CN108285602A - 废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料及其制备方法和应用，以重量份数计，其原料包括金属氢氧化物10‑100份、硫酸铵0.01‑10份和粘合剂1‑80份；制备方法：（1）按配方量将原料混合，得混合物；（2）将混合物加入水中，搅拌，制得胶状物；（3）将胶状物干燥成型，即得；以及本发明的复合材料在环保材料中的应用；本发明的复合材料不仅具有较好的机械性能、热稳定性以及阻燃性等性能，且热导率低，制备简单，同时其废弃物埋入土壤内不会对土壤造成污染，反而可以一定程度提高土壤的保水，保肥能力，还提高了土壤的肥力。

Description

废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前我国建材工业每年耗用原料50亿吨以上，有大量的废弃建筑材料需要填埋处理，这些建筑材料中有部分建材含有一些难以被有效利用的化学物质，在埋入土壤后会严重影响土壤的土质，导致土壤退化，酸化，毒化，最终导致土壤无法生长植物，造成了环境的破坏，不利于社会的可持续发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种使用后废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，其具有较好的机械性能、热稳定性以及阻燃性等性能，且热导率低，制备简单，能够很好地应用于建筑材料、木制品等填充层以及其它环保材料中。
本发明还提供了废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料的制备方法。
本发明还提供了废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料在环保材料中的应用。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，以重量份数计，所述复合材料的原料包括：金属氢氧化物10-100份、硫酸铵0.01-10份和粘合剂1-80份。
根据本发明的一些具体且优选的方面，所述金属氢氧化物为氢氧化铝或氢氧化镁或两者任意比例的混合物。
根据本发明的一些具体且优选的方面，所述粘合剂为聚乙烯醇或交联聚乙烯醇或两者任意比例的混合物。
根据本发明的一些优选方面，所述聚乙烯醇的聚合度为500-10000，醇解度为50％-99％。
根据本发明的一些优选方面，所述交联聚乙烯醇为聚乙烯醇分子之间发生交联反应，相邻的聚乙烯醇分子上羟基脱水后形成的含有-C-O-C-的聚合物。
根据本发明，所述复合材料通过将所述原料在水中混合，然后干燥而制得。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)按配方量将所述原料混合，得混合物；
(2)将所述混合物加入水中，搅拌，制得胶状物；
(3)将所述胶状物干燥成型，即得所述废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料。
优选地，步骤(2)中，所述的水的温度为50-95℃；步骤(3)中，使所述胶状物在20-100℃下干燥成型。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料在环保材料中的应用。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的复合材料不仅具有较好的机械性能、热稳定性以及阻燃性等性能，且热导率低，能够很好地应用于建筑材料、木制品等填充层以及其它环保材料中，而且金属氢氧化物、硫酸铵和粘合剂的结合使得本发明的复合材料在保持了建筑等所需求材料应有的强度、热稳定性等性能的同时其废弃物埋入土壤内不会对土壤造成污染，反而可以一定程度提高土壤的保水，保肥能力，还提高了土壤的肥力，且复合材料加工简单，易制备。
具体实施方式
本发明为克服现有技术中的不足，提供了一种废弃物可以填埋且与土壤友好的复合材料，以重量份数计，所述复合材料的原料包括：金属氢氧化物10-100份、硫酸铵0.01-10份和粘合剂1-80份。
其中金属氢氧化物优选采用氢氧化铝或氢氧化镁或两者任意比例的混合物，其与硫酸铵在土壤的湿热环境下会发生以下化学反应：
2Al(OH)3+3(NH4)2SO4＝Al2(SO4)3+6NH3+6H2O或
(NH4)2SO4+Mg(OH)2＝MgSO4+2NH3+H2O；
这个化学反应是比较缓慢的，其生成物AL2(SO4)3、MgSO4遇水可以生成胶状络合物，从而可以起到保水净化水的作用，同时氨气的产生可以提高土壤的肥力，而且复合材料中的氢氧化铝(或氢氧化镁或两者的混合物)，本身不会影响水质，同时氢氧化铝(氢氧化镁)含有的结晶水可以缓解土干化，氢氧化铝(或氢氧化镁)酸碱两性的特点使其可以作为酸碱缓冲剂，以缓和土壤出现酸化或盐碱化的情况。
本发明中，粘合剂优选聚乙烯醇或交联聚乙烯醇或两者的混合物，两者均是一种结构上与生物材料比较接近的物质，对生物体友好无毒，聚乙烯醇(或交联聚乙烯醇)在埋入土壤后可以被某些降解菌吸收利用，发生降解，同时聚乙烯醇(或交联聚乙烯醇)结构中含有大量的羟基，可以起到保水，保肥的作用。
本发明中，交联聚乙烯醇为聚乙烯醇分子之间发生交联反应，相邻的聚乙烯醇分子上羟基脱水后形成的含有-C-O-C-的聚合物，本发明对其分子量不作特殊的限制，只需交联反应生成的聚合物中含有-C-O-C-即可。具体反应机理如下：
