一种用于地表层蓄水的生态种植板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于地表层蓄水的生态种植板及其制备方法，该生态种植板由超疏水颗粒和疏水纤维混合，经粘结剂粘结固化，并经压力成型制得。与现有技术相比，本发明专利技术解决了旱区沙区生态种植过程中，由于地表层土壤的高渗透性，水资源利用率低、植株成活率低等问题，且本发明专利技术制备的用于地表层蓄水的生态种植板兼具防渗和透气功能，不会阻断氧气在水分中的溶解通道，可显著提高水分含氧量，且其力学性能优良，铺装工艺简单，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于地表层蓄水的生态种植板及其制备方法
本专利技术涉及防渗材料领域，尤其是涉及一种用于地表层蓄水的生态种植板及其制备方法。
技术介绍
建筑绿色保护屏障是治理沙漠化最重要的手段之一。而沙区旱区植被建设的难题是：水资源匮乏；灌溉引水、输水较为困难；土壤高渗透、高蒸发特性导致水资源极度浪费、植被不易成活。目前的防渗材料在与沙区土壤结合时难以保证防渗、透气、易铺装施工和绿色环保这四个基本要求。能否利用现有的科学技术手段对砂质土壤进行改性，使砂兼备防渗和透气功能，开辟“用砂治沙”的新路径成为当前需要解决的难题。现有技术中已经出现一种叫做防渗透气砂的专利技术，该专利技术具有防渗水兼透气的功能，但是其状态为散料，不利于施工，不能保证铺装的均匀性。因此，可将该专利技术制备成块材、板材，以便施工。为解决防渗透气砂的铺装施工问题，在现有技术中，专利CN102531464A公开了一种砂基防水透气砖，该专利技术是通过将砂基疏水颗粒和粘结剂混合并压制成型，并具有防水透气功能，但是该砖的抗折强度低，防渗效果一般，透气效果不明。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于地表层蓄水的生态种植板及其制备方法。解决荒漠化、砂质土壤地区水分渗漏问题，且该生态种植板兼具防渗、透气功能，可用于生态种植，保水保肥，其制备工艺简单快捷，制备过程绿色环保，且力学性能优良，具有广阔的应用前景。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术提供一种用于地表层蓄水的生态种植板，由超疏水颗粒和疏水纤维混合，经粘结剂粘结固化，并经压力成型制得。优选地，所述的超疏水颗粒、疏水纤维和粘结剂的重量份之比为90-95:0-5:3-10。优选地，该生态种植板的孔隙率为15％-40％。保证了该种植板的透气性，以供植物根系呼吸。优选地，所述的超疏水颗粒包括颗粒芯材、疏水树脂和相应的固化剂在颗粒芯材表面交联固化形成的疏水膜、以及通过微米级疏水颗粒材料和纳米级疏水颗粒材料构建于疏水膜表面的微-纳二级粗糙结构。优选地：所述的颗粒芯材包括大漠砂、机制砂、风积砂、河砂、陶粒、膨胀珍珠岩等中的一种或几种；所述的疏水树脂为酚醛树脂、甲基硅树脂、氟硅树脂、氟碳树脂等中的一种或几种；所述的固化剂为六次甲基四胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等中的一种或几种；优选当所述的疏水树脂使用酚醛树脂时，相应固化剂使用六次甲基四胺；当所述的疏水树脂使用甲基硅树脂、氟硅树脂或氟碳树脂时，相应固化剂使用二乙烯三胺或三乙烯四胺；所述的微米级疏水颗粒材料为疏水改性微米CaCO3、疏水改性微米级粉煤灰、疏水改性微米级硅灰等中的一种或几种；所述的纳米级疏水颗粒材料为疏水改性纳米ZnO、疏水改性纳米SiO2、疏水改性纳米TiO2、纳米级聚四氟乙烯等中的一种或几种。优选地，颗粒芯材、疏水树脂、固化剂、微米级疏水颗粒材料、纳米级疏水颗粒材料的重量份之比为90-95:2-4:0.5-1:2-3:0.5-2。优选地，所述的超疏水颗粒的制备方法包括以下步骤：将颗粒芯材加搅拌锅，并加入经过加热的疏水树脂和相应固化剂，搅拌均匀，然后加入微米级疏水颗粒材料，搅拌均匀，再加入纳米级疏水颗粒材料，搅拌均匀，最后在烘箱中加热固化，得到所述的超疏水颗粒。优选地，加热的温度为50℃；固化的时间为5h。优选地，所述的超疏水颗粒的接触角大于等于150°，滚动角小于等于5°，超疏水颗粒粒径为0.1-5mm。优选地，所述的疏水纤维为经过疏水改性剂改性制得的纤维；所述的纤维包括玻璃纤维、聚丙烯纤维和聚丙烯腈纤维等中的一种或几种；所述的疏水改性剂包括硬脂酸铝、硬脂酸、辛烷基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷和十六烷基三乙氧基硅烷等中的一种或几种。优选地，所述的疏水纤维的接触角大于等于90°。优选地，所述的粘结剂为粉状的热熔胶，包括共聚酰胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚氨酯等中的一种或几种。本专利技术还提供所述的用于地表层蓄水的生态种植板的制备方法，包括以下步骤：(1)将超疏水颗粒和疏水纤维加入搅拌锅，搅拌均匀；(2)将粘结剂加入搅拌锅中，得到混合料，搅拌均匀；(3)将搅拌均匀的混合料倒入模具，均匀布料，静压成型；(4)将带有混合料的模具放入烘箱，加热至粘结剂对应熔点温度并保持，然后取出模具，冷却至室温，脱模，制得所述的用于地表层蓄水的生态种植板。优选地，步骤(1)中，搅拌3-5min。优选地，步骤(2)中，搅拌1-3min。优选地，步骤(3)中，静压的压力为10-15KPa。优选地，步骤(4)中，加热至粘结剂对应熔点温度并保持1h。本专利技术通过将超疏水颗粒、疏水纤维与粘结剂均匀混合，并在一定压力下压制成型，构建用于沙区旱区地表层蓄水的生态种植板。其中，超疏水颗粒是通过覆膜技术对沙子进行表面改性，使膜材表面能远低于水，同时在膜材表面构建微观粗糙结构，以达到超疏水状态；该超疏水颗粒使水滴与材料之间形成一层空气膜，能够有效阻碍水对材料表面的润湿。超疏水纤维能够在疏水的同时提高板材的韧性、抗疲劳性、抗冲磨性能以及抵御冻融破坏的能力。粘结剂能够将超疏水颗粒和疏水纤维均匀地粘结成板体材料，能有效阻止离析现象，提高了整个体系的稳定性。同时，所用粘结剂、改性剂均可生物降解，绿色环保，不会污染周边生态环境。本专利技术制备的用于地表层蓄水的生态种植板兼具防渗和透气功能，不会阻断氧气在水分中的溶解通道，可显著提高水分含氧量，且其力学性能优良，铺装工艺简单，具有广阔的应用前景。解决了旱区沙区生态种植过程中，由于地表层土壤的高渗透性，水资源利用率低、植株成活率低等问题与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术解决了荒漠化、砂质土壤地区土壤的高蒸发问题，兼具防渗和透气功能，保水保肥，为植物生长提供必要条件，性能优良，具有良好的抗折、抗压强度，其制备工艺简单，具有广阔的应用前景。具体实施方式一种用于地表层蓄水的生态种植板，由超疏水颗粒和疏水纤维混合，经粘结剂粘结固化，并经压力成型制得。本专利技术中超疏水颗粒、疏水纤维和粘结剂的重量份之比优选为90-95:0-5:3-10。该生态种植板的孔隙率优选为15％-40％。本专利技术中，超疏水颗粒优选包括颗粒芯材、疏水树脂及相应的固化剂在颗粒芯材表面交联固化形成的疏水膜以及通过微米级颗粒材料和纳米级颗粒材料构建于疏水膜表面的微-纳二级粗糙结构。其中，颗粒芯材包括大漠砂、机制砂、风积砂、河砂、陶粒、膨胀珍珠岩等中的一种或几种。疏水树脂优选为酚醛树脂、甲基硅树脂、氟硅树脂、氟碳树脂等中的一种或几种。固化剂优选为六次甲基四胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等中的一种或几种；进一步优选当疏水树脂使用酚醛树脂时，相应固化剂使用六次甲基四胺；当疏水树脂使用甲基硅树脂、氟硅树脂或氟碳树脂时，相应固化剂使用二乙烯三胺或三乙烯四。微米级疏水颗粒材料优选为现有技术的疏水改性微米CaCO3、疏水改本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于地表层蓄水的生态种植板，其特征在于，由超疏水颗粒和疏水纤维混合，经粘结剂粘结固化，并经压力成型制得。/n

