一种植物栽培用土壤固化材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及土壤固化技术领域，具体涉及一种植物栽培用土壤固化材料及其制备方法。


背景技术：

2.土壤固化材料是一种用于改善土壤物理性质的材料，通常用于防止土壤侵蚀、改善或丰富土壤中的有机质含量以及改善土壤的水分含量等功能。它可以帮助构建抗侵蚀的坡面，改善土壤结构，降低涝渍，改善水土保持等功能，对生态环境的改善有重要作用。
3.土壤固化材料可以用于各种不同的用途，如园林绿化、植物栽培、防护工程等。土壤固化材料在植物栽培中应用，可以改善土壤结构，增强土壤的结实性，提高土壤的水分保持能力和有机质的含量，这些特性有助于促进植物的生长发育。
4.对于一些植物生长条件较差的土壤，如砂质土壤，其保水性差，土质松散，植物栽培成活率低，现有技术中用于改善土壤结构的土壤固化材料主要为粉煤灰，但粉煤灰的效果较为单一。另外，现有技术中也有使用废弃材料加工成土壤固化剂来改善土壤条件，专利cn103756683b公开了一种山坡地土壤固化剂及其制备方法，主要利用碱法造纸黑水或蒸煮废液为原料，加入甲醛、苯酚和碱等，通过造纸黑水中的木质素在碱性下与甲醛、苯酚等进行缩合反应生成黑红色液体，与变性淀粉混合制成土壤固化剂，该土壤固化剂虽然较为环保，能抵御一定雨水和风力的侵蚀，但其土壤的坚实度和保水性还有待进一步提升。
5.因此，仍需要开发一种能有效提升土壤坚实度和保水性的植物栽培用土壤固化材料，以满足实际需求。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能有效提升土壤坚实度和保水性的植物栽培用土壤固化材料，以较好地满足实际应用的需求。
7.为达此目的，本发明的技术方案如下：
8.本发明提供了一种植物栽培用土壤固化材料，所述植物栽培用土壤固化材料包括以下百分含量的原料：腐殖土30-40％、黏土25-35％、固化剂15-25％、助固剂5-10％和水5-10％。
9.在本发明的一些实施方案中，以总重量为100份计，所述固化剂包括以下重量份的原料：甲苯二异氰酸酯30-40份、聚氧化丙烯二醇40-50份、扩链剂5-8份、催化剂3-5份、水1-5份和有机硅匀泡剂1-3份。
10.在本发明的一些实施方案中，所述扩链剂选自三羟甲基丙烷、1,4-丁二醇、1,4-环己二醇中的一种或多种的组合。
11.在本发明的一些实施方案中，所述催化剂选自有机铋催化剂和/或三乙烯二胺，其中有机铋催化剂优选为异辛酸铋。
12.在本发明的一些实施方案中，固化剂原料中的水作为发泡剂，与甲苯二异氰酸酯
接触后，可发生反应，最终释放出二氧化碳气体，达到发泡的目的。
13.在本发明的一些实施方案中，所述固化剂的制备方法包括以下步骤：
14.(1)将聚氧化丙烯二醇、扩链剂、催化剂、水和有机硅匀泡剂混合均匀；
15.(2)向步骤(1)所得体系中加入甲苯二异氰酸酯，加热反应，待反应结束，产物即为固化剂。
16.在本发明固化剂的制备方法中，步骤(2)中所述反应温度为70-75℃。
17.在本发明的一些实施方案中，所述助固剂的制备方法包括以下步骤：
18.(1)在反应器中加入肉豆蔻酸和去离子水，升温，搅拌使肉豆蔻酸溶解；
19.(2)继续升温至100℃-105℃回流，加入氢氧化锂，搅拌均匀后保温2-3h，降温离心，水洗后烘干，即得助固剂。
20.在本发明助固剂的制备方法中，步骤(1)中所述温度为60-80℃。
21.在本发明助固剂的制备方法中，步骤(2)中所述氢氧化锂的质量为肉豆蔻酸的1-2倍。
22.进一步地，一种植物栽培用土壤固化材料的制备方法，包括以下步骤：
23.(1)将腐殖土、黏土烘干，然后研磨至比表面积为250m2/kg至550m2/kg；
24.(2)然后加入固化剂、助固剂和水搅拌混合均匀，干燥，即得植物栽培用土壤固化材料。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
