CN109095981A - 有机覆盖垫及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种有机覆盖垫及其制备方法。该有机覆盖垫的原料包括园林绿化废弃物、脲醛树脂胶黏剂及固化剂。通过脲醛树脂胶黏剂和固化剂可以将园林绿化废弃物固结于脲醛树脂基体中形成脲醛树脂/园林绿化废弃物有机覆盖垫。脲醛树脂价格低廉、粘接性能好，同时其组分内存在的铵态氮可溶解于土壤中，作为有机覆盖垫的基材成分能够为植物生长提供营养物质。而有机覆盖垫中的园林绿化废弃物含有大量矿质元素和有机质，同样能够为植被提供生长元素。同时，本发明提供的有机覆盖垫还具有较高的抗压强度，机械性能良好，且具有较高的稳定性，非常适宜铺设在裸露土壤上方。

Description

有机覆盖垫及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机覆盖垫技术领域，具体而言，涉及一种有机覆盖垫及其制备方法。
背景技术
园林绿化废弃物主要是指园林植物自然凋落或人工修剪所产生的植物残体，主要包括树叶、草屑、树木与灌木剪枝等。随着城市绿化覆盖率的不断上升，园林绿化废弃物的数量日益增加，如果任意处理，不仅影响城市面貌，而且还可能引起环境污染。绿化垃圾的处理方式比较简单，技术传统落后，主要以焚烧、填埋、直接回归绿地及任意丢弃为主要的处理方式，再利用的情况较少，绿化垃圾问题并没有得到足够的重视。
在“降低碳排放，减少污染”的环境保护大趋势下，越来越多的公众开始关注碳排放与全球气候变暖的关系，很显然焚烧和填埋园林绿化废弃物会造成大量的碳排放，是极其落后，不环保的处置方式，而依据“整体、协调、循环、再生”原则，运用现代科技手段进行园林绿化废弃物的循环利用，实现了无害化、减量化、资源化处理，物尽其用，变废为宝，具有十分显著的社会效益。
园林绿化废弃物含有大量矿质元素和有机质的特点决定了其再利用的价值，如何对其进行有效利用成为了亟需解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种有机覆盖垫及其制备方法，以解决现有技术中园林绿化废弃物无法有效利用的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种有机覆盖垫，其原料包括：园林绿化废弃物、脲醛树脂胶黏剂及固化剂。
进一步地，园林绿化废弃物与脲醛树脂胶黏剂之间的重量比为1～5:1，优选为2～3:1。
进一步地，脲醛树脂胶黏剂包括脲醛树脂胶粉和水，且脲醛树脂胶粉和水的胶水重量比为1.5～3:1，优选为1.6～2.2:1。
进一步地，固化剂占脲醛树脂胶粉重量的1～20％。
进一步地，固化剂为氯化铵、过硫酸铵、硫酸铵及硫酸苯胺中的一种或多种。
进一步地，园林绿化废弃物包括落叶、草屑、树木剪枝与灌木剪枝中的一种或多种；优选园林绿化废弃物的粒径为0.5～4cm，更优选为1～3cm；优选园林绿化废弃物的湿度为10～30％
进一步地，有机覆盖垫的原料还包括改性剂，优选改性剂为三聚氰胺。
进一步地，改性剂占脲醛树脂胶黏剂重量的4～10％。
根据本发明的另一方面，还提供了一种有机覆盖垫的制备方法，其包括以下步骤：将脲醛树脂胶黏剂、固化剂及可选的改性剂混合后形成胶液；将胶液喷洒在园林绿化废弃物的表面上，得到待固化混合料；以及对待固化混合料进行加压固化，得到有机覆盖垫。
进一步地，对待固化混合料进行加压固化的步骤中，将待固化混合料置于模具中，在10～30KPa的压力下固化6～12h，得到有机覆盖垫。
