專利名稱：一種可生物降解的防水人工浮島材料的制作方法
技術領域：
本發明屬防水和水污染治理新材料開發領域，產品涉及人造板或類似材料的加工技術，同時涉及農作物秸稈加工利用技術。
背景技術：
近年來，隨著人們對環境問題的越來越關心，周圍的自然環境、特別是水邊的自然景觀狀況也越來越受到重視，在此背景下，不光是水的凈化，人們對創造多樣性生態系統的人工浮島技術也寄予了很大希望。人工浮島的主要機能可以歸納為四個方面1.水質凈化；2.創造生物(鳥類、魚類)的生息空間；3.改善景觀；4.消波效果，人工浮島可對岸基構成保護作用。
因此，人工浮島技術目前在水位波動大的水庫，或因波浪的原因難以恢復岸邊水生植物帶的湖沼，或是在有景觀要求的池塘等閉鎖性水域得到廣泛的應用。
在人工浮島的漂浮載體和基質的選材上，國內外所使用的主流材質，通常都是木材、竹子、聚苯乙烯、聚氨酯發泡材料或海綿等天然材料或高分子有機合成材料。
人工浮島根據不同需要可以分成干式和濕式兩種。干式浮島因植物與水體不直接接觸，可以栽培大型的木本、園藝植物，通過不同木本的組合，構成良好的鳥類生息場所，同時也美化了景觀；水體和植物直接接觸的即為濕式人工浮島，濕式人工浮島又可分為有框架和無框架兩種。有框架的濕式浮島，其框架一般可以用木材、竹子、纖維強化塑料、不銹鋼加發泡聚苯乙烯、特殊發泡聚苯乙烯加特殊合成樹脂、鹽化乙烯合成樹脂、混凝土等材料制作。無框架濕式浮島一般可用椰子纖維編織而成，由于邊緣較為柔和，不怕相互間的撞擊和對岸基損害，耐久性也較好。也有用合成纖維作植物的基盤，然后用合成樹脂包裹、固定成無框架濕式浮島的工程實例。
由于價格低廉、來源豐富，目前人工浮島的漂浮載體大量使用聚苯乙烯泡沫材料。但聚苯乙烯泡沫在受熱時會析出有毒物質，長期放置在水體中，對接觸水體的人以及水生生物的健康存在很大的危害。聚苯乙烯泡沫在自然環境中，即使經過數百年，也無法被生物分解、參加生物循環，從而成為新的污染源。
近些年，一些公司研究采用親自然的材料如椰殼、陶粒等作為作浮島漂浮材料。但是，受資源和成本的限制，全面推廣困難較多。因此，研制和生產低成本、使用方便、可生物降解的人工浮島材料具有現實的環保意義，而農業有機廢棄物的再利用正適應了這一要求。
現在，采用淀粉、纖維素、殼聚糖以及魔芋葡甘聚糖等天然高分子為主要原料研制可生物降解的片材、粒料和膜材料等課題，已被世界許多國家列為降解塑料領域的研究重點。美國Warner&Lambert公司在1995年宣稱通過對淀粉的異構化研制出w(淀粉)＞90％可生物降解聚合物。之后，美國伊利諾斯州大學的科研人員開發一種全新的生物降解材料——玉米塑料；日本也研究出以改性淀粉、魔芋精粉為原料的優良膜材料。我國的滕翠青等2002年采用廉價的秸稈為增強材料，以淀粉為基體材料，通過模壓成型制備出一次性可生物降解花盆；吳俊等2001年以干法改性淀粉為主要原料，通過由V(甘油)∶V(乙二醇)＝1∶2組成的復合增塑劑的增塑，添加增強劑PX和增溶劑EAA，共混后可研制出淀粉基熱塑性生物降解塑料。研究表明，該塑料中w(改性淀粉)＝50％～70％，其他添加成分也均可生物降解，具有良好的機械性能。
近幾年用轉基因植物生產生物可降解塑料的研究不少，聚β-羥基丁酸(PHB)、蛛絲蛋白等都屬于生物可降解塑料，有著廣闊的應用前景。盡管用轉基因植物來生產生物可降解塑料已經取得了很大的進展，但轉基因植物中合成的生物可降解塑料含量還是很低，遠沒有達到商業化生產的要求，并且還存在著一系列的不利于植物生長的副作用。
目前，絕大部分以木材為主要原料的人造板材料，僅僅適合在干燥的環境中使用，一旦放置在水體中，就會很快發生嚴重的形變甚至腐爛；而非木質材料成型的人造板，即使在潮氣很重的環境中也容易產生形變。因此，現有的人造板產品，也不能滿足日益增長的水環境治理材料的需要。
因此，盡快開發和研究新型的、適合在水體中使用、安全性好、易于推廣的人工浮島介質材料，是目前十分迫切的課題。
發明內容
本發明的目的是，為了滿足在水環境的整治、美化工程中，對人工浮島漂浮載體和基質材料的特殊要求，開發一種以農作物廢棄物——秸稈為主要原料制成的可生物降解的防水人工浮島材料。
本發明的技術解決方案為以農作物廢棄物——麥秸稈、稻草為主要原料，通過對現有人造板生產技術中的膠粘劑配方選擇、添加劑的選擇和材料的前處理等方面進行改進，制成一種新型的可生物降解的防水人工浮島材料，其特征是a.采用馬來酸酐作為原料的脫脂劑；b.采用桐油或聚氨酯防水涂料作為防水劑；c.采用二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)為膠粘劑；為了提高成品的強度，還可在面層和芯層材料中加入適量的石灰或水泥作增塑劑。
四
