CN112450036B - 用于立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料，由改性聚乙烯醇与泥炭土‑木粉基质复合而成，包括以下步骤：将聚乙烯醇加入一定量水中一段时间使之充分溶胀并加热搅拌使之充分溶解，待溶液冷却后加入异氰酸酯并搅拌使充分混合，边加入泥炭土‑木粉基质边搅拌使充分混合。反应完成后冷却成型得到轻质复合材料，即可作为立体绿化整体栽培基质。本发明为立体绿化整体栽培基质提供一种轻质发泡材料，该产品具有单位体积质量分数低，孔隙率高、耐久性好，吸水保水性能强，营养丰富可降解且具有一定的弹性等优点，是一种环境友好型材料，可应用于立体绿化、园林绿化、墙面绿化、室内绿化等多种场景。
Description
技术领域
本发明属于生物质复合材料领域和人居绿化材料领域，尤其涉及一种新型立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料的制造方法。
背景技术
许多城市可供绿化土地不足，而立体绿化可以在不占用或占用少量土地资源的基础上采用立体式、复合式的方法在少量空间里进行大量的绿化，提高城市绿化率，改善城市居住环境和城市景观，因此在世界各地愈来愈受欢迎。
然而现有的绿化基质多采用混合式的基质，无法紧密结合，容易遭受侵蚀风化流失，基质难以保持长期可利用，需要更换，不仅无法保持植物长期有效生长，还造成了资源浪费，损耗财力物力。且流失物质影响环境美观。
公布号CN111226746A公开了一种立体绿化基质及海绵基质的制备方法，通过将石料、土料、泥炭土和木料添加进海绵基质，不仅容易破环海绵原有的强度，还容易造成栽培基质包括营养物质的流失。
公布号CN110178687A公开了一种环保可降解无土栽培泡体、制备方法及应用，通过多元醇预聚体、填料、育苗助长功能性材料以及生物降解剂等，采用的原料品种多，同时也未明确所用填料的尺寸大小。制造成本相对高、操作简单。
公布号CN110122268A公开一种废旧塑料制备保水植物栽培基质的方法，需要高温熔融后发泡，存在制造工艺较复杂，生产效率低、成本高的缺点。
可见，能够生产出一种成本低、制造工艺简单且性能优良的立体绿化整体栽培基质是立体绿化可持续发展的需要。
发明内容
基于目前立体绿化的现状，本发明提出一种用于立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料及其制造方法，降低了基体的密度，提高了基体的结合强度、吸水性、保水性，并能有效延长其使用时间，制备工艺简单，生产过程不产生任何废气污水。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料，其配比包括以下重量份的原料组成：聚乙烯醇5-15份、异氰酸酯1-10份、水100-200 份、泥炭土50-150，木粉1-10份。
优选的，所述聚乙烯醇由同种或不同型号聚乙烯醇混合配制而成。
优选的，所述异氰酸酯为TDI、MDI或者其它型号的异氰酸酯中的一种或几种。
优选的，所述泥炭土为过18目筛的细泥炭土。
优选的，所述木粉为木材加工剩余物，并充分吸收营养液。
一种立体绿化整体栽培基质的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照比列称取各原料，备用。
（2）在水中加入聚乙烯醇，放置5-10分钟均质后再逐渐升温至105℃并搅拌使聚乙烯醇全部溶解形成胶体；
（3）在步骤（2）胶体中滴加异氰酸酯并搅拌均匀，得到改性聚乙烯醇胶体；
（4）将木粉与营养液混合，使木粉充分吸收营养液，烘干得到充分吸收营养液的木粉，营养液的用量为木粉绝干质量的5~13%，营养液用量、成分可根据不同需求进行配置；
（5）将泥炭土与步骤（4）获得的木粉混合并搅拌均匀，得到混合基质；
（6）将改性聚乙烯醇胶体倒入反应器内，加入混合基质并搅拌使之均匀，将混合物倒入成型模具中在一定温度下发泡一段时间，经过一段时间冷却成型后，脱去模具得到由聚乙烯醇与混合基质复合而成的立体绿化整体栽培基质轻质复合材料。
步骤（6）所述发泡时间为30min~60min，发泡温度40℃~60℃，冷却成型时间为12h以上。
本发明还提供了一种立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料的应用，所述基质在无土栽培，园林园艺，室内绿化，景观绿化，组合绿化，智能绿化等方便具有极大的应用价值。
综上所述，由于采取了上述技术方案，本发明的有益效果是：
（1）本发明的立体绿化栽培基质产品密度小，质地柔软，结合强度高，且无异味，可以根据需要塑造成不同的形态，是土壤的优质替代物，且本身不会产生病虫草害，大大降低病害风险，让绿植可以在屋顶，阳台，走廊，办公桌面生长，既美观又环保。
（2）本发明的立体绿化基质产品干密度约0.1-0.2g/cm³，轻巧但不会像土壤一样会有尘土飞散。饱和持水率可达400%以上，吸水后呈现仿海绵的弹性体结构且不掉渣，是质轻洁净的“绅士土”，且吸水后不影响结合强度，可在横向、纵向或曲面上设计绿化。
（3）本发明的立体绿化基质产品无需额外的施肥，泥炭土本身是优质的营养物质，含有大量的磷、钾等无机物，完全满足植物自身生长的现需要，其本身具有的蜂窝状结构，可以使植物根部很好的伸展并与水分，营养物质充分接触。
（4）本发明的立体绿化基质产品吸水快，持水性能优异，室温下能长期保有水分，只需定期浇水或滴灌便可维持植物生长，可大大延长浇灌维护周期，即使遇到长假或恶劣天气也不影响植物正常生长，不受地域、停电、停水、节假等因素制约，极大降低管理维护成本，是基质界众望所归的“高富帅”。
具体实施方式
为使本发明达到的效果更好，通过以下实施例对本发明的技术方案作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