应用本发明的技术方案，提供了一种有机覆盖垫，该有机覆盖垫的原料包括园林绿化废弃物、脲醛树脂胶黏剂及固化剂。通过脲醛树脂胶黏剂和固化剂可以将园林绿化废弃物固结于脲醛树脂基体中形成脲醛树脂/园林绿化废弃物有机覆盖垫。脲醛树脂价格低廉、粘接性能好，同时其组分内存在的铵态氮可溶解于土壤中，作为有机覆盖垫的基材成分能够为植物生长提供营养物质。而有机覆盖垫中的园林绿化废弃物含有大量矿质元素和有机质，同样能够为植被提供生长元素。同时，本发明提供的有机覆盖垫还具有较高的抗压强度，机械性能良好，且具有较高的稳定性，非常适宜铺设在裸露土壤上方。总之，利用本发明的有机覆盖垫，不仅有效解决了园林绿化废弃物的利用问题，还能够为土壤提供大量的矿物元素和氨氮元素，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
正如背景技术部分所描述的，现有技术中存在无法有效利用园林绿化废弃物的问题。
为了解决这一问题，本发明提供了一种有机覆盖垫，该有机覆盖垫的原料包括：园林绿化废弃物、脲醛树脂胶黏剂及固化剂。
通过脲醛树脂胶黏剂和固化剂可以将园林绿化废弃物固结于脲醛树脂基体中形成脲醛树脂/园林绿化废弃物有机覆盖垫。脲醛树脂价格低廉、粘接性能好，同时其组分内存在的铵态氮可溶解于土壤中，作为有机覆盖垫的基材成分能够为植物生长提供营养物质。而有机覆盖垫中的园林绿化废弃物含有大量矿质元素和有机质，同样能够为植被提供生长元素。同时，本发明提供的有机覆盖垫还具有较高的抗压强度，机械性能良好，且具有较高的稳定性，非常适宜铺设在裸露土壤上方。总之，利用本发明的有机覆盖垫，不仅有效解决了园林绿化废弃物的利用问题，还能够为土壤提供大量的矿物元素和氨氮元素，具有广阔的应用前景。
在一种优选的实施方式中，上述有机覆盖垫中园林绿化废弃物与脲醛树脂胶黏剂之间的重量比为1～5:1，优选为2～3:1。将园林绿化废弃物与脲醛树脂胶黏剂之间的重量比控制在上述范围内，一方面能够使有机覆盖垫中尽可能多地掺入园林绿化废弃物，以使有机覆盖垫能够提供更多的生物质元素。另一方面，这样还能够使园林绿化废弃物更稳定地包覆在脲醛树脂基材中，使脲醛树脂胶黏剂更充分地交联，以提高有机覆盖垫的机械性能和稳定性。
上述脲醛树脂胶黏剂可以购买，也可以自行配置。在一种优选的实施方式中，上述脲醛树脂胶黏剂包括脲醛树脂胶粉和水，且脲醛树脂胶粉和水的胶水重量比为1.5～3:1，优选为1.6～2.2:1。将脲醛树脂胶粉和水混合即可形成稳定胶水状的脲醛树脂胶黏剂。且将脲醛树脂胶粉和水的用量比控制在上述范围，能够使脲醛树脂胶黏剂具有更为适宜的粘度，能够提高有机覆盖垫的加工性能。更优选地，脲醛树脂胶粉选自DY-533型脲醛树脂胶粉。
本领域技术人员能够根据脲醛树脂胶黏剂的用量调整固化剂的用量。在一种优选的实施方式中，固化剂占脲醛树脂胶粉重量的1～5％。这样能够使脲醛树脂胶黏剂更充分交联固化，从而有利于进一步提高有机覆盖垫的机械性能和稳定性。具体的固化剂种类可以采用脲醛树脂的常用固化剂，在一种优选的实施方式中，固化剂包括但不限于氯化铵、过硫酸铵、硫酸铵及硫酸苯胺中的一种或多种，这几种固化剂固化时间更为适宜，脲醛树脂的交联性能更佳。
在一种优选的实施方式中，园林绿化废弃物包括落叶、草屑、树木剪枝与灌木剪枝中的一种或多种，优选园林绿化废弃物的粒径为0.5～4cm。将这些园林绿化废弃物粉粹成上述粒径范围内的颗粒，能够使其更充分地分散在脲醛树脂基材中，这样能够使有机覆盖垫具有更高的抗压强度。更优选园林绿化废弃物的粒径为1～3cm。