26.(1)本发明提供的植物栽培用土壤固化材料，通过添加固化剂，可使土壤的保水性、坚实度显著上升，以较好地满足实际应用的需求，由于该固化剂为高聚物，能在土颗粒中形成链状结构，形成类似加筋的效果，使土壤坚实度显著提升，同时，其自身的结构可增加土壤胶联度，有助于防止水分散失，改善强度，制备得到的植物栽培用土壤固化材料，能有效改善土壤紧密程度和保水性，具有良好的应用前景。
27.(2)本发明提供的植物栽培用土壤固化材料，通过添加助固剂也可使植物栽培用土壤固化材料保持优良的坚实度，在助固剂的制备中，以肉豆蔻酸和氢氧化锂为原料，经过反应结合后，具有吸附水分的特性，进一步改善了保水效果，同时，还能进一步提升土壤的坚实度，其原料成本低，还含有丰富的有机质，能促进植物生长，作用高效，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
28.以下将结合具体实施方案来说明本发明。需要说明的是，下面的实施例为本发明的示例，仅用来说明本发明，而不用来限制本发明。在不偏离本发明主旨或范围的情况下，可进行本发明构思内的其他组合和各种改良。在以下实施例中，所使用到的化合物及相关试剂均可从市场购得，其中，腐殖土、黏土购自天津信盈科技有限公司，肉豆蔻酸购自中孚油脂(广州)集团有限公司，甲苯二异氰酸酯(型号：tdi-65)购自广州昊毅新材料科技股份有限公司，有机硅匀泡剂(型号：bf2270)购自赢创特种化学(南京)有限公司。
29.固化剂ⅰ的制备
30.一种固化剂，以总重量为100份计，所述固化剂包括以下重量份的原料：甲苯二异氰酸酯40份、聚氧化丙烯二醇40份、三羟甲基丙烷8份、三乙烯二胺5份、水4份和有机硅匀泡
剂3份。
31.所述固化剂的制备方法包括以下步骤：
32.(1)将聚氧化丙烯二醇、三羟甲基丙烷、三乙烯二胺、水和有机硅匀泡剂混合均匀；
33.(2)向步骤(1)所得体系中加入甲苯二异氰酸酯，加热至75℃反应，待反应结束，产物即为固化剂。
34.固化剂ⅱ的制备
35.一种固化剂，以总重量为100份计，所述固化剂包括以下重量份的原料：甲苯二异氰酸酯40份、聚氧化丙烯二醇45份、三羟甲基丙烷5份、三乙烯二胺3份、水4份和有机硅匀泡剂3份。
36.所述固化剂的制备方法包括以下步骤：
37.(1)将聚氧化丙烯二醇、三羟甲基丙烷、异辛酸铋、水和有机硅匀泡剂混合均匀；
38.(2)向步骤(1)所得体系中加入甲苯二异氰酸酯，加热至70℃反应，待反应结束，产物即为固化剂。
39.助固剂ⅰ的制备
40.一种助固剂，所述助固剂的制备方法包括以下步骤：
41.(1)在反应器中加入100g肉豆蔻酸和400g去离子水，升温至60℃，搅拌使肉豆蔻酸溶解；
42.(2)继续升温至105℃回流，加入100g氢氧化锂，搅拌均匀后保温3h，降温离心，水洗后烘干，即得助固剂ⅰ。
43.助固剂ⅱ的制备
44.一种助固剂，所述助固剂的制备方法包括以下步骤：
45.(1)在反应器中加入100g肉豆蔻酸和400g去离子水，升温至80℃，搅拌使肉豆蔻酸溶解；
46.(2)继续升温至105℃回流，加入200g氢氧化锂，搅拌均匀后保温3h，降温离心，水洗后烘干，即得助固剂ⅱ。
47.实施例1
48.一种植物栽培用土壤固化材料，所述植物栽培用土壤固化材料包括以下百分含量的原料：腐殖土40％、黏土25％、固化剂ⅰ25％、助固剂ⅰ5％和水5％。
49.该植物栽培用土壤固化材料的制备方法，包括以下步骤：
50.(1)将腐殖土、黏土烘干，然后研磨至比表面积为400m2/kg；
51.(2)然后加入固化剂ⅰ、助固剂ⅰ和水搅拌混合均匀，干燥，即得植物栽培用土壤固化材料。
52.实施例2
53.一种植物栽培用土壤固化材料，所述植物栽培用土壤固化材料包括以下百分含量的原料：腐殖土40％、黏土25％、固化剂ⅱ25％、助固剂ⅱ5％和水5％。
54.该植物栽培用土壤固化材料的制备方法与实施例1相同。
55.实施例3
56.一种植物栽培用土壤固化材料，所述植物栽培用土壤固化材料包括以下百分含量的原料：腐殖土30％、黏土30％、固化剂ⅱ20％、助固剂ⅱ10％和水10％。
57.该植物栽培用土壤固化材料的制备方法与实施例1相同。
58.对比例1
59.与实施例1的区别在于：不添加固化剂。
