CN113583599A - 一种用于农用岩棉的粘接剂、农用岩棉及其制备方法及检测方法 - Google Patents

一种用于农用岩棉的粘接剂、农用岩棉及其制备方法及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于农用岩棉的粘接剂、农用岩棉及其制备方法及检测方法，包括以下成分，树脂0.1～99.5wt％；硅烷偶联剂0.1～99.5wt％；亲水剂0.1～99.5wt％；磷酸0.1～99.5wt％；以及水0.1～99.5wt％。本发明农用岩棉无需使用酸性营养液浸泡岩棉，农用岩棉经水或营养液浸泡后，岩棉中的磷酸会分解出H+中和岩棉中释放的碱性物质，同时过量的H+会使水或营养液呈现出弱酸性，有利于植物的正常生长。水或营养液浸泡后，岩棉中的磷酸会分解出正磷酸(H3PO4、H2PO4 ‑、HPO4 ‑、PO4 ‑)，使其能够被植物有效吸收，保证植物生长所需磷元素，降低栽培过程中的施肥成本。

Description

一种用于农用岩棉的粘接剂、农用岩棉及其制备方法及检测 方法
技术领域
本发明涉及农业领域，特别涉及一种用于农用岩棉的粘接剂、一种农用岩棉及其制备方法、农用岩棉的检测方法。
背景技术
在社会经济发展的进程中，农业起着举足轻重的作用。要想紧跟时代发展趋势，只有不断更新农业种植技术，才能促使其发挥最大能效作用。农用岩棉种植技术属于现代新型的农业技术，在农作物栽培阶段应用较为广泛。
农用岩棉栽培技术属于无土栽培范畴，岩棉本身具有疏松多孔的性质，将植物直接置于岩棉块中，既能保持良好的透气性，又能起到显著的保水性。
公开号为CN110342829A公开了一种能够提供长效可吸收的营养元素的岩棉及其制备方法。该岩棉由包括岩棉基料和复合磷钾矿的原料制成，复合磷钾矿包括重量比为(1～2)：(2～4)：(1～2)的磷矿、钾矿和含镁硅酸盐矿。加入的特定配比的复合磷钾矿组分依据玻璃结构因子配料法，在熔融过程中的高温状态下形成熔融体玻璃结构，这种熔融体玻璃结构的玻璃网络大小适中，在PO4 3-周围除有Ca2+外尚有Mg2+存在，形成不对称电场，能够有效减少氟磷灰石、镁橄榄石等结晶的形成和析出，保证磷钾钙镁硅等矿质元素的枸溶性，使其能够被植物有效吸收，可长时间保证植物生长需要。同时，抗雨水淋洗较强，可显著降低种植过程中养分流失造成的环境污染。该专利仍然存在不足之处。
发明内容
基于上述问题，一方面，本发明提供一种用于农用岩棉的粘接剂，该用于农用岩棉的粘接剂喷入到岩棉中形成的农用岩棉无需使用酸性营养液浸泡岩棉，农用岩棉经水或营养液浸泡后，岩棉中的磷酸会分解出H+中和岩棉中释放的碱性物质，同时过量的H+会使水或营养液呈现出弱酸性，有利于植物的正常生长。水或营养液浸泡后，岩棉中的磷酸会分解出正磷酸(H3PO4、H2PO4 -、HPO4 -、PO4 -)，使其能够被植物有效吸收，保证植物生长所需磷元素，降低栽培过程中的施肥成本。
一种用于农用岩棉的粘接剂，包括以下成分，
树脂0.1～99.5wt％；
硅烷偶联剂0.1～99.5wt％；
亲水剂0.1～99.5wt％；
磷酸0.1～99.5wt％；以及
水0.1～99.5wt％。
在本申请的一个或多个具体实施方式中，所述
树脂6～10wt％；
硅烷偶联剂0.2～0.5wt％；
亲水剂0.5～2wt％；
磷酸0.2～1.0wt％；以及
水86～93wt％。
在本申请的一个或多个具体实施方式中，所述树脂为可溶于酸性水溶液的树脂。
在本申请的一个或多个具体实施方式中，可溶于酸性水溶液的树脂为丙烯酸酯树脂或/和聚氨酯树脂。
在本申请的一个或多个具体实施方式中，所述亲水剂为有机聚合硅氧烷、聚醚改性硅油、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚中的一种或多种中的一种或多种。适量亲水性好的粘接剂，为农作物根系的正常生长夯实基础。
一方面，本申请还提供一种农用岩棉。
一种农用岩棉，该农用岩棉含有上述的粘接剂。
在本申请的一个或多个具体实施方式中，所述粘接剂高温固化在农用岩棉中。该农用岩棉的有机物含量为2～8wt％，所述农用岩棉的水萃取液呈弱酸性，所述农用岩棉在植物的正常生长中能释放能够被植物有效吸收，保证植物生长所需的磷元素。
