、过60目筛，得到兼具吸水保水以及缓释肥料功能的复合材料，编号为SAP-3。

实施例4

将30kg充分干燥的柠条枝条进行对辊研磨破碎处理，然后磨成粒径小于48μm的柠条干粉。将得到的柠条干粉分散到18kg浓氨水中，然后再加入2.40kg甲基丙烯酸缩水甘油醚和5.27kg草木灰，置于四氟乙烯反应罐中，在100℃下进行活化处理3h，自然冷却到室温，得到混合物A。另将18kg天然混维黏土经过风化、对辊破碎处理后，再球磨处理4h，得到粒径小于76μm的粉体，然后向粉体中喷加含有5.40kg硬脂酸镁、1.43kg磷酸二氢钠和6kg腐殖酸钾水溶液，使粉体的含水量达到50％，然后将润湿的黏土粉体进行三辊处理5次，得到混合物B。在机械搅拌下，将混合物B加入到混合物A中，然后将混合物在氮气氛下加热到90℃，随后加入含有30kg丙烯酸、3.00kg衣康酸、0.30kg过硫酸铵和0.60kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的混合物，继续搅拌5h，得到胶状固体产物。将胶状产物进行干燥、粉碎、过60目筛，得到兼具吸水保水以及缓释肥料功能的复合材料，编号为SAP-4。

实施例5

将30kg充分干燥的柠条枝条进行对辊研磨破碎处理，然后磨成粒径小于48μm的柠条干粉。将得到的柠条干粉分散到13kg浓氨水中，然后再加入1.8kg甲基丙烯酸缩水甘油醚和9kg草木灰，置于四氟乙烯反应罐中，在120℃下进行活化处理5h，自然冷却到室温，得到混合物A。另将20kg天然混维黏土经过风化、对辊破碎处理后，再球磨处理4h，得到粒径小于76μm的粉体，然后向粉体中喷加含有6kg乙酸镁、3.97kg磷酸氢二钠和6kg腐殖酸钾水溶液，使粉体的含水量达到42％，然后将润湿的黏土粉体进行三辊处理5次，得到混合物B。在机械搅拌下，将混合物B加入到混合物A中，然后将混合物在氮气氛下加热到60℃，随后加入含有22kg丙烯酸、2.20kg衣康酸、0.23kg过硫酸铵和0.60kg N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的混合物，继续搅拌4h，得到胶状固体产物。将胶状产物进行干燥、粉碎、过60目筛，得到兼具吸水保水以及缓释肥料功能的复合材料，编号为SAP-5。

本发明产品的制备工艺和性能：附图1是本多功能复合材料制备方法的技术工艺的流程图。从附图2可以看出，在室温条件和沙中做释放性能评价试验，发现初始阶段腐殖酸钾释放速率较快，40天后释放速率减缓，在60天后达到释放平衡。从附图3可以看出，在室温条件和沙中做释放性能评价试验，发现随着时间增加，氮、磷钾的释放速率相对平缓，在180天时基本达到释放平衡，表明该材料中的肥料具有长效缓释功能。从附图4可以看出，未加复合材料的沙土在充分浸润后，在7天左右完全失去水分。在沙土中添加复合材料后，可以明显减缓沙土中水分的流失，可以保水至25天，说明该复合材料具有优异的吸水保水性能。从附表1可以看出，复合材料对水溶液中Pb(II)的饱和吸附量达到283～324mg/g，对Cu(II)的饱和吸附量达到165～204mg/g，对Cd(II)的饱和吸附量达到187～223mg/g，对Ni(II)的饱和吸附量达到132～183mg/g，对Zn(II)的饱和吸附量达到131～175mg/g。从附表2数据可以看出，复合材料在纯水中的吸水倍率为302～396g/g，复合材料在自来水中的吸水倍率为127～163g/g，复合材料在生理盐水中的吸水倍率为45～52g/g。

表1

表2

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种多功能复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将充分干燥后的柠条枝条进行对辊研磨破碎，然后磨粉，得到粒径小于48μm的柠条干粉；

将得到的柠条干粉分散到浓氨水中，然后再加入适量甲基丙烯酸缩水甘油醚和草木灰，置于四氟乙烯反应罐中，在80～120℃温度条件下活化处理2～8h，自然冷却至室温，得到混合物A；

将天然混维黏土经过风化、三辊破碎和球磨处理，得到粒径小于76μm的粉体，然后向粉体中喷加含有镁盐、磷酸盐和腐殖酸钾的水溶液，使粉体的含水量达到30～50％，然后进行三辊处理3～5次，得到混合物B；

在机械搅拌下，将混合物B加入到混合物A中，然后将混合物在氮气氛下加热到60～90℃，保温4h，然后加入含有丙烯酸、衣康酸、过硫酸铵、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的混合物，继续搅拌3～5h，得到胶状固体产物。将胶状产物进行干燥、粉碎、过筛，得到兼具吸水保水以及缓释肥料功能的复合材料。

2.根据权利要求1所述的多功能复合材料制备方法，其特征在于：按质量份数计，柠条干粉为30份，浓氨水为12～18份，甲基丙烯酸缩水甘油醚为0.75～3份，草木灰3.15～9份。

3.根据权利要求1所述的一种多功能复合材料制备方法，其特征在于：所述的天然混维黏土中含有凹凸棒石、伊利石、绿泥石、石英、方解石、非晶态赤铁矿、长石。

4.根据权利要求1所述的一种多功能复合材料制备方法，其特征在于：天然混维黏土的质量为柠条干粉质量的60～100％。

5.根据权利要求1所述的一种多功能复合材料制备方法，其特征在于：所述的镁盐为硫酸镁、氯化镁、硝酸镁、乙酸镁、硬脂酸镁中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种多功能复合材料制备方法，其特征在于：所述的镁盐质量为天然混维黏土质量的30～60％。

7.根据权利要求1所述的一种多功能复合材料制备方法，其特征在于：所述的磷酸盐为磷酸钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、磷酸钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、磷酸铵中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种多功能复合材料制备方法，其特征在于：所述的磷酸盐与镁盐的摩尔量比为1:1，腐殖酸钾的质量为天然混维黏土质量的10～30％。

9.根据权利要求1所述的一种多功能复合材料制备方法，其特征在于：所述的丙烯酸质量为柠条干粉质量的50～100％，衣康酸质量为丙烯酸质量的10％，过硫酸铵质量为丙烯酸质量的1～3％，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺的质量为丙烯酸质量的1.5～4％。

10.一种多功能复合材料，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述的多功能复合材料制备方法制备得到。

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