交联聚乙烯醇的具体制备过程如下：将聚乙烯醇加入20-95℃的水中溶解后加入交联剂(无机盐，例如氯化钠、氯化钾等等)搅拌，即可获得交联聚乙烯醇。
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述中，如无特殊说明，所有的原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。
实施例1
本实施例提供一种废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，以重量份数计，所述复合材料的原料包括：氢氧化铝80份、硫酸铵1份和聚乙烯醇80份(其中，聚合度为2900，醇解度为99％)。
复合材料的制备方法为：(1)按配方量将上述原料混合，得混合物；
(2)将所述混合物加入温度为60℃±3℃的水中，搅拌，制得胶状物；
(3)将所述胶状物在50℃±3℃的温度条件下干燥成型，即得所述废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料。
实施例2
本实施例提供一种废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，以重量份数计，所述复合材料的原料包括：氢氧化镁80份、硫酸铵1份和聚乙烯醇50份(其中，聚合度为2600，醇解度为88％)。
复合材料的制备方法为：(1)按配方量将上述原料混合，得混合物；
(2)将所述混合物加入温度为70℃±3℃的水中，搅拌，制得胶状物；
(3)将所述胶状物在60℃±3℃的温度条件下干燥成型，即得所述废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料。
实施例3
本实施例提供一种废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，以重量份数计，所述复合材料的原料包括：氢氧化铝70份、氢氧化镁30份、硫酸铵0.1份和聚乙烯醇30份(其中，聚合度为500，醇解度为88％)。
复合材料的制备方法为：(1)按配方量将上述原料混合，得混合物；
(2)将所述混合物加入温度为80℃±3℃的水中，搅拌，制得胶状物；
(3)将所述胶状物在70℃±3℃的温度条件下干燥成型，即得所述废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料。
实施例4
本实施例提供一种废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，以重量份数计，所述复合材料的原料包括：氢氧化铝20份、硫酸铵9份、交联聚乙烯醇40份和聚乙烯醇40份。
复合材料的制备方法为：(1)按配方量将上述原料混合，得混合物；
(2)将所述混合物加入温度为90℃±3℃的水中，搅拌，制得胶状物；
(3)将所述胶状物在80℃±3℃的温度条件下干燥成型，即得所述废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料。
性能测试
将实施例1-4所制备的废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料作如下性能测试，具体如下表一。
表一
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，其特征在于，以重量份数计，所述复合材料的原料包括：金属氢氧化物10-100份、硫酸铵0.01-10份和粘合剂1-80份。
2.根据权利要求1所述的废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，其特征在于，所述金属氢氧化物为氢氧化铝或氢氧化镁或两者任意比例的混合物。
3.根据权利要求1所述的废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，其特征在于，所述粘合剂为聚乙烯醇或交联聚乙烯醇或两者任意比例的混合物。
4.根据权利要求3所述的废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度为600-10000，醇解度为50％-99％。
5.根据权利要求3所述的废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，其特征在于，所述交联聚乙烯醇为聚乙烯醇分子之间发生交联反应，相邻的聚乙烯醇分子上羟基脱水后形成的含有-C-O-C-的聚合物。
6.根据权利要求1所述的废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料，其特征在于，所述复合材料通过将所述原料在水中混合，然后干燥而制得。
7.一种权利要求1-6中任一项权利要求所述的废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)按配方量将所述原料混合，得混合物；
(2)将所述混合物加入水中，搅拌，制得胶状物；
(3)将所述胶状物干燥成型，即得所述废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的水的温度为50-99℃；步骤(3)中，使所述胶状物在20-150℃下干燥成型。
9.一种权利要求1-6中任一项权利要求所述的废弃物可填埋且与土壤友好的复合材料在环保材料中的应用。
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