CN108513887B - 一种室内盆栽用人造土壤颗粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农艺技术领域，具体涉及一种室内盆栽用人造土壤颗粒及其制备方法，所述的制备方法包括：(1)将甲基硅树脂、可溶性金属盐、无机粒子和发泡剂预混均匀；接着加热加压并保持3～5h，得到多孔甲基硅树脂包覆着的无机粒子；(2)利用蒸馏水对步骤(1)中制备得到的无机粒子进行若干次洗脱，接着再将加入其重量0.5～1％的硅烷偶联剂，搅拌均匀；(3)将步骤(2)中处理后的无机粒子在浸没到液体有机肥中浸泡处理1～5h，捞出沥干即得所述的人造土壤颗粒；本发明提供的制备方法制备得到的人造土壤颗粒具有极其丰富的孔隙结构，能够对液体有机肥进行大量的吸附并在应用到盆栽中栽培植物时实现液体有机肥的缓慢释放，确保长效的提供的养分。

Description

一种室内盆栽用人造土壤颗粒及其制备方法
技术领域
本发明属于农艺技术领域，具体涉及一种室内盆栽用人造土壤颗粒及其制备方法。
背景技术
室内盆栽是一种艺术，近年来随着人们生活水平的提高，已经成为一种流行趋势。室内盆栽能够让上班族放松心情，享受室内盆栽带来的生活乐趣；室内盆栽还能够有助于调节室内环境，吸附灰尘，制造大量氧气，吸收多种有害气体，对人们的生活环境益处很多。如吊兰可以在24小时内将室内的一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物等有害气体吸收干净，起到空气过滤器的作用；绿萝能够吸收空气中的苯、三氯乙烯、甲醛等有害气体，其蔓茎自然下垂，萝茎细软、叶片娇秀，具有很高的观赏价值；还有常见的室内盆栽，如芦荟、虎尾兰、一叶兰、龟背竹都具有清除室内有害气体的作用。
但是，现有技术中的很多室内盆栽的栽培基质一般是由腐殖土、秸秆、出菇后的菌筒及有机肥组成，在盆栽的种植过程中，容易滋生蚂蚁、蚊虫、蝇等虫害，从而影响室内的卫生，以及危害到人体健康，此外有些栽培土还有恶臭气味，放于室内严重影响了室内的环境。其实，科学家们早就在研究新材料以替代现有的种植材料，人们称之为人造土壤技术，一般来说，人造土壤技术是利用岩石、工矿以及建筑业产生的固体废弃物、各种有机物为原料，经过分选、粉碎、研磨并按照一定比例混合后发酵制成造土堆肥，然后将造土堆肥与无机原料粉(即造土母质)按一定比例混合制成具有一定蓄水、蓄热、透气、肥力、达到植物生长所需基本条件的人造土壤。但是，传统的人造土壤材料中，无机原料对于造土堆肥的固留能力较差，容易在浇水的后出现流失，或者，这种肥效物质的过快释放导致盆栽中肥力过剩的假象，而这都不利于盆栽的生长。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种用于室内盆栽的人造土颗粒，该人造土颗粒具有特殊的孔隙结构，能够实现对肥料的固留，达到缓释的效果；同时，该孔隙结构能够实现盆栽根系的锁水、通风，防止盆栽根系霉菌的生成，以及确保盆栽的水分供应。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种室内盆栽用人造土壤颗粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)将甲基硅树脂、可溶性金属盐、无机粒子和发泡剂预混均匀；接着加热至90～100℃，加压压力为0.4～0.6Mpa，并保持3～5h，得到多孔甲基硅树脂包覆着的无机粒子；
(2)利用蒸馏水对步骤(1)中制备得到的无机粒子进行若干次洗脱，接着再将加入其重量0.5～1％的硅烷偶联剂，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)中处理后的无机粒子在浸没到液体有机肥中浸泡处理1～5h，捞出沥干即得所述的人造土壤颗粒。
本发明中，通过加热加压使得甲基硅树脂在无机粒子表面交联固化，同时，发泡剂在加热的条件下分解生成气体并逸出，从而在甲基硅树脂包覆层上形成大量的微孔结构；然后将制备得到的包覆有甲基硅树脂的无机粒子进行若干次洗脱，使得其中的可溶性金属盐析出，在微孔结构的基础上进一步丰富孔隙结构，该孔隙结构成为后续液体有机肥的富集场所。
本发明中，所述甲基硅树脂、可溶性金属盐、无机粒子和发泡剂的质量比可以在较宽的范围内选择，为了得到合适的包覆量，以及形成合适量的孔隙结构，所述甲基硅树脂、可溶性金属盐、无机粒子和发泡剂的质量比为(0.5～1)：(0.01～0.05)：1：(0.01～0.03)。。
本发明中，所述的无机粒子为SiO2、羟基磷灰石、Fe2O3、Fe3O4中的一种或其组合。
