CN113388132A - 一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用，该磁性聚氨酯水凝胶包括：改性HNT‑Fe3O4、多异氰酸酯和聚醚多元醇。本发明通过在水性聚氨酯水凝胶中引入改性纳米HNT‑Fe3O4，大大改善了水凝胶对重金属离子的吸附能力，同时，在聚氨酯水凝胶中引入丙烯酰胺，以乳液聚合的方法，将丙烯酰胺在改性水性聚氨酯中聚合，形成聚丙烯酰胺网络与聚氨酯网络互穿的结构，一方面提高了水凝胶在溶胀状态时的机械强度，另一方面还为重金属离子与聚丙烯酰胺链段上的氨基反应提供了场所，进一步提高了水凝胶对重金属离子的吸附能力。

Description

一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及水处理材料技术领域，具体涉及一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
随着全球工业化的迅速发展，环境污染尤其是水污染问题日益严重。水污染严重危害到生态环境和人体健康，尤其工业废水，其中含有大量的重金属离子，例如铬、铅、铜、锌等。这些重金属离子不仅会导致土壤生态系统退化，还会污染地下水，并通过食物链等途径危及人体健康。因此，如何治理重金属污染是目前水污染研究的热点。
水凝胶是一种软、湿的三维网状高分子材料，由于高分子链之间存在交联点，整体不溶不熔，是一种能够在水中吸水溶胀且保持一定形状的高分子材料。水凝胶具有较高的比表面积和多孔结构，能够吸附重金属离子，可用于治理水体的重金属污染。
但单一聚合物的水凝胶还存在着两个不足，一是其对重金属离子的吸附能力有限，在实际运用中吸附效果往往并不理想；二是其在溶胀状态下的机械性能不足，脆弱易破损，往往不能在水体中形成稳定的网络结构，其在溶胀状态下的机械性能还有待提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁性聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用，通过引入改性纳米HNT-Fe3O4，对水性聚氨酯改性，改善其对重金属离子的吸附能力；同时以乳液聚合的方法，将丙烯酰胺在改性水性聚氨酯中聚合，解决了单一聚合物机械性能不足，溶胀性能差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种磁性聚氨酯水凝胶，包括5～15质量份的改性纳米HNT-Fe3O4、40～80质量份的多异氰酸酯和50～100质量份的聚醚多元醇。
在本发明的一个实施例中，还包括丙烯酰胺，所述丙烯酰胺的质量份为80～150份。
在本发明的一个实施例中，还包括如下质量份的组分：
Figure BDA0003109664980000011
Figure BDA0003109664980000021
在本发明的一个实施例中，所述聚醚多元醇为聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇中的一种或多种的组合；所述多异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6己基二异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种的组合。
在本发明的一个实施例中，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或多种的组合；所述小分子扩链剂为1,4丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇中的一种或多种的组合。
在本发明的一个实施例中，所述交联剂为三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘油中的一种或多种的组合。
在本发明的一个实施例中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋中的一种或多种的组合。