一方面，本申请还提供一种制备上述的农用岩棉的方法。
一种制备上述的农用岩棉的方法，包括以下步骤，
①称量粘结剂各组分，混合均匀，形成粘接剂。
②将①形成的粘接剂喷入到岩棉中，经高温固化，再经切割形成不同规格和用途的农用岩棉。
在本申请的一个或多个具体实施方式中，所述高温固化温度为170～250℃，固化时间为1～10min。制备出的农用岩棉的有机物含量为2～8wt％，所述农用岩棉的水萃取液呈弱酸性，所述农用岩棉在植物的正常生长中能释放能够被植物有效吸收，保证植物生长所需的磷元素。
一方面，本申请还提供一种上述的农用岩棉的有机物含量测试方法。
一种上述的农用岩棉的有机物含量测试方法，包括以下步骤：
①用取样器在样品上随机钻取10g以上作为一个试样，试样数量3个；
②将试样连同坩埚放入105～110℃的鼓风干燥箱内，烘干至恒重，然后取出，放在干燥器中冷却至室温，称试样的质量，记为m1；
③将试样连同坩埚放人马弗炉内，在550±10℃下灼烧30min以上，取出放入干燥器中冷却至室温，称试样的质量，记为m2；
④试样有机物含量按公式(m1-m2)/m1×100％计算，结果取3个试样结果的平均值，保留至小数点后一位。
一方面，本申请还提供一种上述的农用岩棉的水萃取液pH值测试方法。
一种上述的农用岩棉的水萃取液pH值测试方法，包括以下步骤：
①称取两份2.0±0.1g试样，分别放入已加入100mL pH值为6.5～7.0的水的250mL具塞三角烧瓶中，振荡5min，放入搅拌转子，在磁力搅拌器上连续搅拌30min，确保试样充分搅拌，沉淀5min后倾倒出清液作为试液；
②将pH计预热30min；
③用玻璃温度计测量试液和pH标准缓冲溶液的温度，待两者的温度相同后开始测定，将仪器温度补偿旋钮调至所测得的溶液温度，或使用带有自动温度补偿功能的pH计和带有温度传感器的电极测定pH值；
④使用pH值为6.86(25℃)的标准缓冲溶液定位，根据溶液pH值选用pH值为9.18(25℃)或pH值为4.00(25℃)的标准缓冲溶液定斜率。试液pH值应落入两标准缓冲溶液之间；
⑤重复以上步骤，直到达到所定斜率的标准缓冲溶液在实测溶液温度下pH值的±0.02范围内；
⑥测定试液pH值，稳定30s后读数；
⑦测定另一份试液的pH值；
⑧结果取两次偏差不大于0.20的pH值结果的算术平均值，作为样品水萃取液的pH值，结果保留至小数点后一位。
发明原理及有益效果：
发明人在生产实践中发现，岩棉的化学性质一般呈碱性，会导致浸泡岩棉之后的营养液也呈碱性，而碱性的环境对植物的幼苗毒害作用极大，不利于幼苗的正常生长。目前，常用的方法是使用酸性营养液浸泡农用岩棉，中和基质中释放的碱性物质，从而使植物处于酸性的生长环境。而在此过程中为确保农用岩棉的pH值能够转变为适宜植物生长的基本栽培需求，则需要不定期对营养液浸泡下的岩棉的pH值进行检测，同时定期对岩棉进行冲水避免盐渍的出现。这样不仅会造成资源浪费、提高种植成本，还会导致营养成分的流失，带来水体富营养化等环境问题。因此，如何对农用岩棉进行改性处理，使该种基质呈酸性，为农用岩棉种植技术的推广应用提供助力，推动农业生产整体行业的快速发展，是目前亟需解决的问题。CN110342829A虽然有效保证了最终产品中磷钾钙镁硅等矿质元素的枸溶性，大幅降低栽培过程中施肥等养护成本。但是，其未改变农用岩棉的碱性化学性质，仍需通过外部手段调节农用岩棉pH值。
本申请岩棉在加工阶段为保证其水变形指标，加入适量亲水性好的粘接剂，为农作物根系的正常生长夯实基础。粘接剂配方中的磷酸对农用岩棉的增益机理：①磷酸的分解温度为261℃，能耐较高的固化温度，避免在高温固化过程中发生分解。②农用岩棉经水或营养液浸泡后，岩棉中的磷酸会分解出H+中和岩棉中释放的碱性物质，同时过量的H+会使水或营养液呈现出弱酸性，有利于植物的正常生长。③水或营养液浸泡后，岩棉中的磷酸会分解出正磷酸(H3PO4、H2PO4 -、HPO4 -、PO4 -)，使其能够被植物有效吸收，保证植物生长所需磷元素，降低栽培过程中的施肥成本。