【技术特征摘要】
20200331 CN 20201024409231.一种用于地表层蓄水的生态种植板，其特征在于，由超疏水颗粒和疏水纤维混合，经粘结剂粘结固化，并经压力成型制得。


2.根据权利要求1所述的一种用于地表层蓄水的生态种植板，其特征在于，所述的超疏水颗粒、疏水纤维和粘结剂的重量份之比为90-95:0-5:3-10。


3.根据权利要求1所述的一种用于地表层蓄水的生态种植板，其特征在于，该生态种植板的孔隙率为15％-40％。


4.根据权利要求1所述的一种用于地表层蓄水的生态种植板，其特征在于，所述的超疏水颗粒包括颗粒芯材、疏水树脂和相应的固化剂在颗粒芯材表面交联固化形成的疏水膜、以及通过微米级疏水颗粒材料和纳米级疏水颗粒材料构建于疏水膜表面的微-纳二级粗糙结构。


5.根据权利要求4所述的一种用于地表层蓄水的生态种植板，其特征在于：
所述的颗粒芯材包括大漠砂、机制砂、风积砂、河砂、陶粒、膨胀珍珠岩中的一种或几种；
所述的疏水树脂为酚醛树脂、甲基硅树脂、氟硅树脂和氟碳树脂的一种或几种；
所述的固化剂为六次甲基四胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺的一种或几种，优选当所述的疏水树脂使用酚醛树脂时，相应固化剂使用六次甲基四胺，当所述的疏水树脂使用甲基硅树脂、氟硅树脂或氟碳树脂时，相应固化剂使用二乙烯三胺或三乙烯四胺；
所述的微米级疏水颗粒材料为疏水改性微米CaCO3、疏水改性微米级粉煤灰和疏水改性微米级硅灰中的一种或几种；
所述的纳米级疏水颗粒材料为疏水改性纳米ZnO、疏水改性纳米SiO2、疏水改性纳米TiO2和纳米级聚四氟乙烯中的一种或几种。


6.根据权利要求4或5所述的一种用于地表层蓄水的生态种植板，其特征在于，包括以下任一项或多项：
(i)颗粒芯材、疏水树脂、固化剂、微米级疏水颗粒材料和纳米级疏水颗粒材料的重量份之比为90-95:2-4:0.5-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雄，吕欣妍，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31