CN114752112A - 一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于花艺资材制备技术领域，具体涉及一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用；本发明通过将脲醛树脂与改性磷石膏结合，制备得到一种全新的可降解环保花泥，保水率达到45.2％，吸水率达到86.1％，降解率达到32.4％(12个月)。原料易得，制备方法简单，同时还对工业副产石膏进行了二次利用，降低了对环境的不良影响。
Description
技术领域
本发明属于花艺资材制备技术领域，具体涉及一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用。
背景技术
花泥也叫花泉或吸水海绵，是用酚醛塑料发泡制成的一种插花用品，其具有高吸水性、高保水性，花泥的上面、四侧均可插花，比花插使用面大，且灵活方便，还可以有效延长鲜花的保鲜期。一般采用酚醛树脂、脲醛树脂、聚氨酯树脂进行花泥的制备，但依然存在一些问题：酚醛树脂不可降解，随意丢弃会对环境造成污染，花泥粉末进入水循环中还会对水中的生物造成不良影响。脲醛树脂强度较高，制备的花泥在使用过程中花茎不易插入，使用比较受限。聚氨酯树脂则由于原料价格昂贵，生产量少，难以推广使用。
工业副产石膏是指工业生产排出的以硫酸钙为主要成分的副产品的总称，又称为化学石膏或合成石膏。其中，工业副产石膏中占比最大的为磷石膏，每生产1吨磷酸约产生4-5吨磷石膏，其主要成分为β-半水石膏，此外还含有少量磷矿、磷酸、氟化物、有机物及钾、钠等成分。由于利用率较低，大多磷石膏还是以堆积放置的方式进行存放，处理不当将严重危害堆积地及附近区域的大气、土壤和地下水等生态环境。
目前针对可降解花泥的制备已经有相关研究，例如公告号为CN104396590B的专利文件公开了一种环保型插花泥，包括：膨润土、生物降解剂、尿素、磷酸二氢钾、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、聚氨酯和去离子水；其中，生物降解剂由淀粉和苯甲酮混合而成。此专利虽然所采用的原料均为可降解的材料，但其主要原料为聚氨酯，价格昂贵，采用的膨润土保水和吸水效果并不理想，并且，花泥中含有尿素、磷酸二氢钾、聚丙酰胺等物质，对于不同的鲜切花而言，其浓度可能超过了鲜花的耐受上限，反而会对鲜切花的保鲜效果造成消极影响。
公开号为CN106045673A的专利文件公开了一种樱花专用的插花泥及其生产工艺，该插花泥包括如下重量份的各组分：酚醛塑料50-80份、粘土粉40-60份、尿素15-30份、磷酸二氢钾10-20份、EVA 15-25份、吸水剂10-15份、降解剂10-20份、硅油1-3份及去离子水。此方法依然采用了酚醛塑料作为花泥的主要原料，即使添加了降解剂，依然难免存在未完全降解的部分。
《复合型可降解插花泥的制备》(丁杰，李发达，杨一莹，彭安顺，化学工程师，2014.)一文中，采用酚醛树脂和脲醛树脂为主要原料制备了可降解的插花泥，但酚醛树脂与脲醛树脂均为难以降解的原料，其降解率最高即为15.6％，所达到的可降解的技术效果也是通过增加脲醛树脂的比例达到的，当花泥大量使用时其降解速度依然较慢。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用。
具体是通过以下技术方案来实现的：
1、一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用。
2、所述的可降解花泥，按重量份计包括以下原料：脲醛树脂30-40份、改性磷石膏20-25份、发泡剂3-7份、水30-50份。
进一步，所述的改性磷石膏是由工业副产磷石膏经预处理后进行改性得到的。
进一步，所述的预处理，具体是在磷石膏中加入磷石膏质量5-10％的α-半水石膏混合研磨，再采用纯净水浸泡2-3次，过滤后得到预处理磷石膏。
进一步，所述的改性，是将预处理磷石膏采用频率为300-350MHz的微波处理15-30s后，加入预处理磷石膏质量12-17％的云母粉，混合研磨1-1.5h，烘干后即得到改性磷石膏。
进一步，所述的烘干，是在300℃温度下烘0.5h，再将温度降至100-140℃继续烘1.5-2h。
进一步，所述的发泡剂，是由十二烷基磺酸钠、碳酸氢钠、吐温80以10-15：3-7：0.8-1.2的质量比组成。
3、上述可降解花泥的制备方法，是将脲醛树脂、改性磷石膏和水混合，搅拌5min后加入发泡剂，搅拌均匀后倒入模具中加热至100-120℃，待其发泡、固化后即得到可降解环保花泥。
综上所述，本发明的有益效果在于：本发明通过将脲醛树脂与改性磷石膏结合，制备得到一种全新的可降解环保花泥，保水率达到45.2％，吸水率达到86.1％，降解率达到32.4％(12个月)。原料易得，制备方法简单，对工业副产石膏进行了二次利用，降低了对环境的不良影响。
