專利名稱：多功能高分子固沙植被復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固沙植被材料及其制備方法，具體涉及一種用于荒漠化土地治理的多功能、高分子與固沙植被復(fù)合材料及其制備方法。
①高分子與化學(xué)材料荒漠化土地的固定技術(shù)。采用的高分子材料，分子量很大，往往高達(dá)上千到上百萬以上，加水易形成膠體，一般而言分子鏈越長，粘結(jié)力越大，固沙植被作用就更強(qiáng)，可利用其具大的分子鏈形成巨大網(wǎng)絡(luò)，使分散的無結(jié)構(gòu)的沙土，形成有一定剛性或彈性不易破碎的穩(wěn)定體，從而達(dá)到穩(wěn)定沙地的目的。常見的高分子材料如聚丙烯酰胺(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯乳液(PVAc)、水解聚丙烯(HPAN)、聚脲甲醛樹脂、聚胺脂等等，用以上方法與材料雖然可以固定荒漠化土地，改良荒漠化土地，但不能為荒漠化土地提供物植生長所需的營養(yǎng)，儲(chǔ)水效果較差，而且需要復(fù)雜的噴灑程序與噴灑技術(shù)及設(shè)備。
②石油瀝青治沙技術(shù)。采用渣油、瀝青及乳化瀝青噴灑在荒漠化土地表面，使之形成一層非連續(xù)固結(jié)層，經(jīng)蒸發(fā)后逐漸變硬，可保護(hù)土地免遭風(fēng)蝕，但它成本高，需要復(fù)雜的噴灑技術(shù)，石油的分解物可能會(huì)造成新的環(huán)境污染。
③高分子吸水劑改良荒漠化土地技術(shù)。利用高分子吸水劑，吸水量大(最大可達(dá)數(shù)百倍，數(shù)千倍)，保水能力強(qiáng)，加壓時(shí)也不脫水，在自然條件下難以蒸發(fā)，保水時(shí)間長，能有效的利水用水分，是土壤中的“分子水庫”，下雨就大量吸收水份保存起來，當(dāng)缺水(或干旱)時(shí)，小水庫的水就不斷放出來，使植物發(fā)育、生長，這種吸水性樹脂，可以反復(fù)吸水——放水，故吸水劑能與土壤良好地混合，改變土壤的空隙分布。但它沒有解決土地肥力的問題，雖然有一些資料報(bào)道，有人將高分子吸水劑與肥料混合使用來解決以上缺點(diǎn)，因是物理滲合，所以使用時(shí)肥料流失嚴(yán)重，利用率不高，肥料滲入地下可能污染了地下水源，又產(chǎn)生新的污染問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是多功能高分子固沙植被復(fù)合材料，其特征是它主要由高分子吸水劑、改性劑、高分子化肥、高分子粘合劑組成，其各組份所占總重量百分比為高分子吸水劑粉末、粒度為200～300目 15～25改性劑 粉末、粒度為200～300目 5～15高分子化肥 粉末、粒度為200～300目 15～25高分子粘合劑45～55所述的高分子吸水劑為淀粉系高分子吸水劑、纖維素系高分子吸水劑、蛋白質(zhì)系高分子吸水劑、合成系高分子吸水劑，它們可單獨(dú)使用，也可數(shù)種組合使用；所述的高分子化肥為高分子化肥類型，可單獨(dú)使用，也可數(shù)種組合使用；所述的高分子粘合劑為聚氨酯類型，主要原料為聚醚多元醇類，通常要求高活性聚氧化烯烴醚分子量在4500～6500，含伯羥基量占總羥基數(shù)的40～85％；所述的改性劑為植物吸水劑。
其各組份所占總重量最佳百分比為高分子吸水劑粉末、粒度為200～300目 20改性劑 粉末、粒度為200～300目 10高分子化肥 粉末、粒度為200～300目 20高分子粘合劑50。
所述的高分子化肥為高聚脲甲醛、聚亞異丁基二脲。
所述的改性劑為魔芋粉，粒度100～400目。
所述的高分子粘合劑為聚醚多元醇系、TDI。
多功能高分子固沙植被復(fù)合材料的制備方法，其特征是主要采用高分子吸水劑、高分子化肥、改性劑、高分子粘合劑，利用高分子粘合劑，將粉體的高分子吸水劑、高分子化肥、改性劑有機(jī)地復(fù)合，在室溫混合后，在模具內(nèi)發(fā)泡(溫度為100～120℃)成型。
所述的混合復(fù)合發(fā)泡成型為粒狀、片狀、條狀制品。