在本发明的一个实施例中，所述改性HNT-Fe3O4包括如下质量份的组分：埃洛石0.1～1份，氯化铁0.1～1份，硫酸亚铁0.1～1份，氨水5～10份。
本发明还提供一种磁性聚氨酯水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
S1改性HNT-Fe3O4的制备：将埃洛石加入去离子水中，室温下超声分散后添加氯化铁和硫酸亚铁，加热搅拌使铁离子吸附到埃洛石上，加入氨水反应并沉淀后离心，用蒸馏水反复洗涤并真空干燥得改性HNT-Fe3O4。
S2聚氨酯预聚体的制备：将聚醚多元醇、多异氰酸酯混合均匀，反应2～3h后加入亲水扩链剂、小分子扩链剂、交联剂和催化剂，继续反应2-3h，得到聚氨酯预聚体；
S3聚氨酯乳液的制备：在得到的聚氨酯预聚体中加入改性HNT-Fe3O4，反应0.5-1.5h后加入中和剂，中和反应后加入冰水混合乳化，得到改性聚氨酯乳液；
S4磁性聚氨酯水凝胶的制备：在制得的聚氨酯乳液中，加入丙烯酰胺、一缩二乙二醇双酯和过硫酸铵，搅拌反应后真空干燥，即得磁性聚氨酯水凝胶。
本发明还提供如上述所述的磁性聚氨酯水凝胶在吸附重金属离子方面的应用。
本发明通过在水性聚氨酯水凝胶中引入改性纳米HNT-Fe3O4，制备了磁性聚氨酯水凝胶，大大改善了水凝胶对重金属离子的吸附能力。同时，针对单一聚合物水凝胶存在的机械性能不足、溶胀性能差以及吸附重金离子能力有限的问题，在聚氨酯水凝胶中引入丙烯酰胺，以乳液聚合的方法，将丙烯酰胺在改性水性聚氨酯中聚合，形成聚丙烯酰胺网络与聚氨酯网络互穿的结构，一方面提高了水凝胶在溶胀状态时的机械强度，解决了其溶胀性能差的问题，另一方面还为重金属离子与聚丙烯酰胺链段上的氨基反应提供了场所，进一步提高了水凝胶对重金属离子的吸附能力。
附图说明
图1为本发明实施例及对比例不同水凝胶溶胀率随时间变化关系体；
图2为本发明实施例及对比例不同水凝胶对Cu2+的去除率随时间变化关系图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步阐述。
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本发明中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本发明的记载，还可以使用与本发明实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本发明。
注意，如没有特别说明，本文中描述所示的“％”和“份”分别是指“质量％”和“质量份”。
本发明提供一种磁性聚氨酯水凝胶，该磁性聚氨酯水凝胶包括改性纳米HNT-Fe3O4、多异氰酸酯和聚醚多元醇，通过在水性聚氨酯水凝胶中引入改性纳米HNT-Fe3O4，使聚氨酯水凝胶具有磁性，增加其对重金属离子的吸附能力。水凝胶具有保水和吸水的能力，在水中能够吸水溶胀形成具有较高的比表面积的三维网状结构，从而能够用于吸附水中的重金属离子。而改性纳米HNT-Fe3O4对重金属离子具有很好的吸附能力，将其加入到水凝胶中，能够大大力高水凝胶对重金属离子的吸附能力。
在一具体实施例中，改性纳米HNT-Fe3O4包括如下份的组分：0.1～1质量份的埃洛石，0.1～1质量份的氯化铁，0.1～1质量份的硫酸亚铁和5～10质量份的氨水。改性纳米HNT-Fe3O4的具体制备方法为：(1)按重量比称取各原料，将埃洛石和去离子水加入容器中，在室温下超声分散10～30分钟，例如可以是10分钟/20分钟/30分钟；(2)向容器中加入氯化铁和硫酸亚铁，加热搅拌使铁离子吸附到埃洛石上，其中，加热搅拌的温度为60～80℃，例如可以是60℃/65℃/70℃/75℃/80℃，加热搅拌的时间为1～4h，例如可以是1h/2h/3h/4h；(3)向容器中加入氨水反应，待其沉淀后离心，其中氨水的浓度为20％～50％，例如为25％；(4)用蒸馏水反复洗涤并真空干燥得到改性纳米HNT-Fe3O4，其中真空干燥的温度可以是50～80℃，例如可以是50℃/60℃/70℃/80℃，真空干燥的时间可以是6～24h，例如可以是6h/12h/18h/24h等。