其中，本申请通过对磷石膏进行预处理之后改性，可使磷石膏中所含的杂质去除，并且不同于传统对磷石膏的处理方法，传统对工业副产石膏的预处理方式是进行水洗筛分，或高温煅烧，采用水洗的方法用水量大、耗能高、投资大，还会产生大量含污染物的废水，需要进行二次处理才能够进行排放。若采用煅烧的方式大多需要400℃以上的高温进行长时间煅烧，耗能大。本申请先以α-半水石膏与磷石膏混合研磨，可与磷石膏其中的主要组分β-半水石膏相结合，β-半水石膏的晶体多为纤维状或片状，结晶度较差，分散度大；α-半水石膏的晶体多为短柱状，可降低用水量，且两种结晶状态共存可以使后续发泡时所生成的孔径细小均匀，相应所制备得到的花泥整体的吸水及保水效果均匀，在花艺中做架构设计时即使受力不均也不易碎裂。
由于磷石膏本身具有一定的胶凝性，直接制备花泥会出现密度过大，鲜切花插入阻力较大的问题。因此在将磷石膏与α-半水石膏混合研磨后需要采用纯净水进行浸泡处理，这是利用了磷石膏本身所含有的杂质，其会在水化时阻碍磷石膏水化，降低其强度，使结构疏松，在制备为花泥时具有良好的脆性，但也依然具备一定的强度，提高其吸水率。
采用云母与预处理后的磷石膏混合，辅以微波进行处理，微波产生的交变磁场会促使介质分子发生极化现象，使得云母的结构层发生改变，出现一定的空隙，能使预处理后的磷石膏晶体插入到结构空隙中，提升了花泥结构的稳定性和密度，并提高了花泥的吸水率。
采用十二烷基磺酸钠、碳酸氢钠、吐温80作为发泡剂，能够使材料充分起泡，制得到的花泥密度均匀。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
1、一种可降解花泥，按重量份计包括以下原料：脲醛树脂35份、改性磷石膏24份、发泡剂4份、水40份。
进一步，所述的改性磷石膏是由工业副产磷石膏经预处理后进行改性得到的。
进一步，所述的预处理，具体是在磷石膏中加入磷石膏质量7％的α-半水石膏混合研磨，再采用纯净水浸泡2次，过滤后得到预处理磷石膏。
进一步，所述的改性，是将预处理磷石膏采用频率为350MHz的微波处理25s后，加入预处理磷石膏质量15％的云母粉，混合研磨1h，烘干后即得到改性磷石膏。
进一步，所述的烘干，是在300℃温度下烘0.5h，再将温度降至120℃继续烘2h。
进一步，所述的发泡剂，是由十二烷基磺酸钠、碳酸氢钠、吐温80以14：5：0.8的质量比组成。
2、上述可降解花泥的制备方法，是将脲醛树脂、改性磷石膏和水混合，搅拌5min后加入发泡剂，搅拌均匀后倒入模具中加热至110℃，待其发泡、固化后即得到可降解花泥。
实施例2
1、一种可降解花泥，按重量份计包括以下原料：脲醛树脂30份、改性磷石膏20份、发泡剂3份、水30份。
进一步，所述的改性磷石膏是由工业副产磷石膏经预处理后进行改性得到的。
进一步，所述的预处理，具体是在磷石膏中加入磷石膏质量5％的α-半水石膏混合研磨，再采用纯净水浸泡2次，过滤后得到预处理磷石膏。
进一步，所述的改性，是将预处理磷石膏采用频率为300MHz的微波处理15s后，加入预处理磷石膏质量12％的云母粉，混合研磨1h，烘干后即得到改性磷石膏。
进一步，所述的烘干，是在300℃温度下烘0.5h，再将温度降至100℃继续烘2h。
进一步，所述的发泡剂，是由十二烷基磺酸钠、碳酸氢钠、吐温80以10：3：1.0的质量比组成。
2、上述可降解花泥的制备方法，是将脲醛树脂、改性磷石膏和水混合，搅拌5min后加入发泡剂，搅拌均匀后倒入模具中加热至100℃，待其发泡、固化后即得到可降解花泥。
实施例3
1、一种可降解花泥，按重量份计包括以下原料：脲醛树脂40份、改性磷石膏25份、发泡剂7份、水50份。
进一步，所述的改性磷石膏是由工业副产磷石膏经预处理后进行改性得到的。
进一步，所述的预处理，具体是在磷石膏中加入磷石膏质量10％的α-半水石膏混合研磨，再采用纯净水浸泡3次，过滤后得到预处理磷石膏。
进一步，所述的改性，是将预处理磷石膏采用频率为350MHz的微波处理30s后，加入预处理磷石膏质量17％的云母粉，混合研磨1.5h，烘干后即得到改性磷石膏。
进一步，所述的烘干，是在300℃温度下烘0.5h，再将温度降至140℃继续烘1.5h。
进一步，所述的发泡剂，是由十二烷基磺酸钠、碳酸氢钠、吐温80以15：7：1.2的质量比组成。
2、上述可降解花泥的制备方法，是将脲醛树脂、改性磷石膏和水混合，搅拌5min后加入发泡剂，搅拌均匀后倒入模具中加热至120℃，待其发泡、固化后即得到可降解花泥。
一、花泥的性能测试
1.1实验材料
实验1：按传统方法，采用脲醛树脂进行发泡制备脲醛树脂花泥；
实验2：按公告号为CN104396590B的专利文件方法所制备的花泥；
实验3：在与实施例1的同等条件下，对磷石膏只进行预处理，不进行改性处理制备花泥；
实验4：在与实施例1的同等条件下，对磷石膏只进行改性处理，不进行预处理制备花泥；