其中，所述的SiO2是一种不溶于水、不溶于酸的物质，化学性质较为稳定；羟基磷灰石是人体和动物骨骼的主要无机成分，本发明中所述的羟基磷灰石可由Ca3(PO4)2和CaCO3按拟定比例在高温下反应同时注入高压水蒸气，粉末经NH4Cl水溶液洗涤后干燥而成，将粉末发泡后于1250℃烧结即可制备得到多孔型羟基磷灰石；所述的Fe2O3为一种红棕色粉末，俗称铁红；所述的Fe3O4是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁，它是一种复杂的氧化物，其中1/3是Fe2+，2/3是Fe3+，因此Fe3O4可看作是FeO、Fe2O3形成的化合物，本发明中具体采用的是磁铁矿。
上述无机粒子在本发明中主要作为甲基硅树脂的包裹载体，确保其具有性质稳定，不易损耗的特点即可，在无机粒子的表面进行多孔改性，使其具有富水、集养效果，在无机粒子表面富集的养分被盆栽植物吸收完全后，通过置换盆栽中的无机粒子即可，也就是说，本发明中的人造土壤颗粒具有可重复利用的技术优势。
为了进一步确保所述的人造土壤颗粒能够对盆栽植物进行更好的固定、富集足够的水分、养分；所述的无机粒子包括至少三种平均粒径分布，其相邻平均粒径分布的无机粒子的平均粒径差值为5μm及以上。通过该不同粒径无机粒子的级配，使得盆栽中的人造土壤颗粒能够更加密实，对植物根系具有更好的固定效果。
本发明提供了一种无机粒子的级配方式，具体的，所述的无机粒子包括平均粒径为5～8μm的小粒径粒子、平均粒径为10～15μm的中等粒径粒子和平均粒径为20～25μm的大粒径粒子；
且所述小粒径粒子、中等粒径粒子和大粒径粒子的质量比为5.5：2：1。
本发明中，所述的发泡剂的作用在于在甲基硅树脂中形成微孔结构，所述发泡剂为碳酸氢铵。
根据本发明，所述的可溶性金属盐的作用在于，在甲基硅树脂包裹成型的无机粒子进行洗脱的过程中，可溶性金属盐析出并被淋走，从而在发泡剂发泡形成的微孔结构上进一步的形成孔隙结构，具体的，本发明中，采用蒸馏水对步骤(1)中制备得到的无机粒子进行3～5次洗脱即可；本发明对所述可溶性金属盐的种类不做特殊的限定，具体的，可以举出氯化钠、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、硫酸亚铁、硝酸锌、三氯化铁中的一种或一种以上按任意比例制备得到的混合物。
根据本发明，所述的甲基硅树脂是一种具有高度交联结构的体型树脂，固化后硬度高，易与无机物结合，具有很高的耐热性。具体的，所述的甲基硅树脂可以选择购自济南硅科新材料有限公司生产的甲基硅树脂，固体含量(105℃、3h)为50％±1％。
根据本发明，所述的硅烷偶联剂既能对无机物具有反应性，也能对有机物具有反应性，本发明中，向甲基硅树脂包覆的无机粒子中加入硅烷偶联剂，不仅能够使得部分硅烷偶联剂通过已经形成的孔隙结构渗透到无机粒子与甲基硅树脂之间，促使二者更加牢固的结合效果；另一方面，通过硅烷偶联剂能够对有机物具有反应性的特点，对液体有机肥中的部分有机物进行固留，从而达到一个缓释的效果，避免人造土壤颗粒中的养分过快释放；所述的硅烷偶联剂也能够对液体有机肥中的无机营养物质进行固留，以实现缓释的效果。具体的，本发明中所述的硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、2-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、脲基丙基三乙氧基硅烷及脲基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
本发明中所述的液体有机肥是指无一定形状呈流动态的肥料，本发明对其没有特殊的限定，可以根据具体的栽培盆栽的种类进行选择，具体的液体有机肥可以采用市场购买的方式获得。
本发明还提供了一种采用上述制备方法制备得到的室内盆栽用人造土壤颗粒。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的制备方法制备得到的人造土壤颗粒具有极其丰富的孔隙结构，能够对液体有机肥进行大量的吸附并在应用到盆栽中栽培植物时实现液体有机肥的缓慢释放，确保长效的提供的养分。
所述的人造土壤颗粒的性能稳定，能够实现重复使用；当使用一段时间后，利用新制备的人造土壤颗粒将盆栽中的颗粒物置换出来即可，而将置换出来的颗粒物重新浸泡到液体有机肥中浸泡即可重新制备得到人造土壤颗粒。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1
一种室内盆栽用人造土壤颗粒的制备方法：
(1)将8kg甲基硅树脂、0.3kg氯化钠、10kg无机粒子和0.2kg碳酸氢铵预混均匀；接着加热至90℃，加压压力为0.5Mpa，并保持4h，得到多孔甲基硅树脂包覆着的无机粒子；