本发明的一些实施例中，所提供的磁性聚氨酯水凝胶还包括丙烯酰胺。丙烯酰胺可以通过乳液聚合的方式在水性聚氨酯中聚合，形成聚丙烯酰胺网络与聚氨酯网络互穿的结构，两套互穿的网络结构首先可以提高水凝胶的机械强度，解决其机械性能不足，溶胀性能差的问题，能够更好的稳定在水中；其次还可以为重金属离子与聚丙烯酰胺链段上的氨基反应提供场所，增加水凝胶的网络结构对重金属离子的吸附能力。
在本发明的一些实施例中，所提供的磁性聚氨酯水凝胶还包括如下质量份的各组分：3～15份的亲水扩链剂；1～8份的小分子扩链剂；0.5～5份的交联剂；0.1～1份的催化剂；5～15份的中和剂；2～5份的一缩二乙二醇双酯；0.1～1份的过硫酸铵和200～400份的冰水混合物。
在一具体实施例中，聚醚多元醇可以是聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇中的一种或多种的组合，例如可以是聚丙二醇，又例如可以是聚四氢呋喃二醇，又例如可以是聚丙二醇和聚四氢呋喃二醇的混合物等。
在一具体实施例中，多异氰酸酯可以是异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6己基二异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或者多种的组合，例如可以是异氟尔酮二异氰酸酯，又例如可以是二环己基甲烷二异氰酸酯，又例如可以是异氟尔酮二异氰酸酯和1,6己基二异氰酸酯的混合物等。
在一具体实施例中，亲水扩链剂可以是二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或者多种的组合，例如可以是二羟甲基丙酸，又例如可以是二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸的混合物，又例如可以是二羟甲基丁酸等。
在一具体实施例中，小分子扩链剂可以是1,4丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇中的一种或多种的组合，例如可以是1,4丁二醇，又例如可以是1,4丁二醇和乙二醇的混合物，又例如可以是1,4丁二醇、乙二醇和甲基丙二醇的混合物等。
在一具体实施例中，交联剂可以是三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘油中的一种或多种的组合，例如可以是三羟甲基丙烷，又例如可以是季戊四醇，又例如可以是三羟甲基丙烷和季戊四醇的混合物等。
在一具体实施例中，催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋中的一种或多种的组合，例如可以是二月桂酸二丁基锡，又例如可以是有机铋，又例如可以是二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡的混合物等。
本发明的磁性聚氨酯水凝胶例如可以通过如下步骤制备：S1改性纳米HNT-Fe3O4的制备；S2聚氨酯预聚体的制备；S3聚氨酯乳液的制备；S4磁性聚氨酯水凝胶的制备。
步骤S1中，改性纳米HNT-Fe3O4的具体制备步骤可以是：(1)按0.1～1质量份的埃洛石、0.1～1质量份的氯化铁、0.1～1质量份的硫酸亚铁和5～10质量份的氨水称取各原料，将埃洛石和去离子水加入容器中，在室温下超声分散10～30分钟，例如可以是10分钟/20分钟/30分钟；(2)向容器中加入氯化铁和硫酸亚铁，加热搅拌使铁离子吸附到埃洛石上，其中，加热搅拌的温度为60～80℃，例如可以是60℃/65℃/70℃/75℃/80℃，加热搅拌的时间为1～4h，例如可以是1h/2h/3h/4h；(3)向容器中加入氨水反应，待其沉淀后离心，其中氨水的浓度为20％～50％，例如为25％；(4)用蒸馏水反复洗涤并真空干燥得到改性纳米HNT-Fe3O4，其中真空干燥的温度可以是50～80℃，例如可以是50℃/60℃/70℃/80℃，真空干燥的时间可以是6～24h，例如可以是6h/12h/18h/24h等。