所述的多功能高分子固沙植被復(fù)合材料的制備方法，其具體步驟為a、組合聚醚的配制，按比例稱取聚醚或單獨(dú)選用聚醚，分別依次加入定量的水，催化劑(辛酸亞錫、三乙酸胺)，硅油均勻攪拌10min；b、將足量的TDI加入(a)配制液體中，攪拌均勻后，加入高分子吸水劑、改性劑、高分子化肥，繼續(xù)攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具內(nèi)，模具根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)計(jì)，使泡沫充滿模具，再放進(jìn)100~120℃燒箱內(nèi)熟化2小時(shí)，冷卻后模壓成粒狀、片狀、條狀成品。
采用高分子吸水劑作為保水、儲(chǔ)水材料，高分子化肥聚脲甲醛樹脂作為高分子化肥材料，通過使用高分子粘合劑及其他材料，以高分子互穿網(wǎng)絡(luò)的形式，將兩種功能高分子材料有機(jī)地結(jié)合在一起，形成多功能高分子固沙植被復(fù)合材料，該材料即能吸水、保水，不但具有緩釋化肥，能提高化肥效率，減少化肥污染的功能及連接土壤團(tuán)粒的功能，是一種新型的固沙植被材料。
本發(fā)明主要采用高分子吸水劑、高分子化肥、改性劑、高分子粘合劑、混合復(fù)合發(fā)泡成型，可生產(chǎn)出吸水性好，化肥緩釋性好，荒漠化土地固沙值被材料。另外，該材料還能作為非荒漠化地區(qū)的農(nóng)、林、牧、園藝等植物用營養(yǎng)材料。
淀粉系高分子吸水劑淀粉接枝丙烯腈類高分子吸水劑淀粉接枝丙烯酸類高分子吸水劑淀粉接枝丙烯酰胺高分子吸水劑淀粉接枝丙烯酸脂類高分子吸水劑淀粉接枝其它類型的高分子吸水劑纖維素系高分子吸水劑纖維素接枝丙烯酸類高分子吸水劑纖維素接枝丙烯酰胺類高分子吸水劑纖維素接枝烯腈類高分子吸水劑纖維素/醋酸乙烯酯接枝共聚高分子吸水劑纖維素/多種單體接枝共聚高分子吸水劑蛋白質(zhì)系高分子吸水劑絲蛋白質(zhì)生物高分子吸水劑蠶絲接枝生物高分子吸水劑酪素蛋白接枝共聚高分子吸水劑天然高分子化合物及其分生物素高分子與吸水劑合成系高分子吸水劑聚丙烯酸類高分子吸水劑聚乙烯醇類高分子吸水劑聚丙烯腈類高分子吸水劑聚丙烯酰胺類高分子吸水劑聚氧化烯烴類高分子吸水劑聚乙二醇類高分子吸水劑聚雜雙環(huán)化合物高分子吸水劑②高分子化肥，可選用的高分子化肥類型，可單獨(dú)使用，也可數(shù)種組合使用。
1)聚脲甲醛 2)聚亞異丁基二脲③高分子粘合劑為聚氨酯類型，主要原料為聚醚多元醇類，通常要求高活性聚氧化烯烴醚分子量在4500～6500，含伯羥基量占總羥基數(shù)的40～85％。
如聚醚三元醇PPG5613 工業(yè) ARCO化學(xué)公司聚醚N330 工業(yè) 金陵石化公司聚醚 Propylan 1Lankro公司聚醚 Propylan 3Lankro公司以上原料既可單獨(dú)使用，也可以組合使用。
a、催化劑的選擇，選用有機(jī)錫與叔胺類，兩者復(fù)合使用協(xié)同作用較好。
有機(jī)錫類二丁基錫二月桂酸酯 辛酸亞錫叔胺類三乙醇胺 環(huán)己胺 三亞乙基二胺 四甲基丁二胺b、泡沫穩(wěn)定劑硅油，硅油L520c、發(fā)泡劑純凈水④改性劑，主要用于復(fù)合材料的性能改造，使之容易加工成型，選用植物吸水劑，魔芋粉。
優(yōu)先選擇的成分范圍高分子吸水劑粉末、粒度為200～300目 20％(重量)改性劑 粉末、粒度為200～300目 10％(重量)高分子化肥 粉末、粒度為200～300目 20％(重量)高分子粘合劑50％(重量)其中，聚醚多元醇 60％TDI 35％催化劑 辛酸亞錫 0.05～0.1％三亞乙基二胺 0.3～0.5％發(fā)泡劑 水 1～3％泡沫穩(wěn)定劑 硅油 0.5～1％如
圖1所示，多功能高分子固沙植被復(fù)合材料的制備方法，其特征是主要采用高分子吸水劑、高分子化肥、改性劑、高分子粘合劑，利用高分子粘合劑，將粉體的高分子吸水劑、高分子化肥、改性劑有機(jī)地復(fù)合，在室溫混合后，在模具內(nèi)發(fā)泡(溫度為100～120℃)成型。
復(fù)合材料的制備方法a、組合聚醚的配制，按比例稱取聚醚或單獨(dú)選用聚醚，分別依次加入定量的水，催化劑(辛酸亞錫、三乙酸胺)，硅油均勻攪拌10min。
