CN1242023C - 多功能高分子固沙植被复合材料及其制备方法 - Google Patents

多功能高分子固沙植被复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种固沙植被材料及其制备方法。多功能高分子固沙植被复合材料,其特征是它主要由高分子吸水剂、改性剂、高分子化肥、高分子粘合剂组成,其各组份所占总重量百分比为:高分子吸水剂15~25,改性剂5~15,高分子化肥15~25,高分子粘合剂45~55。其制备方法是利用高分子粘合剂,将粉体的高分子吸水剂、高分子化肥、改性剂有机地复合,在室温混合后,在模具内发泡(温度为100~120℃)成型。本发明具有吸水性好、化肥缓释性好,是一种荒漠化土地固沙植被材料。另外,该材料还能作为非荒漠化地区的农、林、牧、园艺等植物用营养材料。

Description

多功能高分子固沙植被复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种固沙植被材料及其制备方法,具体涉及一种用于荒漠化土地治理的多功能、高分子与固沙植被复合材料及其制备方法。
背景技术
目前的化学防治土地荒漠化的技术及材料,主要采用以下几种技术与材料。
①高分子与化学材料荒漠化土地的固定技术。采用的高分子材料,分子量很大,往往高达上千到上百万以上,加水易形成胶体,一般而言分子链越长,粘结力越大,固沙植被作用就更强,可利用其具大的分子链形成巨大网络,使分散的无结构的沙土,形成有一定刚性或弹性不易破碎的稳定体,从而达到稳定沙地的目的。常见的高分子材料如:聚丙烯酰胺(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯乳液(PVAc)、水解聚丙烯(HPAN)、聚脲甲醛树脂、聚胺脂等等,用以上方法与材料虽然可以固定荒漠化土地,改良荒漠化土地,但不能为荒漠化土地提供物植生长所需的营养,储水效果较差,而且需要复杂的喷洒程序与喷洒技术及设备。
②石油沥青治沙技术。采用渣油、沥青及乳化沥青喷洒在荒漠化土地表面,使之形成一层非连续固结层,经蒸发后逐渐变硬,可保护土地免遭风蚀,但它成本高,需要复杂的喷洒技术,石油的分解物可能会造成新的环境污染。
③高分子吸水剂改良荒漠化土地技术。利用高分子吸水剂,吸水量大(最大可达数百倍,数千倍),保水能力强,加压时也不脱水,在自然条件下难以蒸发,保水时间长,能有效的利水用水分,是土壤中的“分子水库”,下雨就大量吸收水份保存起来,当缺水(或干旱)时,小水库的水就不断放出来,使植物发育、生长,这种吸水性树脂,可以反复吸水——放水,故吸水剂能与土壤良好地混合,改变土壤的空隙分布。但它没有解决土地肥力的问题,虽然有一些资料报道,有人将高分子吸水剂与肥料混合使用来解决以上缺点,因是物理渗合,所以使用时肥料流失严重,利用率不高,肥料渗入地下可能污染了地下水源,又产生新的污染问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即能吸水、保水,又能缓释化肥的多功能高分子固沙植被复合材料及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:多功能高分子固沙植被复合材料,其特征是它主要由高分子吸水剂、改性剂、高分子化肥、高分子粘合剂组成,其各组份所占总重量百分比为:
高分子吸水剂        粉末、粒度为200~300目  15~25,
      改性剂        粉末、粒度为100~400目  5~15,
  高分子化肥        粉末、粒度为200~300目  15~25,
高分子粘合剂                                45~55,
所述的高分子吸水剂为淀粉系高分子吸水剂、纤维素系高分子吸水剂、蛋白质系高分子吸水剂、合成系高分子吸水剂,它们可单独使用,也可数种组合使用;所述的高分子化肥为高聚脲甲醛、聚亚异丁基二脲,可单独使用,也可二种组合使用;所述的改性剂为魔芋粉;所述的高分子粘合剂由聚醚三元醇、TDI(甲苯二异氰酸酯)、辛酸亚锡、三亚乙基二胺、水、硅油组成,各组份所占重量份数为:聚醚三元醇30份,TDI(甲苯二异氰酸酯)18份,辛酸亚锡0.05份,三亚乙基二胺0.1份,水1.5份,硅油0.5份。
其各组份所占总重量最佳百分比为:
高分子吸水剂    粉末、粒度为200~300目  20,
      改性剂    粉末、粒度为200~300目  10,
  高分子化肥    粉末、粒度为200~300目  20,
高分子粘合剂                            50。
上述多功能高分子固沙植被复合材料的制备方法,其特征是其具体步骤为:
1).高分子粘合剂的配制:a.按重量份数为:聚醚三元醇30份,甲苯二异氰酸酯18份,辛酸亚锡0.05份,三亚乙基二胺0.1份,水1.5份,硅油0.5份选取各组份,聚醚三元醇中分别依次加入水、辛酸亚锡、三亚乙基二胺、硅油均匀搅拌10min;b.将甲苯二异氰酸酯加入a步骤配制液体中,搅拌均匀得高分子粘合剂;