本申请通过在岩棉中加入含磷酸的粘结剂，且磷酸的分解温度为261℃，能耐较高的固化温度，避免在高温固化过程中发生分解，因此无需使用酸性营养液浸泡岩棉，简化了种植过程，缩短了周期。农用岩棉经水或营养液浸泡后，岩棉中的磷酸会分解出H+中和岩棉中释放的碱性物质，同时过量的H+会使水或营养液呈现出弱酸性，有利于植物的正常生长。而且，水或营养液浸泡后，岩棉中的磷酸会分解出正磷酸(H3PO4、H2PO4 -、HPO4 -、PO4 -)，使其能够被植物有效吸收，保证植物生长所需磷元素，降低栽培过程中的施肥成本。
具体实施方式
下面将对本发明作进一步说明。
本申请中，农用岩棉有机物含量测试方法如下：
①用取样器在样品上随机钻取10g以上作为一个试样，试样数量3个。
②将试样连同坩埚放入105～110℃的鼓风干燥箱内，烘干至恒重，然后取出，放在干燥器中冷却至室温，称试样的质量，记为m1。
③将试样连同坩埚放人马弗炉内，在550±10℃下灼烧30min以上，取出放入干燥器中冷却至室温，称试样的质量，记为m2。
④试样有机物含量按公式(m1-m2)/m1×100％计算，结果取3个试样结果的平均值，保留至小数点后一位。
本申请中，农用岩棉水萃取液pH值测试方法如下：
①称取两份2.0±0.1g试样，分别放入已加入100mL水(pH值为6.5～7.0)的250mL具塞三角烧瓶中，振荡5min，放入搅拌转子，在磁力搅拌器上连续搅拌30min，确保试样充分搅拌，沉淀5min后倾倒出清液作为试液。、②将pH计预热30min。
③用玻璃温度计测量试液和pH标准缓冲溶液的温度，待两者的温度相同后开始测定。将仪器温度补偿旋钮调至所测得的溶液温度，或使用带有自动温度补偿功能的pH计和带有温度传感器的电极测定pH值。
④使用pH值为6.86(25℃)的标准缓冲溶液定位，根据溶液pH值选用pH值为9.18(25℃)或pH值为4.00(25℃)的标准缓冲溶液定斜率。试液pH值应落入两标准缓冲溶液之间。
⑤重复以上步骤，直到达到所定斜率的标准缓冲溶液在实测溶液温度下pH值的±0.02范围内。
⑥测定试液pH值，稳定30s后读数。
⑦测定另一份试液的pH值。
⑧结果取两次偏差不大于0.20的pH值结果的算术平均值，作为样品水萃取液的pH值，结果保留至小数点后一位。
实施例1
①按表1中实施例1的配方称量各组分，混合均匀，形成粘接剂。
②将①形成的粘接剂喷入到岩棉中，经高温固化，再经切割形成不同规格和用途的农用岩棉；本步骤中，高温固化温度和时间见表1实施例1。
实施例2
①按表1中实施例2的配方称量各组分，混合均匀，形成粘接剂。
②将①形成的粘接剂喷入到岩棉中，经高温固化，再经切割形成不同规格和用途的农用岩棉；本步骤中，高温固化温度和时间见表1实施例2。
实施例3
①按表1中实施例3的配方称量各组分，混合均匀，形成粘接剂。
②将①形成的粘接剂喷入到岩棉中，经高温固化，再经切割形成不同规格和用途的农用岩棉；本步骤中，高温固化温度和时间见表1实施例3。
实施例4
①按表1中实施例3的配方称量各组分，混合均匀，形成粘接剂。
②将①形成的粘接剂喷入到岩棉中，经高温固化，再经切割形成不同规格和用途的农用岩棉；本步骤中，高温固化温度和时间见表1实施例4。
实施例5
①按表1中实施例5的配方称量各组分，混合均匀，形成粘接剂。
②将①形成的粘接剂喷入到岩棉中，经高温固化，再经切割形成不同规格和用途的农用岩棉；本步骤中，高温固化温度和时间见表1实施例5。
对比实施例1
①按表1中对比例1的配方称量各组分，混合均匀，形成粘接剂。
②将①形成的粘接剂喷入到岩棉中，经高温固化，再经切割形成不同规格和用途的农用岩棉；本步骤中，高温固化温度和时间见表1对比例1。
表1
Figure BDA0003176525640000081
Figure BDA0003176525640000091
实施例6
将实施例1-5及对比实施例1制成的农用岩棉分别进行农用岩棉有机物含量和农用岩棉的水萃取液pH值检测，结果见下表2。
表2
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
有机物含量(wt％) 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0
水萃取液pH值 6.98 6.62 6.31 6.57 6.50 7.88
由表2可知：