b、將足量的TDI加入(a)配制液體中，攪拌均勻后，加入高分子吸水劑、改性劑、高分子化肥，繼續(xù)攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具內(nèi)，模具根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)計(jì)，使泡沫充滿模具，再放進(jìn)100～120℃燒箱內(nèi)熟化2小時(shí)，冷卻后模壓成粒狀、片狀、條狀成品。
實(shí)例 試樣1#、2#、3#、4#、5#的配方1#試樣高分子吸水劑①纖維素系羧甲基纖維素接枝丙烯酸鈉鹽高分子吸水劑 20g②合成系聚丙烯酸鹽高分子吸水劑10g粉末粒度200目改性劑魔芋粉粉末粒度200目10g高分子化肥聚脲甲醛 粉末粒度200目10g高分子粘結(jié)劑聚醚三元醇 PPG5613 羥值約56mg KOH/g 工業(yè)級(jí)，30gTDI 18g辛酸亞錫0.05g三亞乙基二胺0.1g水 1.5g硅油0.5g2#試樣高分子吸水劑①纖維素系羧甲基纖維素接枝丙烯酸鈉鹽高分子吸水劑 18g②淀粉系淀粉接枝聚丙烯酸高分子吸水劑 7g粉末粒度200目改性劑魔芋粉粉末粒度200目10g高分子化肥聚脲甲醛 粉末粒度200目15g高分子粘結(jié)劑聚醚三元醇 PPG5613 羥值約56mgKOH/g 工業(yè)級(jí)，30gTDI 18g辛酸亞錫 0.05g三亞乙基二胺 0.1g水 1.5g硅油 0.5g3#試樣高分子吸水劑①纖維素系羧甲基纖維素接枝醋酸乙烯酯高分子吸水劑 10g
②淀粉系淀粉接枝丙烯睛高分子吸水劑 10g粉末粒度200目改性劑魔芋粉粉末粒度200目10g高分子化肥聚脲甲醛 粉末粒度200目20g高分子粘結(jié)劑聚醚三元醇 PPG5613 羥值約56mg KOH/g 工業(yè)級(jí)，30gTDI 18g辛酸亞錫 0.05g三亞乙基二胺 0.1g水 1.5g硅油 0.5g4#試樣高分子吸水劑 ①合成系改性聚乙烯醇高分子吸水劑10g②合成系聚丙烯酸鹽高分子吸水劑 5g粉末粒度200目改性劑魔芋粉粉末粒度200目10g高分子化肥聚亞異丁二脲 粉末粒度200目25g高分子粘結(jié)劑聚醚三元醇 PPG5613 羥值約56mg KOH/g 工業(yè)級(jí)，30gTDI 18g辛酸亞錫 0.05g三亞乙基二胺 0.1g水1.5g硅油 0.5g5#試樣高分子吸水劑 ①合成系改性聚乙烯醇高分子吸水劑 8g②纖維素系纖維素黃原酸鹽高分子吸水劑 2g粉末粒度200目改性劑魔芋粉粉末粒度200目10g高分子化肥聚亞異丁二脲 粉末粒度200目30g高分子粘結(jié)劑
聚醚三元醇 PPG5613 羥值約56mgKOH/g 工業(yè)級(jí)，30gTDI 18g辛酸亞錫 0.05g三亞乙基二胺 0.1g水 1.5g硅油 0.5g實(shí)例 試樣1#、2#、3#、4#、5#的制造方法(a)取30g聚醚PPG5613，分別依次加入1.5g水、0.05g辛酸亞錫、0.1g三亞乙基二胺、0.5g硅油，均勻攪拌10分鐘。再將18gTDI加入(a)配制的液體中，攪拌均勻，約15秒后，分別加入上述實(shí)例中的試樣1#～5#的高分子吸水劑、高分子化肥、改性劑等繼續(xù)攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具100mm×100mm×100mm，使泡沫充滿模具后，再放入100～120℃烘箱內(nèi)熟化2小時(shí)，冷卻后模壓成粒狀。
表1 1#～5#試樣吸水率的測試值(室溫25℃水中24小時(shí))
表2 1#～5#試樣放入室溫(25℃)水中，氮的釋放率(累積量％)測試值
以上材料除了作為固沙植被材料以外，還可以作為非荒漠化地區(qū)的農(nóng)、林、牧、園藝等植物用營養(yǎng)材料，可以節(jié)水抗旱，緩釋化肥，減少化肥對(duì)地下水的污染，改良土壤保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
權(quán)利要求