步骤S2中，聚氨酯预聚体的具体制备过程可以是：将50～100质量份的聚醚多元醇和40～80质量份的多异氰酸酯混合均匀，75～95℃下反应2～4h，例如可以是在75℃/80℃/85℃/90℃/95℃下反应2h/3h/4h，然后加入3～15质量份的亲水扩链剂、1～8质量份的小分子扩链剂、0.5～5质量份的交联剂和0.1～1质量份的催化剂，55～75℃下继续反应2-3h，得到聚氨酯预聚体。
在一具体实施例中，步骤S2中的聚醚多元醇可以是聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇中的一种或多种的组合，例如可以是聚丙二醇，又例如可以是聚四氢呋喃二醇，又例如可以是聚丙二醇和聚四氢呋喃二醇的混合物等。
在一具体实施例中，步骤S2中的多异氰酸酯可以是异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6己基二异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或者多种的组合，例如可以是异氟尔酮二异氰酸酯，又例如可以是二环己基甲烷二异氰酸酯，又例如可以是异氟尔酮二异氰酸酯和1,6己基二异氰酸酯的混合物等。
在一具体实施例中，步骤S2中的亲水扩链剂可以是二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或者多种的组合，例如可以是二羟甲基丙酸，又例如可以是二羟甲基丙酸和二羟甲基丁酸的混合物，又例如可以是二羟甲基丁酸等。
在一具体实施例中，步骤S2中的小分子扩链剂可以是1,4丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇中的一种或多种的组合，例如可以是1,4丁二醇，又例如可以是1,4丁二醇和乙二醇的混合物，又例如可以是1,4丁二醇、乙二醇和甲基丙二醇的混合物等。
在一具体实施例中，步骤S2中的交联剂可以是三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘油中的一种或多种的组合，例如可以是三羟甲基丙烷，又例如可以是季戊四醇，又例如可以是三羟甲基丙烷和季戊四醇的混合物等。
在一具体实施例中，步骤S2中的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋中的一种或多种的组合，例如可以是二月桂酸二丁基锡，又例如可以是有机铋，又例如可以是二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡的混合物等。
步骤S3中，聚氨酯乳液的具体制备过程可以是：在步骤S2得到的聚氨酯预聚体中加入步骤S1得到的改性纳米HNT-Fe3O4，55～75℃下反应0.5～2h，然后降温至35～45℃并加入5～15质量份的中和剂进行中和反应，中和剂例如可以是三乙胺，中和反应的时间例如可以是1～10分钟，随后出料至乳化桶中，在高速剪切作用下加入200～400质量份的冰水混合物进行乳化，得到改性聚氨酯乳液。
步骤S4中，磁性聚氨酯水凝胶的具体制备过程可以是：在步骤S3制得的聚氨酯乳液中，加入80～150质量份的丙烯酰胺、2～5质量份的一缩二乙二醇双酯和0.1～1质量份的过硫酸铵，搅拌后升温至65～85℃反应2～5h，反应完毕后将产物真空干燥至恒重，即得磁性聚氨酯水凝胶。
下面列举一些实施例具体介绍本发明。
实施例1
(1)称取0.55g的埃洛石和100g的去离子水置入容器中，在室温下超声分散15min，然后向容器中加入0.15g氯化铁与0.1g硫酸亚铁，65℃下机械搅拌2h，使铁离子吸附到埃洛石上，然后向容器中加入5.5g氨水(浓度为25％)反应0.5h，待其沉淀后离心，用蒸馏水反复洗涤，并于60℃下真空干燥12h，即得改性纳米HNT-Fe3O4。
(2)称取60g聚丙二醇和55g异氟尔酮二异氰酸酯于另一容器中并混合均匀，缓慢升温至90℃下反应3h；然后降温至85℃，加入4.3g二羟甲基丙酸、1g 1,4丁二醇、3.12g三羟甲基丙烷和0.4g二月桂酸二丁基锡并搅拌反应3h，得到聚氨酯预聚体。
(3)向聚氨酯预聚体中加入改性纳米HNT-Fe3O4并在60℃下反应0.5h，随后降温至35℃并加入3.1g中和剂三乙胺，中和反应1分钟后出料至乳化桶中，在高速剪切作用下加入280g冰水混合物进行剪切乳化，得到改性聚氨酯乳液。