实施例1 一种立体绿化整体栽培基质
栽培基质各组分的重量配比为：聚乙烯醇5份，异氰酸酯3份，水100份，泥炭土150份，木粉2份，营养液0.２份；
所述的聚乙烯醇包括聚乙烯醇1788 3份，聚乙烯醇2488 2份；所述的异氰酸酯包括TDI 3份。
实施例2 一种立体绿化整体栽培基质
栽培基质各组分的重量配比为：聚乙烯醇10份，异氰酸酯5份，水140份，泥炭土120份，木粉5份，营养液0.４份；
所述的聚乙烯醇包括聚乙烯醇1799 10份；所述的异氰酸酯包括TDI 2份，MDI 3份；
实施例3 一种立体绿化整体栽培基质
栽培基质各组分的重量配比为：聚乙烯醇15份，异氰酸酯10份，水200份，泥炭土100份，木粉5份，营养液0.５份；
所述的聚乙烯醇包括聚乙烯醇1799 15份；所述的异氰酸酯包括TDI 5份，MDI 4份，HDI 1份。
实施例4 一种立体绿化整体栽培基质
栽培基质各组分的重量配比为：聚乙烯醇8份，异氰酸酯4份，水130份，泥炭土90份，木粉7份，营养液0.６份；
所述的聚乙烯醇包括聚乙烯醇1799 3份，聚乙烯醇2499 3份，聚乙烯醇2488 2份；所述的异氰酸酯包括TDI 3份。
实施例5 一种立体绿化整体栽培基质
栽培基质各组分的重量配比为：聚乙烯醇12份，异氰酸酯6份，水180份，泥炭土80份，木粉9份，营养液0.７份；
所述的聚乙烯醇包括聚乙烯醇1799 5份，聚乙烯醇2099 5份，聚乙烯醇2699 2份；所述的异氰酸酯包括TDI 3份，MDI 3份。
实施例1-5样品的制备方法均参照以下步骤：
（1）按照比列称取各原料，备用。
（2）在水中加入聚乙烯醇，放置5-10分钟均质后再逐渐升温至105℃并搅拌使聚乙烯醇全部溶解形成胶体；
（3）在（2）中滴加异氰酸酯并搅拌均匀，得到改性聚乙烯醇胶体；
（4）将木粉与营养液混合，使木粉充分吸收营养液，烘干得到充分吸收营养液的木粉，营养液的用量为木粉绝干质量的5~13wt%，营养液用量、成分可根据不同需求进行配置；
（5）将泥炭土与步骤（4）获得的木粉混合并搅拌均匀，得到混合基质；
（6）将改性聚乙烯醇胶体倒入反应器内，加入混合基质并搅拌使之均匀，将混合物倒入成型模具中在一定温度下发泡一段时间，经过一段时间冷却成型后，脱去模具得到由聚乙烯醇与混合基质复合而成的立体绿化整体栽培基质轻质复合材料。
步骤（6）所述发泡时间为30min~60min，发泡温度40℃~60℃，冷却成型时间为12h以上。
将实施例1-3的原料按照配比顺序加入经过发泡冷却得到立体绿化基质，室温放置24h后测各项数据。(见表1、表2)
表1 制备几种样品和市售产品与相关技术标准的性能参数对比
表2 制备几种样品与市售产品72h内的持水率对比
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，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，均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料，其特征在于：所述复合材料包括以下重量份原料组成：聚乙烯醇5-15份、异氰酸酯1-10份、水100-200 份、泥炭土50-150份、木粉5-10份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）按照比例称取各原料，备用；
（2）在水中加入聚乙烯醇，放置，均质后再逐渐升温至105℃并搅拌使聚乙烯醇全部溶解形成胶体；
（3）在步骤（2）胶体中滴加异氰酸酯并搅拌均匀，得到改性聚乙烯醇胶体；
（4）将木粉与营养液混合，使木粉充分吸收营养液，烘干得到充分吸收营养液的木粉；
（5）将泥炭土与步骤（4）获得的木粉混合并搅拌均匀，得到混合基质；
（6）将改性聚乙烯醇胶体倒入反应器内，加入混合基质并搅拌使之均匀，将混合物倒入成型模具中在一定温度下发泡一段时间，经过一段时间冷却成型后，脱去模具得到由聚乙烯醇与混合基质复合而成的立体绿化整体栽培基质轻质复合材料；
步骤（2）所述放置时间为5-10分钟；
步骤（4）营养液的用量为木粉绝干质量的5~13wt%，其中营养液用量、成分根据不同需求进行配制；
步骤（6）所述发泡时间为30min~60min，发泡温度40℃~60℃，冷却成型时间为12h以上。
2.根据权利要求1所述的用于立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料，其特征在于：所述复合材料包括以下重量份原料组成：聚乙烯醇5份，异氰酸酯3份，水100份，泥炭土150份，木粉2份。
3.根据权利要求1所述的用于立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料，其特征在于：所述复合材料包括以下重量份原料组成：聚乙烯醇15份，异氰酸酯10份，水200份，泥炭土100份，木粉5份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的用于立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料，其特征在于：所述聚乙烯醇为同种或不同种型号聚乙烯醇混合配制而成。
5.根据权利要求1-3任一项所述的用于立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料，其特征在于：所述异氰酸酯为TDI、MDI或者其它型号的异氰酸酯中的一种或几种。
6.根据权利要求1-3任一项所述的用于立体绿化整体栽培基质的轻质复合材料，其特征在于：所述泥炭土为过18目筛的细泥炭土，木粉为木材加工剩余物。
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