在实际操作过程中，只需将这些园林绿化废弃物收集、粉碎并自然晾干即可应用。在一种优选的实施方式中，园林绿化废弃物的湿度为10～23％。该湿度条件下，园林废弃物能够与脲醛树脂胶黏剂更充分混合，形成性能更加均匀的有机覆盖垫。此处表述的“湿度”为含水量，为质量含量。
在一种优选的实施方式中，有机覆盖垫的原料还包括改性剂，优选改性剂为三聚氰胺。加入三聚氰胺能够进一步改善脲醛树脂的耐水性，同时能够进一步提高有机覆盖垫的胶合强度。
改性剂的具体用量可以进行调整。在一种优选的实施方式中，改性剂占脲醛树脂胶黏剂重量的0.5～3％。
根据本发明的另一方面，还提供了一种上述有机覆盖垫的制备方法，其包括以下步骤：将脲醛树脂胶黏剂、固化剂及可选的改性剂混合后形成胶液；将胶液喷洒在园林绿化废弃物的表面上，得到待固化混合料；以及对待固化混合料进行加压固化，得到有机覆盖垫。
将脲醛树脂胶黏剂、固化剂及可选的改性剂形成的胶液喷洒在园林绿化废弃物的表面上，然后进行加压固化，能够将园林绿化废弃物固结于脲醛树脂基体中形成脲醛树脂/园林绿化废弃物有机覆盖垫。脲醛树脂价格低廉、粘接性能好，同时其组分内存在的铵态氮可溶解于土壤中，作为有机覆盖垫的基材成分能够为植物生产提供营养物质。而有机覆盖垫中的园林绿化废弃物含有大量矿质元素和有机质，同样能够为植被提供生长元素。同时，本发明制备的有机覆盖垫还具有较高的抗压强度，机械性能良好，且具有较高的稳定性，非常适宜铺设在裸露土壤上方。总之，利用本发明的制备方法制备有机覆盖垫，不仅有效解决了园林绿化废弃物的利用问题，还能够为土壤提供大量的矿物元素和氨氮元素，具有广阔的应用前景。
在具体的操作过程中，在将胶液喷洒在园林绿化废弃物的表面上之后，优选对待固化混合料进行搅拌，这样可以使胶液和园林绿化废弃物混合地更加均匀，使胶液和园林绿化废弃物接触更加均匀，从而有利于提高有机覆盖垫的机械性能。更优选地，将脲醛树脂胶黏剂、固化剂及可选的改性剂混合后，在搅拌器中搅拌10分钟以上，以使组分之间混合更均匀。
在一种优选的实施方式中，对待固化混合料进行加压固化的步骤中，将待固化混合料置于模具中，在10～30KPa的压力下固化6～12h，得到有机覆盖垫。该条件下能够使脲醛树脂胶黏剂更充分地交联固化。更优选地，在固化之后，将有机覆盖垫在阴凉干燥处自然风干48小时或以上，以干燥有机覆盖垫。
以下通过实施例进一步说明本发明的有益效果：
园林绿化废弃物来源：取自北京香山公园管理处。园林绿化废弃物来源的主要树种有刺槐、臭椿、黄栌、构树、柳树、杨树以及少量的油松、白皮松等。废弃物的pH值为6.25，EC值为0.82mS/cm，全氮(TN)含量为0.81％，全磷(TP)含量为0.42％，全钾(TK)含量为0.72％，有机碳含量为46.78％。将收集的园林绿化废弃物经过粉碎过筛，筛分出不同的粒径，经自然风干后，放置于阴凉干燥处备用。
DY-533型脲醛树脂胶粉：DY-533型，白色、自由流动的粉末，粘度(25℃，胶水比例2:1)2500～3500pa.S，比重(25℃，胶水比例2:1)1.220g/cm3，pH(25℃，胶水比例2:1)为7.5～8.0，济宁宏明化学试剂有限公司。
改性剂：三聚氰胺。
固化剂：氯化铵固化剂。
实施例1
将脲醛树脂胶粉与水按照胶水重量比5:3混合，得到脲醛树脂胶黏剂；将脲醛树脂胶黏剂、固化剂(占胶黏剂中胶粉重量的16％)及改性剂(脲醛树脂胶黏剂的8％)混合，在搅拌机中搅拌10min后形成胶液；将胶液喷洒在粒径为1～3cm、湿度为15％的园林绿化废弃物的表面上，其中园林绿化废弃物与脲醛树脂胶黏剂的重量比为2:1，搅拌得到待固化混合料；将待固化混合料置于塑料模具中进行加压固化，加压12.5KPa，固化时间为10h，得到有机覆盖垫。
实施例2