2).上述搅拌均匀后的高分子粘合剂中加入高分子吸水剂、改性剂、高分子化肥,继续搅拌,待液体物料发白后,迅速将液体倒入预先准备好的模具内,模具根据生产需要设计,使泡沫充满模具,再放进100~120℃烧箱内熟化2小时,冷却后模压成粒状、片状、条状制品。
采用高分子吸水剂作为保水、储水材料,高分子化肥聚脲甲醛树脂作为高分子化肥材料,通过使用高分子粘合剂及其他材料,以高分子互穿网络的形式,将两种功能高分子材料有机地结合在一起,形成多功能高分子固沙植被复合材料,该材料即能吸水、保水,不但具有缓释化肥,能提高化肥效率,减少化肥污染的功能及连接土壤团粒的功能,是一种新型的固沙植被材料。
本发明主要采用高分子吸水剂、高分子化肥、改性剂、高分子粘合剂、混合复合发泡成型,可生产出吸水性好,化肥缓释性好,荒漠化土地固沙值被材料。另外,该材料还能作为非荒漠化地区的农、林、牧、园艺等植物用营养材料。
附图说明
图1是本发明工艺流程图
具体实施方式
多功能高分子固沙植被复合材料,它主要由高分子吸水剂、改性剂、高分子化肥、高分子粘合剂组成,其各组份所占总重量百分比为:
高分子吸水剂    粉末、粒度为200~300目  15~25,
      改性剂    粉末、粒度为100~400目   5~15,
  高分子化肥    粉末、粒度为200~300目  15~25,
高分子粘合剂                            45~55,
所述的高分子吸水剂为淀粉系高分子吸水剂、纤维素系高分子吸水剂、蛋白质系高分子吸水剂、合成系高分子吸水剂,它们可单独使用,也可数种组合使用;所述的高分子化肥为高聚脲甲醛、聚亚异丁基二脲,可单独使用,也可二种组合使用;所述的改性剂为魔芋粉;所述的高分子粘合剂由聚醚三元醇、TDI(甲苯二异氰酸酯)、辛酸亚锡、三亚乙基二胺、水、硅油组成,各组份所占重量份数为:聚醚三元醇30份,TDI(甲苯二异氰酸酯)18份,辛酸亚锡0.05份,三亚乙基二胺0.1份,水1.5份,硅油0.5份。
Figure C0311849700051
  们可单独使用,也可数种组合使用
  高分子粘合剂   55   50   50   45
本发明所使用的原料:
①高分子吸水剂,可选用以下各种类型的吸水剂,根据实际吸水的快慢及吸水率的大小,可单独使用,也可数种组合使用。
淀粉系高分子吸水剂:淀粉接枝丙烯腈类高分子吸水剂
                    淀粉接枝丙烯酸类高分子吸水剂
                    淀粉接枝丙烯酰胺高分子吸水剂
                    淀粉接枝丙烯酸脂类高分子吸水剂
                    淀粉接枝其它类型的高分子吸水剂
纤维素系高分子吸水剂:纤维素接枝丙烯酸类高分子吸水剂
                      纤维素接枝丙烯酰胺类高分子吸水剂
                      纤维素接枝烯腈类高分子吸水剂
                      纤维素/醋酸乙烯酯接枝共聚高分子吸水剂
                      纤维素/多种单体接枝共聚高分子吸水剂
蛋白质系高分子吸水剂:丝蛋白质生物高分子吸水剂
                      蚕丝接枝生物高分子吸水剂
                      酪素蛋白接枝共聚高分子吸水剂
                      天然高分子化合物及其分生物素高分子与吸水剂
合成系高分子吸水剂:聚丙烯酸类高分子吸水剂
                    聚乙烯醇类高分子吸水剂
                    聚丙烯腈类高分子吸水剂
                    聚丙烯酰胺类高分子吸水剂
                    聚氧化烯烃类高分子吸水剂
                    聚乙二醇类高分子吸水剂
                    聚杂双环化合物高分子吸水剂
②高分子化肥,可选用的高分子化肥类型,可单独使用,也可数种组合使用。
1)聚脲甲醛          2)聚亚异丁基二脲
③高分子粘合剂为聚氨酯类型,主要原料为聚醚多元醇类,通常要求高活性聚氧化烯烃醚分子量在4500~6500,含伯羟基量占总羟基数的40~85%。
如:聚醚三元醇PPG5613   工业  ARCO化学公司
聚醚N330                  工业  金陵石化公司
聚醚Propylan   1             Lankro公司
聚醚Propylan   3             Lankro公司
以上原料既可单独使用,也可以组合使用。
a、催化剂的选择,选用有机锡与叔胺类,两者复合使用协同作用较好。
有机锡类:二丁基锡二月桂酸酯  辛酸亚锡
叔 胺 类:三乙醇胺环己胺  三亚乙基二胺  四甲基丁二胺