1.多功能高分子固沙植被復(fù)合材料，其特征是它主要由高分子吸水劑、改性劑、高分子化肥、高分子粘合劑組成，其各組份所占總重量百分比為高分子吸水劑 粉末、粒度為200～300目 15～25改性劑粉末、粒度為200～300目 5～15高分子化肥粉末、粒度為200～300目 15～25高分子粘合劑 45～55所述的高分子吸水劑為淀粉系高分子吸水劑、纖維素系高分子吸水劑、蛋白質(zhì)系高分子吸水劑、合成系高分子吸水劑，它們可單獨(dú)使用，也可數(shù)種組合使用；所述的高分子化肥為高分子化肥類型，可單獨(dú)使用，也可數(shù)種組合使用；所述的高分子粘合劑為聚氨酯類型，主要原料為聚醚多元醇類，通常要求高活性聚氧化烯烴醚分子量在4500～6500，含伯羥基量占總羥基數(shù)的40～85％；所述的改性劑為植物吸水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高分子固沙植被復(fù)合材料，其特征是其各組份所占總重量最佳百分比為高分子吸水劑 粉末、粒度為200～300目 20改性劑 粉末、粒度為200～300目 10高分子化肥 粉末、粒度為200～300目 20高分子粘合劑 50。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高分子固沙植被復(fù)合材料，其特征是所述的高分子化肥為高聚脲甲醛、聚亞異丁基二脲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高分子固沙植被復(fù)合材料，其特征是所述的改性劑為魔芋粉，粒度100～400目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高分子固沙植被復(fù)合材料，其特征是所述的高分子粘合劑為聚醚多元醇系、TDI。
6.多功能高分子固沙植被復(fù)合材料的制備方法，其特征是主要采用高分子吸水劑、高分子化肥、改性劑、高分子粘合劑，利用高分子粘合劑，將粉體的高分子吸水劑、高分子化肥、改性劑有機(jī)地復(fù)合，在室溫混合后，在模具內(nèi)發(fā)泡(溫度為100～120℃)成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多功能高分子固沙植被復(fù)合材料的制備方法，其特征是所述的混合復(fù)合發(fā)泡成型為粒狀、片狀、條狀制品。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多功能高分子固沙植被復(fù)合材料的制備方法，其特征是所述的多功能高分子固沙植被復(fù)合材料的制備方法，其具體步驟為a、組合聚醚的配制，按比例稱取聚醚或單獨(dú)選用聚醚，分別依次加入定量的水，催化劑(辛酸亞錫、三乙酸胺)，硅油均勻攪拌10min；b、將足量的TDI加入(a)配制液體中，攪拌均勻后，加入高分子吸水劑、改性劑、高分子化肥，繼續(xù)攪拌，待液體物料發(fā)白后，迅速將液體倒入預(yù)先準(zhǔn)備好的模具內(nèi)，模具根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)計(jì)，使泡沫充滿模具，再放進(jìn)100～120℃燒箱內(nèi)熟化2小時(shí)，冷卻后模壓成粒狀、片狀、條狀成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固沙植被材料及其制備方法。多功能高分子固沙植被復(fù)合材料，其特征是它主要由高分子吸水劑、改性劑、高分子化肥、高分子粘合劑組成，多功能高分子固沙植被復(fù)合材料的制備方法，其特征是主要采用高分子吸水劑、高分子化肥、改性劑、高分子粘合劑，利用高分子粘合劑，將粉體的高分子吸水劑、高分子化肥、改性劑有機(jī)地復(fù)合，在室溫混合后，在模具內(nèi)發(fā)泡(溫度為100～120℃)成型。本發(fā)明具有吸水性好、化肥緩釋性好，是一種荒漠化土地固沙植被材料。另外，該材料還能作為非荒漠化地區(qū)的農(nóng)、林、牧、園藝等植物用營養(yǎng)材料。
文檔編號(hào)C09K17/14GK1431275SQ0311849
公開日2003年7月23日 申請(qǐng)日期2003年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月21日
發(fā)明者王勇, 汪水平, 曾黎明, 萬濤 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)