制备方法同实施例1，不同之处在于，园林绿化废弃物与脲醛树脂胶黏剂的重量比为3:1。
实施例3
制备方法同实施例1，不同之处在于，园林绿化废弃物与脲醛树脂胶黏剂的重量比为1:1。
实施例4
制备方法同实施例1，不同之处在于，园林绿化废弃物与脲醛树脂胶黏剂的重量比为5:1。
实施例5
制备方法同实施例1，不同之处在于，园林绿化废弃物与脲醛树脂胶黏剂的重量比为6:1。
实施例6
制备方法同实施例1，不同之处在于，园林绿化废弃物的粒径为0.5～1cm，湿度为10％。
实施例7
制备方法同实施例1，不同之处在于，园林绿化废弃物的粒径为3～4cm，湿度为30％。
实施例8
制备方法同实施例1，不同之处在于，园林绿化废弃物的粒径为4～6cm，湿度为35％。
实施例9
制备方法同实施例1，不同之处在于，脲醛树脂胶粉与水的重量比为1.6:1。
实施例10
制备方法同实施例1，不同之处在于，脲醛树脂胶粉与水的重量比为2.2:1。
实施例11
制备方法同实施例1，不同之处在于，脲醛树脂胶粉与水的重量比为1.5:1。
实施例12
制备方法同实施例1，不同之处在于，脲醛树脂胶粉与水的重量比为3:1。
实施例13
制备方法同实施例1，不同之处在于，脲醛树脂胶粉与水的重量比为4:1。
实施例14
制备方法同实施例1，不同之处在于，固化剂占脲醛树脂胶粉重量的1％，改性剂占脲醛树脂胶黏剂重量的4％。加压30KPa，固化时间为6h，
实施例15
制备方法同实施例1，不同之处在于，固化剂占脲醛树脂胶粉重量的20％，改性剂占脲醛树脂胶黏剂重量的10％。加压10KPa，固化时间为12h，
实施例16
制备方法同实施例1，不同之处在于，固化剂占脲醛树脂胶粉重量的0.8％，改性剂占脲醛树脂胶黏剂重量的2％。加压8KPa，固化时间为5h，
实施例17
制备方法同实施例1，不同之处在于，不添加改性剂。
对实施例1至17中制备的有机覆盖垫的性能进行测试表征：
(1)抗压强度：
按照GB/T 17657-1999进行测定，结果见表1。
(2)有机覆盖垫对于土壤理化性质的影响：
试验取北京三顷园苗圃自然土壤，自然风干后过2mm筛，混匀后四分之一法装入统一规格(上直径45cm，下直径35cm，高58cm)的白色塑料桶，桶内土壤高度46cm，分别进行以实施例1至17中制备的有机覆盖垫覆盖处理，并以无覆盖(CK)处理作为对比，覆盖垫厚度均为3cm，采用随机区组试验设计，每个处理重复三次，分别在覆盖进行3个月和6个月后进行土壤样品采集分析。
试验土壤类型为潮土，各粒级土粒含量为：砂粒(1～0.05mm)25.40％、粗粉粒(0.05～0.01mm)36.00％、细黏粒(＜0.01mm)38.60％，根据中国制分类土壤质地为中黏土，容重1.44g/kg，pH8.32，有机质13.43g.kg-1，碱解氮24.08mg.kg-1，速效磷15.62mg.kg-1，速效钾171.91mg.kg-1。
其中，不同实施例及无覆盖对比例中，土壤pH值变化见表2；
不同实施例及无覆盖对比例中，土壤有机质含量变化见表3；
不同实施例及无覆盖对比例中，土壤碱解氮含量变化见表4；
不同实施例及无覆盖对比例中，土壤速效磷含量变化见表5；
不同实施例及无覆盖对比例中，土壤速效钾含量变化见表6。
表1 抗压强度
抗压强度(MPa) 抗压强度(MPa)
实施例1 0.72 实施例10 0.74
实施例2 0.68 实施例11 0.68
实施例3 0.75 实施例12 0.75
实施例4 0.65 实施例13 0.72
实施例5 0.61 实施例14 0.69
实施例6 0.69 实施例15 0.73