所述的无机粒子包括：
6.47kg平均粒径为5μm的小粒径SiO2粒子(购自上海金之年实业有限公司UNA-350B)；
2.35kg平均粒径为11.5μm的中等粒径SiO2粒子(购自上海金之年实业有限公司YH-186)；
1.18kg平均粒径为25μm的大粒径SiO2粒子(购自上海金之年实业有限公司JM-180)；
(2)利用蒸馏水对步骤(1)中制备得到的无机粒子进行3次洗脱，接着再将加入其重量0.8％的氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)中处理后的无机粒子再浸没到液体有机肥中浸泡处理3h，捞出沥干即得所述的人造土壤颗粒。
实施例2
本实施例与实施例1中所述的室内盆栽用人造土壤颗粒的制备方法基本相同，不同的是，步骤(1)中，甲基硅树脂、氯化钠、无机粒子和碳酸氢铵的取用量分别为：5kg甲基硅树脂、0.1kg氯化钠、10kg无机粒子、0.1kg碳酸氢铵；其余不变，制备得到所述的人造土壤颗粒。
实施例3
本实施例与实施例1中所述的室内盆栽用人造土壤颗粒的制备方法基本相同，不同的是，步骤(1)中，甲基硅树脂、氯化钠、无机粒子和碳酸氢铵的取用量分别为：10kg甲基硅树脂、0.5kg氯化钠、10kg无机粒子、0.3kg碳酸氢铵；其余不变，制备得到所述的人造土壤颗粒。
实施例4
一种室内盆栽用人造土壤颗粒的制备方法：
(1)将8kg甲基硅树脂、0.3kg氯化钠、10kg无机粒子和0.2kg碳酸氢铵预混均匀；接着加热至90℃，加压压力为0.5Mpa，并保持4h，得到多孔甲基硅树脂包覆着的无机粒子；
所述的无机粒子包括6.47kg平均粒径为5μm的小粒径羟基磷灰石(购自北京德科岛金科技有限公司)；
2.35kg平均粒径为10μm的中等粒径羟基磷灰石(购自北京德科岛金科技有限公司)；
1.18kg平均粒径为25μm的大粒径羟基磷灰石(购自北京德科岛金科技有限公司)；
(2)利用蒸馏水对步骤(1)中制备得到的无机粒子进行3次洗脱，接着再将加入其重量0.8％的氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)中处理后的无机粒子再浸没到液体有机肥中浸泡处理3h，捞出沥干即得所述的人造土壤颗粒。
实施例5
本实施例与实施例4中所述的室内盆栽用人造土壤颗粒的制备方法基本相同，不同的是，步骤(1)中，甲基硅树脂、氯化钠、无机粒子和碳酸氢铵的取用量分别为：5kg甲基硅树脂、0.1kg氯化钠、10kg无机粒子、0.1kg碳酸氢铵；其余不变，制备得到所述的人造土壤颗粒。
实施例6
本实施例与实施例4中所述的室内盆栽用人造土壤颗粒的制备方法基本相同，不同的是，步骤(1)中，甲基硅树脂、氯化钠、无机粒子和碳酸氢铵的取用量分别为：10kg甲基硅树脂、0.5kg氯化钠、10kg无机粒子、0.3kg碳酸氢铵；其余不变，制备得到所述的人造土壤颗粒。
利用上述实施例制备得到的人造土壤颗粒进行绿萝的栽培，每周加水一次，观察1月，绿萝生长情况如表1所示：
表1：
Figure BDA0001686499740000071
结合上表记录可以看出，本发明提供的人造土壤颗粒可以适用于室内盆栽的种植。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种室内盆栽用人造土壤颗粒的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将甲基硅树脂、可溶性金属盐、无机粒子和发泡剂预混均匀；接着加热至90～100℃，加压压力为0.4～0.6Mpa，并保持3～5h，得到多孔甲基硅树脂包覆着的无机粒子；
(2)利用蒸馏水对步骤(1)中制备得到的无机粒子进行若干次洗脱，接着再将加入其重量0.5～1％的硅烷偶联剂，搅拌均匀；
(3)将步骤(2)中处理后的无机粒子在浸没到液体有机肥中浸泡处理1～5h，捞出沥干即得所述的人造土壤颗粒；
所述甲基硅树脂、可溶性金属盐、无机粒子和发泡剂的质量比为(0.5～1)：(0.01～0.05)：1：(0.01～0.03)；
所述的无机粒子为SiO2、羟基磷灰石、Fe2O3、Fe3O4中的一种或其组合；
所述的无机粒子包括平均粒径为5～8μm的小粒径粒子、平均粒径为10～15μm的中等粒径粒子和平均粒径为20～25μm的大粒径粒子；
且所述小粒径粒子、中等粒径粒子和大粒径粒子的质量比为5.5：2：1。
2.根据权利要求1所述的室内盆栽用人造土壤颗粒的制备方法，其特征在于：所述发泡剂为碳酸氢铵。
3.一种如权利要求1或2所述的制备方法制备得到的室内盆栽用人造土壤颗粒。
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