圖1為可生物降解的防水人工浮島材料的組坯結構示意圖。圖中(1)為面層，由農業有機廢棄物短秸稈(約1～3cm長)混合施膠后鋪裝構成；(2)為芯層，由農業有機廢棄物碎料混合施膠后鋪裝構成。
五具體實施例方式
實施例1將稻草桿和麥秸稈分別用重量百分比為5～15％的馬來酸酐(化學純)水溶液攪動浸泡8～24小時；撈出、風干，在103±2℃的條件下干燥至含水率≤8％。采用粉碎機將稻草桿粉碎至碎料，細至可以通過10～20目篩；采用剪切機將麥秸稈剪切成1～3cm長的短秸稈。
將1kg短麥秸稈投入攪拌機中，按麥桿的重量計加入5～10％的桐油(工業級)，充分攪拌均勻后，按麥桿的重量計再加入3％～5％的二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)(化學純)；充分攪拌后，轉出備用。
將5kg的稻草碎料投入攪拌機中，按稻草碎料的重量計加入3％～5％的桐油，充分攪拌均勻后，再按稻草碎料的重量計加入5％～10％的二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)，充分攪拌后，轉出備用。
將施膠后的短麥秸稈鋪裝為板坯面層(1)，施膠后的稻草碎料鋪裝為板坯芯層(2)，用預壓機預壓后轉至熱壓機中熱壓，熱壓工藝參數分別為熱壓溫度160～180℃；熱壓壓力單位壓力5～8MPa；熱壓時間20～45s/mm。熱壓完成后經冷卻、裁邊、打磨，即可得到可生物降解的防水人工浮島材料成品。
實施例2為了提高成品的強度，干燥后的原料在與桐油相混時，可同時添加重量百分比為2～5％的粉狀干石灰或水泥作增塑劑。
其余同實施例1。
實施例3如實施例1所述，桐油可用等量的雙組分瀝青改性聚氨酯防水涂料(參考標準JC500-1992《聚氨酯防水涂料》)替代。
本發明提供的可生物降解的防水人工浮島材料，其主要物理性能指標如下1.厚度0.50～150mm2.密度0.40～0.95g/cm33.24小時浸水膨脹率2％～10％4.內結合強度 ≥0.60MPa由于本發明提供的可生物降解的防水人工浮島材料，其主要原料稻草桿和麥秸稈為天然可生物降解材料，因此，作為水環境整治、美化工程中構建人工浮島使用的人工漂浮載體和基質，不僅強度高、防水性能好，且避免了對水體和環境所造成的污染。
權利要求
1.一種以農作物廢棄物——麥秸稈、稻草為主要原料制成的可生物降解的防水人工浮島材料，由面層(1)和芯層(2)構成，其特征是a.采用馬來酸酐作為原料的脫脂劑；b.采用桐油或聚氨酯防水涂料作為防水劑；c.采用二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)為膠粘劑；
2.如權利要求1所述的可生物降解的防水人工浮島材料，其特征是面層(1)使用切斷的短麥秸稈，芯層(2)使用粉碎的稻草。
3.如權利要求1所述的可生物降解的防水人工浮島材料，用馬來酸酐為原料的脫脂劑，其特征是對麥秸稈、稻草進行脫脂浸泡時，其水溶液的重量百分比濃度為5％～15％，攪動浸泡時間為8～24小時。
4.如權利要求1所述的可生物降解的防水人工浮島材料，用桐油或聚氨酯防水涂料為成品的防水劑，其特征是制備面層(1)時，脫脂、干燥、切斷后的麥秸稈中加入按重量計為5％～10％的桐油或聚氨酯防水涂料；制備芯層(2)時，脫脂、干燥、粉碎后的稻草中加入按重量計為3％～5％的桐油或聚氨酯防水涂料。
5.如權利要求1所述的可生物降解的防水人工浮島材料，用二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)為膠粘劑為材料的膠粘劑，其特征是制備面層(1)時，脫脂、干燥后的麥秸稈中加入按重量計為3％～5％的二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)；制備芯層(2)時，脫脂、干燥后的稻草中加入按重量計為5％～10％的二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)。
6.如權利要求1所述的可生物降解的防水人工浮島材料，其特征是在面層和芯層材料中可加入重量百分比為2～5％的粉狀干石灰或水泥作增塑劑。
全文摘要
一種以農作物廢棄物——麥秸稈、稻草為主要原料制成的可生物降解的防水人工浮島材料，其特征是采用馬來酸酐作為脫脂劑，桐油或聚氨酯防水涂料作為防水劑，二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)為膠粘劑，石灰、水泥為增塑劑，經鋪裝、熱壓后制成。是一種新型的、適合在水體中使用、安全性好、易于推廣的人工浮島介質材料。
文檔編號C02F3/00GK1810678SQ20061003845
公開日2006年8月2日 申請日期2006年2月23日 優先權日2006年2月23日
發明者楊林章, 吳永紅 申請人:中國科學院南京土壤研究所