(4)将制得的改性聚氨酯乳液倒入反应装置中，加入100g丙烯酰胺、2.8g一缩二乙二醇双酯和0.32g过硫酸铵并搅拌0.5h，然后升温至70℃反应2.5h，将其产物真空干燥至恒重，即得磁性聚氨酯水凝胶。
实施例2
(1)称取0.55g的埃洛石和100g的去离子水置入容器中，在室温下超声分散15min，然后向容器中加入0.15g氯化铁与0.1g硫酸亚铁，65℃下机械搅拌2h，使铁离子吸附到埃洛石上，然后向容器中加入5.5g氨水(浓度为25％)反应0.5h，待其沉淀后离心，用蒸馏水反复洗涤，并于60℃下真空干燥12h，即得改性纳米HNT-Fe3O4。
(2)称取75g聚四氢呋喃二醇和55g异氟尔酮二异氰酸酯于另一容器中并混合均匀，缓慢升温至90℃下反应3h；然后降温至85℃，加入4.3g二羟甲基丙酸、1g 1,4丁二醇、3.12g三羟甲基丙烷和0.4g二月桂酸二丁基锡并搅拌反应3h，得到聚氨酯预聚体。
(3)向聚氨酯预聚体中加入改性纳米HNT-Fe3O4并在60℃下反应0.5h，随后降温至35℃并加入3.1g中和剂三乙胺，中和反应1分钟后出料至乳化桶中，在高速剪切作用下加入300g冰水混合物进行剪切乳化，得到改性聚氨酯乳液。
(4)将制得的改性聚氨酯乳液倒入反应装置中，加入120g丙烯酰胺、3g一缩二乙二醇双酯和0.35g过硫酸铵并搅拌0.5h，然后升温至70℃反应2.5h，将其产物真空干燥至恒重，即得磁性聚氨酯水凝胶。
实施例3
(1)称取0.55g的埃洛石和100g的去离子水置入容器中，在室温下超声分散15min，然后向容器中加入0.15g氯化铁与0.1g硫酸亚铁，65℃下机械搅拌2h，使铁离子吸附到埃洛石上，然后向容器中加入5.5g氨水(浓度为25％)反应0.5h，待其沉淀后离心，用蒸馏水反复洗涤，并于60℃下真空干燥12h，即得改性纳米HNT-Fe3O4。
(2)称取45g聚四氢呋喃二醇、25g聚丙二醇和55g异氟尔酮二异氰酸酯于另一容器中并混合均匀，缓慢升温至90℃下反应3h；然后降温至85℃，加入4.5g二羟甲基丙酸、1g 1,4丁二醇、3.5g三羟甲基丙烷和0.4g二月桂酸二丁基锡并搅拌反应3h，得到聚氨酯预聚体。
(3)向聚氨酯预聚体中加入改性纳米HNT-Fe3O4并在60℃下反应0.5h，随后降温至35℃并加入3.1g中和剂三乙胺，中和反应1分钟后出料至乳化桶中，在高速剪切作用下加入300g冰水混合物进行剪切乳化，得到改性聚氨酯乳液。
(4)将制得的改性聚氨酯乳液倒入反应装置中，加入120g丙烯酰胺、3g一缩二乙二醇双酯和0.35g过硫酸铵并搅拌0.5h，然后升温至70℃反应2.5h，将其产物真空干燥至恒重，即得磁性聚氨酯水凝胶。
对比例1
(1)称取45g的聚四氢呋喃二醇、25g的聚丙二醇和55g的异氟尔酮二异氰酸酯于容器中混合均匀，缓慢升温至90℃下反应3h；然后降温至85℃，加入4.5g二羟甲基丙酸、1g 1,4丁二醇、3.5g三羟甲基丙烷和0.4g二月桂酸二丁基锡并搅拌反应3h，得到聚氨酯预聚体。
(2)随后将聚氨酯预聚体降温至35℃并加入3.1g中和剂三乙胺，中和反应1分钟后出料至乳化桶中，在高速剪切作用下加入300g冰水混合物进行剪切乳化，得到改性聚氨酯乳液。
(3)将制得的改性聚氨酯乳液倒入反应装置中，加入120g丙烯酰胺、3g一缩二乙二醇双酯和0.35g过硫酸铵并搅拌0.5h，然后升温至70℃反应2.5h，将其产物真空干燥至恒重，即得磁性聚氨酯水凝胶。
对比例2
(1)称取80g丙烯酰胺、3g一缩二乙二醇双酯、0.35g过硫酸铵和450g去离子水于容器中并搅拌0.5h，然后升温至70℃反应2.5h，将其产物真空干燥至恒重，即得聚丙烯酰胺水凝胶。
取上述实施例1-3及对比例1-2的产物样品，进行水凝胶平衡溶胀率(SR)和重金属离子(Cu2+)去除率的性能测试，测试方法如下。
水凝胶平衡溶胀率(SR)：将处理好的水凝胶样品称重，记录此时水凝胶样品的重量为m0；水凝胶样品在一定温度下至少保持规定时间后，用滤纸拭干水凝胶表面带出的水分，记录此时水凝胶样品的质量(m1)，按下式计算SR：SR＝(m1-m0)/m0，测试所得各样品的溶胀率随时间的变化关系如图1所示。