实验5、6、7：在与实施例1的同等条件下，将云母粉的掺量分别改为5％、10％、25％制备花泥。
1.2实验方法
将实验1-7及实施例1-3所制备的花泥切割为10cm×5cm×5cm的长方体，先以50℃的恒温箱烘干1h，再置于足量的水中，待其自然吸水下沉，记录从花泥放置水中的时刻起，至其吸满水的时间。
取出吸满水的花泥，控水5秒后进行称重，计算吸水率。
将吸满水的花泥置于室温通风处，静置7天，计算其7天保水率。
结果如表1所示。
将实验1制备的花泥、实施例1-3制备的花泥与市售花泥(品牌Oasis)进行对比，分别切割为5cm×5cm×5cm的立方体，埋于深度10cm的土壤中，于3个月、6个月、12个月时进行称重，计算它们的降解率，结果如表1所示。
其中，吸水率＝(吸水后的花泥重量-吸水前的花泥重量)/吸水前的花泥重量×100％；
1.3实验结果
表1
| 组别 | 吸水时间/s | 吸水率 | 保水率 |
| 实施例1 | 2.1 | 43.7％ | 86.1％ |
| 实施例2 | 1.9 | 45.2％ | 84.3％ |
| 实施例3 | 2.1 | 43.1％ | 85.7％ |
| 实验1 | 2.4 | 40.4％ | 78.5％ |
| 实验2 | 2.6 | 36.9％ | 64.0％ |
| 实验3 | 2.3 | 31.5％ | 74.9％ |
| 实验4 | 2.4 | 33.4％ | 70.6％ |
| 实验5 | 2.2 | 30.8％ | 77.5％ |
| 实验6 | 2.1 | 28.3％ | 76.8％ |
| 实验7 | 2.2 | 44.5％ | 77.3％ |
由实验结果可知，实验1和实验2的花泥吸水率都还不错，但依然不如本申请实施例制备的花泥，尤其实验2的花泥，其7天保水率较低。实验5-7的吸水率随着云母的增加反而呈下降趋势，当用量达到25％时吸水率为44.5％，说明云母的掺量对吸水率是有一定影响的，呈先下降再升高的趋势，用量过大时对其吸水率的提升并不明显，因此，从成本角度考虑，云母的使用量并非是越大越好。
表2
可以看出，本申请方法制备的花泥在土壤中的降解率均高于脲醛树脂和市售的花泥，对环境的不良影响大大降低了。
此外，经测试，本申请方法制备的花泥平均密度可达到16-17lbs/sq.inch，密度高于普通市售的花泥。
Claims (9)
1.一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用。
2.如权利要求1所述的一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用，其特征在于，所述的可降解花泥，按重量份计包括以下原料：脲醛树脂30-40份、改性磷石膏20-25份、发泡剂3-7份、水30-50份。
3.如权利要求1或2任一项所述的一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用，其特征在于，所述的改性磷石膏是由工业副产磷石膏经预处理后进行改性得到的。
4.如权利要求3所述的一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用，其特征在于，所述的预处理，具体是在磷石膏中加入磷石膏质量5-10％的α-半水石膏混合研磨，再采用纯净水浸泡2-3次，过滤后得到预处理磷石膏。
5.如权利要求3所述的一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用，其特征在于，所述的改性，是将预处理磷石膏采用频率为300-350MHz的微波处理15-30s后，加入预处理磷石膏质量12-17％的云母粉，混合研磨1-1.5h，烘干后即得到改性磷石膏。
6.如权利要求5所述的一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用，其特征在于，所述的烘干，是在300℃温度下烘0.5h，再将温度降至100-140℃继续烘1.5-2h。
7.如权利要求1所述的一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用，其特征在于，所述的发泡剂，是由十二烷基磺酸钠、碳酸氢钠、吐温80以10-15：3-7：0.8-1.2的质量比组成。
8.如权利要求1所述的一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用，其特征在于，所述可降解花泥的制备方法，是将脲醛树脂、改性磷石膏和水混合，搅拌5min后加入发泡剂，搅拌均匀后倒入模具中加热发泡，固化后即得到可降解环保花泥。
9.如权利要求7所述的一种改性磷石膏在制备可降解花泥中的应用，其特征在于，所述的加热发泡，其温度为100-120℃。
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