60.对比例2
61.与实施例1的区别在于：不添加助固剂。
62.对比例3
63.与实施例1的区别在于：不添加固化剂和助固剂。
64.对比例4
65.与实施例1的区别在于：将助固剂替换为肉豆蔻酸。
66.取等量的各实施例、对比例制备得到的植物栽培用土壤固化材料，分别与17％含水率的软土按照重量份比1:20的比例进行混合，搅拌均匀后，倒入三瓣饱和器，制成直径(39.1mm)
×
高(80mm)，压实度为96％的圆柱体试样，放置3天自然风干，测定土壤坚实度及保水性，土壤坚实度使用土壤坚实度计进行测定，土壤保水性用土壤保水时间表示，具体结果见表1。
67.表1
[0068][0069]
通过表1的各实施例与对比例测试结果比较可知，本发明提供的植物栽培用土壤固化材料，通过使用甲苯二异氰酸酯和聚氧化丙烯二醇为原料制备成的固化剂，可有效提升土壤的保水性和坚实度，同时，助固剂的使用，由另一种途径保证了土壤具有良好的保水效果和坚实度，能有效满足当下植物种植的实际需求，具有良好的应用前景。
[0070]
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种植物栽培用土壤固化材料，其特征在于，所述植物栽培用土壤固化材料包括以下百分含量的原料：腐殖土30-40%、黏土25-35%、固化剂15-25%、助固剂5-10%和水5-10%。2.根据权利要求1所述的植物栽培用土壤固化材料，其特征在于，以总重量为100份计，所述固化剂包括以下重量份的原料：甲苯二异氰酸酯30-40份、聚氧化丙烯二醇40-50份、扩链剂5-8份、催化剂3-5份、水1-5份和有机硅匀泡剂1-3份。3.根据权利要求2所述的植物栽培用土壤固化材料，其特征在于，所述扩链剂选自三羟甲基丙烷、1,4-丁二醇、1,4-环己二醇中的一种或多种的组合。4.根据权利要求2所述的植物栽培用土壤固化材料，其特征在于，所述催化剂选自有机铋催化剂和/或三乙烯二胺。5.根据权利要求1所述的植物栽培用土壤固化材料，其特征在于，所述固化剂的制备方法包括以下步骤：（1）将聚氧化丙烯二醇、扩链剂、催化剂、水和有机硅匀泡剂混合均匀；（2）向步骤（1）所得体系中加入甲苯二异氰酸酯，加热反应，待反应结束，产物即为固化剂。6.根据权利要求5所述的植物栽培用土壤固化材料，其特征在于，步骤（2）中所述反应温度为70-75℃。7.根据权利要求1所述的植物栽培用土壤固化材料，其特征在于，所述助固剂的制备方法包括以下步骤：（1）在反应器中加入肉豆蔻酸和去离子水，升温，搅拌使肉豆蔻酸溶解；（2）继续升温至100℃-105℃回流，加入氢氧化锂，搅拌均匀后保温2-3h，降温离心，水洗后烘干，即得助固剂。8.根据权利要求7所述的植物栽培用土壤固化材料，其特征在于，步骤（1）中所述温度为60-80℃。9.根据权利要求7所述的植物栽培用土壤固化材料，其特征在于，步骤（2）中所述氢氧化锂的质量为肉豆蔻酸的1-2倍。10.一种如权利要求1-9任意一项所述植物栽培用土壤固化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将腐殖土、黏土烘干，然后研磨至比表面积为250m2/kg至550m2/kg；（2）然后加入固化剂、助固剂和水搅拌混合均匀，干燥，即得植物栽培用土壤固化材料。

技术总结
本发明提供了一种植物栽培用土壤固化材料，所述植物栽培用土壤固化材料包括以下百分含量的原料：腐殖土30-40%、黏土25-35%、固化剂15-25%、助固剂5-10%和水5-10%。所述植物栽培用土壤固化材料的制备方法，包括以下步骤：1）将腐殖土、黏土烘干，然后研磨至比表面积为250m2/kg至550m2/kg；2）然后加入固化剂、助固剂和水搅拌混合均匀，干燥，即得植物栽培用土壤固化材料。该植物栽培用土壤固化材料能有效提升土壤坚实度和保水性，具有良好的应用前景。景。


技术研发人员：赵淑洋 周雪娥 张玉梅 何妍 蔡开锋
受保护的技术使用者：浙江青莅园艺有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/6