实施例7 0.68 实施例16 0.64
实施例8 0.65 实施例17 0.60
实施例9 0.71
表2 土壤pH值变化表
3个月pH 6个月pH 3个月pH 6个月pH
实施例1 8.26 7.93 实施例10 8.28 7.94
实施例2 8.26 7.93 实施例11 8.20 7.92
实施例3 8.27 7.95 实施例12 8.25 7.90
实施例4 8.25 7.90 实施例13 8.26 7.92
实施例5 8.26 7.92 实施例14 8.33 7.98
实施例6 8.34 7.98 实施例15 8.29 7.95
实施例7 8.32 7.95 实施例16 8.28 7.93
实施例8 8.30 7.96 实施例17 8.29 7.96
实施例9 8.26 7.93 对比例(CK) 8.36 8.44
表3 土壤有机质含量变化表
3个月增幅 6个月增幅 3个月增幅 6个月增幅
实施例1 9.61％ 27.73％ 实施例10 9.34％ 27.59％
实施例2 10.58％ 30.04％ 实施例11 9.70％ 27.03％
实施例3 8.11％ 25.14％ 实施例12 9.25％ 26.98％
实施例4 13.57％ 32.92％ 实施例13 8.03％ 24.67％
实施例5 14.61％ 34.00％ 实施例14 9.86％ 28.31％
实施例6 9.50％ 27.02％ 实施例15 9.04％ 27.11％
实施例7 9.48％ 27.31％ 实施例16 8.27& 26.00％
实施例8 9.21％ 26.89％％ 实施例17 8.13％ 26.01％
实施例9 9.32％ 26.81％ 对比例(CK) -0.60％ -1.71％
表4 土壤碱解氮含量变化表
3个月增幅 6个月增幅 3个月增幅 6个月增幅
实施例1 34.5％ 52.5％ 实施例10 36.9％ 55.8％
实施例2 31.0％ 47.5％ 实施例11 31.2％ 48.7％
实施例3 36.6％ 54.9％ 实施例12 38.2％ 56.8％
实施例4 28.3％ 44.7％ 实施例13 38.9％ 57.4％
实施例5 24.0％ 40.8％ 实施例14 33.9％ 52.0％
实施例6 33.7％ 51.4％ 实施例15 33.1％ 51.3％
实施例7 30.0％ 48.5％ 实施例16 31.8％ 50.0％
实施例8 28.5％ 45.6％ 实施例17 29.9％ 47.6％
实施例9 32.6％ 50.0％ 对比例(CK) -3.00％ 0.78％
表5 土壤速效磷含量变化表
3个月增幅 6个月增幅 3个月增幅 6个月增幅
实施例1 13.6％ 16.7％ 实施例10 11.5％ 14.3％
实施例2 15.1％ 18.2％ 实施例11 14.8％ 17.7％
实施例3 11.9％ 14.7％ 实施例12 10.2％ 13.4％
实施例4 16.2％ 18.6％ 实施例13 9.5％ 12.3％
实施例5 16.9％ 19.5％ 实施例14 13.2％ 15.8％
实施例6 13.0％ 15.8％ 实施例15 13.0％ 14.9％
实施例7 12.5％ 14.8％ 实施例16 12.1％ 14.0％
实施例8 11.1％ 12.9％ 实施例17 12.4％ 14.2％
实施例9 14.2％ 17.9％ 对比例(CK) -18.9.00％ -25.8％
表6 土壤速效钾含量变化表
3个月增幅 6个月增幅 3个月增幅 6个月增幅
实施例1 16.3％ 24.2％ 实施例10 15.6％ 23.1％