b、泡沫稳定剂:硅油,硅油L520
c、发泡剂:纯净水
④改性剂,主要用于复合材料的性能改造,使之容易加工成型,选用植物吸水剂,魔芋粉。
如图1所示,多功能高分子固沙植被复合材料的制备方法,其具体步骤为:
1).高分子粘合剂的配制:a.按重量份数为:聚醚三元醇30份,甲苯二异氰酸酯18份,辛酸亚锡0.05份,三亚乙基二胺0.1份,水1.5份,硅油0.5份选取各组份,聚醚三元醇中分别依次加入水、辛酸亚锡、三亚乙基二胺、硅油均匀搅拌10min;b.将甲苯二异氰酸酯加入a步骤配制液体中,搅拌均匀得高分子粘合剂;
2).上述搅拌均匀后的高分子粘合剂中加入高分子吸水剂、改性剂、高分子化肥,继续搅拌,待液体物料发白后,迅速将液体倒入预先准备好的模具内,模具根据生产需要设计,使泡沫充满模具,再放进100~120℃烧箱内熟化2小时,冷却后模压成粒状、片状、条状制品。
实例试样1#、2#、3#、4#、5#的配方:1#试样高分子吸水剂:①纤维素系羧甲基纤维素接枝丙烯酸钠盐高分子吸水剂    20g
          ②合成系聚丙烯酸盐高分子吸水剂                      10g
                    粉末粒度     200目
改性剂:魔芋粉      粉末粒度     200目      10g
高分子化肥:聚脲甲醛粉末粒度     200目      10g
高分子粘结剂:
        聚醚三元醇PPG5613羟值约56mg KOH/g工业级,30g
        TDI(甲苯二异氰酸酯)              18g
    辛酸亚锡              0.05g
    三亚乙基二胺          0.1g
    水                    1.5g
    硅油                  0.5g
2#试样
高分子吸水剂:①纤维素系羧甲基纤维素接枝丙烯酸钠盐高分子吸水剂        18g
              ②淀粉系淀粉接枝聚丙烯酸高分子吸水剂                     7g
                     粉末粒度     200目
改性剂:魔芋粉       粉末粒度     200目       10g
高分子化肥:聚脲甲醛 粉末粒度     200目       15g
高分子粘结剂:
        聚醚三元醇           PPG5613 羟值约56mg KOH/g 工业级,30g
        TDI(甲苯二异氰酸酯)                           18g
        辛酸亚锡                     0.05g
        三亚乙基二胺                 0.1g
        水                           1.5g
        硅油                         0.5g
3#试样
高分子吸水剂:①纤维素系羧甲基纤维素接枝醋酸乙烯酯高分子吸水剂        10g
              ②淀粉系淀粉接枝丙烯睛高分子吸水剂                      10g
                     粉末粒度     200目
改性剂:魔芋粉       粉末粒度     200目      10g
高分子化肥:聚脲甲醛 粉末粒度     200目      20g
高分子粘结剂:
        聚醚三元醇   PPG5613  羟值约56mg KOH/g 工业级,30g
        TDI(甲苯二异氰酸酯)                    18g
        辛酸亚锡              0.05g
        三亚乙基二胺          0.1g
        水                    1.5g
        硅油                  0.5g
4#试样
高分子吸水剂:①合成系改性聚乙烯醇高分子吸水剂     10g
              ②合成系聚丙烯酸盐高分子吸水剂       5g
                          粉末粒度     200目
改性剂:魔芋粉            粉末粒度     200目       10g
高分子化肥:聚亚异丁二脲  粉末粒度     200目       25g
高分子粘结剂:
聚醚三元醇  PPG5613  羟值约56mg KOH/g 工业级,30g
TDI(甲苯二异氰酸酯)                  18g
辛酸亚锡                 0.05g
三亚乙基二胺             0.1g
水                       1.5g
硅油                     0.5g
5#试样
高分子吸水剂:①合成系改性聚乙烯醇高分子吸水剂               8g
