CN110192477A - 一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯及其制备方法，该防渗蓄水毯由防渗蓄水层和设置于防渗蓄水层上下两面的表面膜层组成；所述的表面膜层为透气织物膜布，所述的防渗蓄水层厚度为0.5～2cm，由超疏水颗粒和可降解柔性粘结剂拌合形成的拌合料制成。与现有技术相比，本发明解决了旱区生态种植过程中，防渗材料施工困难、摊铺不均、防渗蓄水层易破坏、水分易渗漏等问题，该防渗蓄水毯显著提高了防渗蓄水层的稳定性，可有效防止水分渗漏，且施工工艺简单，具有非常广阔的应用前景。

Description

一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯及其制备方法
技术领域
本发明涉及防渗材料技术领域，尤其是涉及一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯及其制备方法。
背景技术
荒漠化已成为我国最严重的生态环境问题，严重阻碍我国的生态文明建设。沙漠绿化的难点在于：沙漠中砂质土疏松，水分易流失，土壤中没有养分，植物无法获得充足的水分和营养，难于成活。因而使得植被覆盖率日趋降低，土地退化。因而有效防止水分渗漏、提高植被覆盖率、恢复和重建受损的生态系统已成为生态文明建设中一个重大而紧迫的发展课题。
因其高效的防渗功能，防渗材料在生态修复过程中扮演着不可或缺的作用，为防止沙区土壤水分渗漏、提高水分利用率提供了良策。但目前防渗材料只是在砂质土表面铺上薄薄的一层，且施工工艺为人工摊铺，很难保证铺设的均匀性。加上沙漠地区风沙较大，防渗材料很容易被吹散，容易导致局部防渗材料的缺漏，进而导致水分下渗。
为解决防渗材料难以施工的问题，专利CN103755303A公开了一种砂基种植槽，该种植槽为多个透气防渗砂板围成的槽状容器，该种植槽具有透气、防渗、保水保肥等优点。但其生产工艺复杂，且在施工时，需在砂质土地区挖设坑槽，再将砂基种植槽置于其中，操作繁琐，不适于大面积施工。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，由防渗蓄水层和设置于防渗蓄水层上下两面的表面膜层组成；所述的表面膜层为透气织物膜布，所述的防渗蓄水层厚度为0.5～2cm，由超疏水颗粒和可降解柔性粘结剂拌合形成的拌合料制成。
优选地，所述的透气织物膜布为短纤土工布、长丝机织土工布、丙纶土工布、复合土工布和低密度聚乙烯(LDPE)土工膜中的任一种。本发明中的透气织物膜布具有较好地耐酸碱、耐腐蚀、耐老化等性能，不会污染周边土壤及水源环境。
优选地，所述的超疏水颗粒通过以下步骤制备得到：
(1)在粒径为70～200目范围内的颗粒芯材中，加入有机硅树脂和二乙烯三胺，搅拌均匀，所述的颗粒芯材包括尾矿砂、石英砂、大漠砂、河砂、海砂、粉煤灰和/或玻化微珠；
(2)依次加入50um级硅烷粉末憎水剂和纳米SiO2(以在树脂膜表面形成微-纳二级粗糙结构，增强颗粒的疏水性)，搅拌均匀，并进行固化处理，制得所述的超疏水颗粒。
优选地，所述的颗粒芯材、有机硅树脂、二乙烯三胺、硅烷粉末憎水剂和纳米SiO2的重量份之比为90-93:3-5:1-2:2-3:0.5-1.5。
水滴在本发明的超疏水颗粒表面的接触角可达155°，滚动角低至3°。
优选地，步骤(1)中，加入有机硅树脂和二乙烯三胺之前，先将颗粒芯材加热至150～200℃，烘干，静置，冷却，并在颗粒芯材冷却至50～70℃时，加入有机硅树脂和二乙烯三胺，搅拌均匀。
优选地，步骤(2)中，硅烷粉末憎水剂和纳米SiO2在树脂未固化前加入；固化处理是在70℃下固化8h。
优选地，所述的可降解柔性粘结剂为可降解热塑性弹性体，可降解柔性粘结剂和超疏水颗粒的质量比为0.04～0.1:1。
优选地，所述可降解热塑性弹性体采用包括聚酯类(如PET)、聚酰胺(PA)类、聚氨酯(PU)类、乙烯/醋酸乙烯(EVA)类、嵌段共聚物类(如SDS)、聚烯烃类和橡胶类在内的可生物降解胶粘剂中的任一种。可降解热塑性弹性体具有优异的韧性、耐化学性、耐候性及环保性能。
本发明还提供一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯的制备方法，其特征在于，先铺设一层表面膜层(下表面膜层)，并预先将超疏水颗粒与适量的可降解柔性粘结剂拌合，根据毯设计的厚度将拌合料均匀地摊铺在表面膜层(下表面膜层)上，再覆盖一层表面膜层(上表面膜层)，然后用机械滚轮施施压将其碾压成毯，得到所述的用于砂质土种植的防渗蓄水毯。