实施例2 18.0％ 26.1％ 实施例11 18.3％ 26.0％
实施例3 14.3％ 22.0％ 实施例12 12.7％ 21.8％
实施例4 19.1％ 25.1％ 实施例13 11.8％ 20.1％
实施例5 19.8％ 25.7％ 实施例14 16.2％ 23.4％
实施例6 15.4％ 23.8％ 实施例15 15.9％ 22.8％
实施例7 15.1％ 23.0％ 实施例16 15.1％ 22.0％
实施例8 13.8％ 21.4％ 实施例17 14.5％ 20.8％
实施例9 17.0％ 25.3％ 对比例(CK) -10.2％ -6.87％
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本发明提供的有机覆盖垫，具有较高的抗压强度，且对于土壤的酸碱度、有机质含量、碱解氮含量、速效磷速效钾含量具有较大程度的改善，表明本发明提供的有机覆盖垫不仅具有较好的机械性能，且有利于抑制杂草的生长，减少养分的流失，在覆盖垫分解的同时还能增加土壤养分的含量，一方面有效解决了园林绿化废弃物的利用问题，一方面有利于提高土壤的肥力。特别地，将有机覆盖垫中各组分的用量关系及园林绿化废弃物的粒径控制在优选范围，能够使有机覆盖垫兼具良好的抗压强度和土壤改性能力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机覆盖垫，其特征在于，所述有机覆盖垫的原料包括：园林绿化废弃物、脲醛树脂胶黏剂及固化剂。
2.根据权利要求1所述的有机覆盖垫，其特征在于，所述园林绿化废弃物与所述脲醛树脂胶黏剂之间的重量比为1～5:1，优选为2～3:1。
3.根据权利要求1或2所述的有机覆盖垫，其特征在于，所述脲醛树脂胶黏剂包括脲醛树脂胶粉和水，且所述脲醛树脂胶粉和水的胶水重量比为1.5～3:1，优选为1.6～2.2:1。
4.根据权利要求3所述的有机覆盖垫，其特征在于，所述固化剂占所述脲醛树脂胶粉重量的1～20％。
5.根据权利要求3所述的有机覆盖垫，其特征在于，所述固化剂为氯化铵、过硫酸铵、硫酸铵及硫酸苯胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的有机覆盖垫，其特征在于，所述园林绿化废弃物包括落叶、草屑、树木剪枝与灌木剪枝中的一种或多种；优选所述园林绿化废弃物的粒径为0.5～4cm，更优选为1～3cm；优选所述园林绿化废弃物的湿度为10～30％。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的有机覆盖垫，其特征在于，所述有机覆盖垫的原料还包括改性剂，优选所述改性剂为三聚氰胺。
8.根据权利要求7所述的有机覆盖垫，其特征在于，所述改性剂占所述脲醛树脂胶黏剂重量的4～10％。
9.一种权利要求1至8中任一项所述的有机覆盖垫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将脲醛树脂胶黏剂、固化剂及可选的改性剂混合后形成胶液；
将所述胶液喷洒在园林绿化废弃物的表面上，得到待固化混合料；以及
对所述待固化混合料进行加压固化，得到所述有机覆盖垫。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，对所述待固化混合料进行加压固化的步骤中，将所述待固化混合料置于模具中，在10～30KPa的压力下固化6～12h，得到所述有机覆盖垫。
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