              ②纤维素系纤维素黄原酸盐高分子吸水剂           2g
                       粉末粒度       200目
改性剂:魔芋粉         粉末粒度       200目    10g
高分子化肥:聚亚异丁二脲  粉末粒度    200目    30g
高分子粘结剂:
聚醚三元醇  PPG5613  羟值约56mg KOH/g 工业级,30g
TDI(甲苯二异氰酸酯)                   18g
辛酸亚锡                              0.05g
三亚乙基二胺                          0.1g
水                                    1.5g
硅油                                  0.5g
实例  试样1#、2#、3#、4#、5#的制造方法:
(a)取30g聚醚PPG5613,分别依次加入1.5g水、0.05g辛酸亚锡、0.1g三亚乙基二胺、0.5g硅油,均匀搅拌10分钟。再将18,DI加入(a)配制的液体中,搅拌均匀,约15秒后,分别加入上述实例中的试样1#~5#的高分子吸水剂、高分子化肥、改性剂等继续搅拌,待液体物料发白后,迅速将液体倒入预先准备好的模具100mm×100mm×100mm,使泡沫充满模具后,再放入100~120℃烘箱内熟化2小时,冷却后模压成粒状。
表1  1#~5#试样吸水率的测试值(室温25℃水中24小时)
试样重量(W)   吸水后试样重量(W1)  吸水倍率(自身重量的倍数)
  1#   4.6   235   50
  2#   5.0   230   45
  3#   4.8   210   43
  4#   5.1   184   35
  5#   4.4   131   29
表2  1#~5#试样放入室温(25℃)水中,氮的释放率(累积量%)测试值
  1天   10天   30天   60天
  1#   0.10   0.38   1.20   3.20
  2#   0.11   0.40   1.40   3.60
  3#   0.12   0.60   1.80   4.01
  4#   0.14   1.12   2.10   4.35
  5#   0.16   1.20   2.30   4.60
以上材料除了作为固沙植被材料以外,还可以作为非荒漠化地区的农、林、牧、园艺等植物用营养材料,可以节水抗旱,缓释化肥,减少化肥对地下水的污染,改良土壤保护生态环境。

Claims (3)

1.多功能高分子固沙植被复合材料,其特征是它主要由高分子吸水剂、改性剂、高分子化肥、高分子粘合剂组成,其各组份所占总重量百分比为:
高分子吸水剂    粉末、粒度为200~300目  15~25,
改性剂          粉末、粒度为100~400目  5~15,
高分子化肥      粉末、粒度为200~300目  15~25,
高分子粘合剂                            45~55,
所述的高分子吸水剂为淀粉系高分子吸水剂、纤维素系高分子吸水剂、蛋白质系高分子吸水剂、合成系高分子吸水剂,它们可单独使用,也可数种组合使用;所述的高分子化肥为高聚脲甲醛、聚亚异丁基二脲,可单独使用,也可二种组合使用;所述的改性剂为魔芋粉;所述的高分子粘合剂由聚醚三元醇、甲苯二异氰酸酯、辛酸亚锡、三亚乙基二胺、水、硅油组成,各组份所占重量份数为:聚醚三元醇30份,甲苯二异氰酸酯18份,辛酸亚锡0.05份,三亚乙基二胺0.1份,水1.5份,硅油0.5份。
2.根据权利要求1所述的多功能高分子固沙植被复合材料,其特征是其各组份所占总重量百分比为:
高分子吸水剂   粉末、粒度为200~300目  20,
改性剂         粉末、粒度为200~300目  10,
高分子化肥     粉末、粒度为200~300目  20,
高分子粘合剂                           50。
3.根据权利要求1的多功能高分子固沙植被复合材料的制备方法,其特征是其具体步骤为:
1).高分子粘合剂的配制:a.按重量份数为:聚醚三元醇30份,甲苯二异氰酸酯18份,辛酸亚锡0.05份,三亚乙基二胺0.1份,水1.5份,硅油0.5份选取各组份,聚醚三元醇中分别依次加入水、辛酸亚锡、三亚乙基二胺、硅油均匀搅拌10min;b.将甲苯二异氰酸酯加入a步骤配制液体中,搅拌均匀得高分子粘合剂;
2).上述搅拌均匀后的高分子粘合剂中加入高分子吸水剂、改性剂、高分子化肥,继续搅拌,待液体物料发白后,迅速将液体倒入预先准备好的模具内,模具根据生产需要设计,使泡沫充满模具,再放进100~120℃烧箱内熟化2小时,冷却后模压成粒状、片状、条状制品。
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