本发明通过将超疏水颗粒、粘结剂和表面膜层进行有效结合，构建用于砂质土种植的防渗蓄水毯。其中，超疏水颗粒能够高效防止水分渗漏；同时该超疏水颗粒具备通气功能，能够维护植物根部及土壤微生物的生存环境。粘结剂能够有效地将超疏水颗粒黏附于表面膜层上，提高了整个防渗蓄水毯体系的稳定性。同时，该粘结剂可生物降解，不会危害周边土壤及水源环境，具有良好的生态效益。该防渗蓄水毯具有较好的柔性，可及时根据周边环境变化，自行调整摊铺状态，克服刚性超疏水颗粒因扰动造成破坏的弊病，具备自愈合裂缝的能力，进而能够更好地防止水分渗漏。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：该防渗蓄水毯可有效解决防渗材料在施工过程中摊铺不均、防渗蓄水层易破坏、水分易渗漏等问题，可显著提高防渗蓄水层的稳定性，可有效防止水分渗漏，且其施工工艺简单，具有非常广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明用于砂质土种植的防渗蓄水毯的结构示意图。
图中，1为表面膜层，2为防渗蓄水层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，由防渗蓄水层2和设置于防渗蓄水层2上下两面的表面膜层1组成，如图1所示；表面膜层为透气织物膜布，防渗蓄水层由超疏水颗粒和可降解柔性粘结剂拌合形成的拌合料制成。
步骤1：超疏水颗粒的制备：
(1)将90份100-200目的石英砂加热到150℃，烘干其表面水分，待其冷却至50℃时，加入搅拌锅中，并加入5份有机硅树脂和1.5份二乙烯三胺搅拌均匀；
(2)再依次加入2份50um级硅烷粉末憎水剂和1.5份纳米SiO2，搅拌均匀，并在70℃条件下固化8小时，即制得该超疏水颗粒。
步骤2：防渗蓄水毯的制备
先将长丝机织土工布铺设于底层，将步骤1制得的超疏水颗粒与适量的聚氨酯柔性粘结剂拌合形成拌合料，聚氨酯柔性粘结剂和超疏水颗粒的质量比可选择为0.04-0.1:1，再将拌合料均匀地摊铺在底层长丝机织土工布上，铺设厚度为1.5cm，并覆盖表层长丝机织土工布，然后用机械滚轮施以200kN的压力碾压，即制得用于砂质土种植的防渗蓄水毯。
将防渗蓄水毯置于砂质土表层，上面覆盖种植土，种植20g月季花种子，并设置未铺设防渗蓄水毯的种植土作为对照组，种子播种后，每个月只浇1次水，观察其发芽率。3个月后，铺设防渗蓄水毯的种植土，其月季花的发芽率为95％；而未铺设防渗蓄水毯的月季花发芽率为0。
实施例2
一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，由防渗蓄水层2和设置于防渗蓄水层2上下两面的表面膜层1组成；表面膜层为透气织物膜布，防渗蓄水层由超疏水颗粒和可降解柔性粘结剂拌合形成的拌合料制成。
步骤1：超疏水颗粒的制备：
(1)将92份80-120目的石英砂加热到200℃，烘干其表面水分，待其冷却至70℃时，加入搅拌锅中，并加入4份有机硅树脂和1份二乙烯三胺搅拌均匀；
(2)再依次加入2份50um级硅烷粉末憎水剂和1份纳米SiO2，搅拌均匀，并在70℃条件下固化8小时，即制得该超疏水颗粒。
步骤2：防渗蓄水毯的制备
先将丙纶土工布铺设于底层，将步骤1制备的超疏水颗粒与适量的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物拌合形成拌合料，聚氨酯柔性粘结剂和超疏水颗粒的质量比可选择为0.04-0.1:1，再将拌合料均匀地摊铺在底层丙纶土工布上，铺设厚度为1cm，并覆盖表层丙纶土工布，然后用机械滚轮施以200kN的压力碾压，即制得用于砂质土种植的防渗蓄水毯。
将防渗蓄水毯置于砂质土表层，上面覆盖种植土，种植20g女贞花种子，并设置未铺设防渗蓄水毯的种植土作为对照组，种子播种后，每个月只浇1次水，观察其发芽率。3个月后，铺设防渗蓄水毯的种植土，其女贞花的发芽率为92％；而未铺设防渗蓄水毯的女贞花发芽率为0。
实施例3
一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，由防渗蓄水层2和设置于防渗蓄水层2上下两面的表面膜层1组成；表面膜层为透气织物膜布，防渗蓄水层由超疏水颗粒和可降解柔性粘结剂拌合形成的拌合料制成。
步骤1：超疏水颗粒的制备：
(1)将93份100-200目的石英砂加热到150℃，烘干其表面水分，待其冷却至50℃时，加入搅拌锅中，并加入3份有机硅树脂和1份二乙烯三胺搅拌均匀；
(2)再依次加入2份50um级硅烷粉末憎水剂和1份纳米SiO2，搅拌均匀，并在70℃条件下固化8小时，即制得该超疏水颗粒。
步骤2：防渗蓄水毯的制备
先将低密度聚乙烯(LDPE)土工膜铺设于底层，将步骤1制备的超疏水颗粒与适量的聚烯烃类热塑性弹性体拌合形成拌合料，聚氨酯柔性粘结剂和超疏水颗粒的质量比可选择为0.04-0.1:1，再将拌合料均匀地摊铺在底层低密度聚乙烯(LDPE)土工膜铺上，铺设厚度为0.5cm，并覆盖表层低密度聚乙烯(LDPE)土工膜铺，然后用机械滚轮施以200kN的压力碾压，即制得用于砂质土种植的防渗蓄水毯。