重金属离子(Cu2+)去除率：取0.2g水凝胶样品，置于浓度为1％的Cu(NO3)2溶液中，静置规定时间后，使用原子发射光谱仪检测剩余Gu2+浓度，并计算Gu2+的去除率，测试所得各样品对Gu2+的去除率随时间的变化关系如图2所示。
由图1、图2的测试数据可知，在水性聚氨酯水凝胶中引入改性纳米HNT-Fe3O4，明显提高了水凝胶对重金属的吸附能力；同时，通过以乳液聚合的方法，将丙烯酰胺在水性聚氨酯中聚合，形成聚丙烯酰胺网络与聚氨酯网络互穿的结构，使得水凝胶的溶胀性能得到提高的同时，也进一步提高了水凝胶对重金属的吸附能力。
以上，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也因当视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许变动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，包括5～15质量份的改性纳米HNT-Fe3O4、40～80质量份的多异氰酸酯和50～100质量份的聚醚多元醇。
2.根据权利要求1所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，还包括丙烯酰胺，所述丙烯酰胺的质量份为80～150份。
3.根据权利要求2所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，还包括如下质量份的组分：
Figure FDA0003109664970000011
4.根据权利要求1所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇中的一种或多种的组合；所述多异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6己基二异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求3所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种或多种的组合；所述小分子扩链剂为1,4丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求3所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，所述交联剂为三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘油中的一种或多种的组合。
7.根据权利要求3所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋中的一种或多种的组合。
8.根据权利要求1所述的磁性聚氨酯水凝胶，其特征在于，所述改性纳米HNT-Fe3O4包括如下质量份的组分：埃洛石0.1～1份，氯化铁0.1～1份，硫酸亚铁0.1～1份，氨水5～10份。
9.一种磁性聚氨酯水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1改性纳米HNT-Fe3O4的制备：将埃洛石加入去离子水中，室温下超声分散后添加氯化铁和硫酸亚铁，加热搅拌使铁离子吸附到埃洛石上，加入氨水反应并沉淀后离心，用蒸馏水反复洗涤并真空干燥得改性纳米HNT-Fe3O4。
S2聚氨酯预聚体的制备：将聚醚多元醇、多异氰酸酯混合均匀，反应2～3h后加入亲水扩链剂、小分子扩链剂、交联剂和催化剂，继续反应2-3h，得到聚氨酯预聚体；
S3聚氨酯乳液的制备：在得到的聚氨酯预聚体中加入改性纳米HNT-Fe3O4，反应0.5-1.5h后加入中和剂，中和反应后加入冰水混合乳化，得到改性聚氨酯乳液；
S4磁性聚氨酯水凝胶的制备：在制得的聚氨酯乳液中，加入丙烯酰胺、一缩二乙二醇双酯和过硫酸铵，搅拌反应后真空干燥，即得磁性聚氨酯水凝胶。
10.根据权利要求1-8所述的磁性聚氨酯水凝胶的应用，其特征在于，所述磁性聚氨酯水凝胶用于吸附重金属离子。
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