(1)对比实施例1的水萃取液pH值显著大于实施例1～5的pH值，说明本发明磷酸的加入可以显著降低农用岩棉的水萃取液pH值。
(2)实施例1～3的水萃取液pH值逐渐减小，说明可以通过调控磷酸的量控制岩棉的水萃取液pH值；
(3)实施例2、4、5的水萃取液pH值逐渐减小，说明树脂量的多少对于农用岩棉的水萃取液pH值也具有一定的影响；
(4)实施例1～5的农用岩棉，岩棉基质的水萃取液呈弱酸性，有利于植物的正常生长。同时，岩棉中的磷酸会分解出正磷酸(H3PO4、H2PO4 -、HPO4 -、PO4 -)，使其能够被植物有效吸收，保证植物生长所需磷元素，降低栽培过程中的施肥成本。
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)

1.一种用于农用岩棉的粘接剂，包括以下成分，
树脂0.1～99.5wt％；
硅烷偶联剂0.1～99.5wt％；
亲水剂0.1～99.5wt％；
磷酸0.1～99.5wt％；以及
水0.1～99.5wt％。
2.根据权1所述的用于农用岩棉的粘接剂，其特征在于，所述
树脂6～10wt％；
硅烷偶联剂0.2～0.5wt％；
亲水剂0.5～2wt％；
磷酸0.2～1.0wt％；以及
水86～93wt％。
3.根据权1所述的用于农用岩棉的粘接剂，其特征在于，所述树脂为可溶于酸性水溶液的树脂，优选丙烯酸酯树脂或/和聚氨酯树脂；和/或
所述亲水剂为有机聚合硅氧烷、聚醚改性硅油、甲基烯丙醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。
4.一种农用岩棉，其特征在于，该农用岩棉含有权1-3任一所述的粘接剂。
5.根据权4所述的农用岩棉，其特征在于，所述粘接剂高温固化在农用岩棉中。
6.根据权4-5任一所述的农用岩棉，其特征在于，所述农用岩棉的有机物含量为2～8wt％；和/或
所述农用岩棉的水萃取液呈弱酸性；和/或
所述农用岩棉在植物的正常生长中能释放能够被植物有效吸收，保证植物生长所需的磷元素。
7.一种制备权5-6任一所述的农用岩棉的方法，包括以下步骤，
①称量粘结剂各组分，混合均匀，形成粘接剂；
②将①形成的粘接剂喷入到岩棉中，经高温固化，再经切割形成不同规格和用途的农用岩棉。
8.根据权7所述的制备农用岩棉的方法，其特征在于，高温固化温度为170～250℃，固化时间为1～10min。
9.一种权5-7任一所述的农用岩棉的有机物含量测试方法，包括以下步骤：
①用取样器在样品上随机钻取10g作为一个试样，试样数量3个；
②将试样连同坩埚放入105～110℃的鼓风干燥箱内，烘干至恒重，然后取出，放在干燥器中冷却至室温，称试样的质量，记为m1；
③将试样连同坩埚放人马弗炉内，在550±10℃下灼烧30min以上，取出放入干燥器中冷却至室温，称试样的质量，记为m2；
④试样有机物含量按公式(m1-m2)/m1×100％计算，结果取3个试样结果的平均值，保留至小数点后一位。
10.一种权5-7任一所述的农用岩棉的水萃取液pH值测试方法，包括以下步骤：
①称取两份2.0±0.1g试样，分别放入已加入100mL pH值为6.5～7.0的水的250mL具塞三角烧瓶中，振荡5min，放入搅拌转子，在磁力搅拌器上连续搅拌30min，确保试样充分搅拌，沉淀5min后倾倒出清液作为试液；
②将pH计预热30min；
③用玻璃温度计测量试液和pH标准缓冲溶液的温度，待两者的温度相同后开始测定，将仪器温度补偿旋钮调至所测得的溶液温度，或使用带有自动温度补偿功能的pH计和带有温度传感器的电极测定pH值；
④使用pH值为6.86(25℃)的标准缓冲溶液定位，根据溶液pH值选用pH值为9.18(25℃)或pH值为4.00(25℃)的标准缓冲溶液定斜率；试液pH值应落入两标准缓冲溶液之间；
⑤重复以上步骤，直到达到所定斜率的标准缓冲溶液在实测溶液温度下pH值的±0.02范围内；
⑥测定试液pH值，稳定30s后读数；
⑦测定另一份试液的pH值；
⑧结果取两次偏差不大于0.20的pH值结果的算术平均值，作为样品水萃取液的pH值，结果保留至小数点后一位。
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