将防渗蓄水毯置于砂质土表层，上面覆盖种植土，种植20g蔷薇花种子，并设置未铺设防渗蓄水毯的种植土作为对照组，种子播种后，每个月只浇1次水，观察其发芽率。3个月后，铺设防渗蓄水毯的种植土，其蔷薇花的发芽率为87％；而未铺设防渗蓄水毯的蔷薇花发芽率为0。
实施例4
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，本实施例中颗粒芯材90份，有机硅树脂4.5份，二乙烯三胺2份，硅烷粉末憎水剂3份，纳米SiO20.5份。
实施例5
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例中，本实施例中颗粒芯材91份，有机硅树脂4份，二乙烯三胺1.5份，硅烷粉末憎水剂2.5份，纳米SiO2 1份。
实施例6
本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，本实施例步骤1中在石英砂冷却到60℃时加入搅拌锅中。
实施例7
本实施例与实施1基本相同，不同之处在于，本实施例中，透气织物膜布选择短纤土工布。
实施例8
本实施例与实施1基本相同，不同之处在于，本实施例中，透气织物膜布选择复合土工布。
实施例9
本实施例与实施1基本相同，不同之处在于，本实施例中，可降解热塑性弹性体可以选择聚酯类(如PET)、聚酰胺(PA)类、聚氨酯(PU)类、乙烯/醋酸乙烯(EVA)类、嵌段共聚物类(如SDS)、聚烯烃类和橡胶类在内的可生物降解胶粘剂中的任一种。
实施例10
本实施例与实施1基本相同，不同之处在于，本实施例中，本实施例中的颗粒芯材可以选择粒径在70～200目范围内的尾矿砂、石英砂、大漠砂、河砂、海砂、粉煤灰、玻化微珠等颗粒芯材中的至少一种。例如粒径为70-100目的大漠砂，粒径为100-150目的河砂与海砂(质量比1:1)的混合物。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，其特征在于，由防渗蓄水层和设置于防渗蓄水层上下两面的表面膜层组成；所述的表面膜层为透气织物膜布，所述的防渗蓄水层厚度为0.5～2cm，由超疏水颗粒和可降解柔性粘结剂拌合形成的拌合料制成。
2.根据权利要求1所述的一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，其特征在于，所述的透气织物膜布为短纤土工布、长丝机织土工布、丙纶土工布、复合土工布和低密度聚乙烯土工膜中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，其特征在于，所述的超疏水颗粒通过以下步骤制备得到：
(1)在粒径为70～200目范围内的颗粒芯材中，加入有机硅树脂和二乙烯三胺，搅拌均匀，所述的颗粒芯材包括尾矿砂、石英砂、大漠砂、河砂、海砂、粉煤灰和/或玻化微珠；
(2)依次加入50um级硅烷粉末憎水剂和纳米SiO2，搅拌均匀，并进行固化处理，制得所述的超疏水颗粒。
4.根据权利要求3所述的一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，其特征在于，所述的颗粒芯材、有机硅树脂、二乙烯三胺、硅烷粉末憎水剂和纳米SiO2的重量份之比为90-93:3-5:1-2:2-3:0.5-1.5。
5.根据权利要求3所述的一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，其特征在于，步骤(1)中，加入有机硅树脂和二乙烯三胺之前，先将颗粒芯材加热至150～200℃，烘干，静置，冷却，并在颗粒芯材冷却至50～70℃时，加入有机硅树脂和二乙烯三胺，搅拌均匀。
6.根据权利要求3所述的一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，其特征在于，步骤(2)中，硅烷粉末憎水剂和纳米SiO2在树脂未固化前加入；固化处理是在70℃下固化8h。
7.根据权利要求1所述的一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，其特征在于，所述的可降解柔性粘结剂为可降解热塑性弹性体，可降解柔性粘结剂和超疏水颗粒的质量比为0.04-0.1:1。
8.根据权利要求7所述的一种用于砂质土种植的防渗蓄水毯，其特征在于，所述可降解热塑性弹性体采用包括聚酯类、聚酰胺类、聚氨酯类、乙烯/醋酸乙烯类、嵌段共聚物类、聚烯烃类和橡胶类在内的可生物降解胶粘剂中的任一种。
9.如权利要求1～8任一所述的用于砂质土种植的防渗蓄水毯的制备方法，其特征在于，先铺设一层表面膜层，并预先将超疏水颗粒与适量的可降解柔性粘结剂拌合，根据毯设计的厚度将拌合料均匀地摊铺在表面膜层上，再覆盖一层表面膜层，然后用机械滚轮施施压将其碾压成毯，得到所述的用于砂质土种植的防渗蓄水毯。
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