一种固化生物基纤维土及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种固化生物基纤维土及制备方法，属于生态修复技术领域，包括如下重量份原料：固化生物基纤维土包括40

【技术实现步骤摘要】
一种固化生物基纤维土及制备方法


[0001]本专利技术属于生态修复
，具体地，涉及一种固化生物基纤维土及制备方法。

技术介绍

[0002]工程建设中大面积的开山、筑堤等破坏了坡体原有的地表情况，这不仅导致水土流失，还会引发形式多样的自然灾害，如坡体发生滑坡、泥石流等，对人类的生命安全和财产均造成了严重的损失。与此同时，破坏了坡体原有的地表情况，更是对生态环境的平衡造成了破坏。
[0003]目前，针对水土流失产生的一系列灾害，常见的有工程措施和植被措施。工程措施作为传统的防护方法，主要有喷射混凝土、浆砌块石护坡、设置挡墙等。这些方法虽然对治理水土流失、加固边坡有一定的功效，但弊端较多。不仅需要大量资金的投入，而且，利用建筑材料如混凝土等材料会随着时间的推移，发生风化破坏和老化破坏，即该方法无法从根本上解决环境破坏的问题，且在一定程度上会破坏原有的环境，与绿色生态理念相悖。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中提到的技术问题，本专利技术提供一种固化生物基纤维土及制备方法。弥补了传统工程防护的缺陷，既实现了对边坡土体的加固，减少水土的流失，又达到了保护自然环境的目的。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种固化生物基纤维土，包括如下重量份原料：
[0007]40
‑
50份基土、10
‑
20份生物基添加剂、8
‑
13份填料、15
‑
30份植物纤维。其中，生物基添加剂包括组分A和组分B，且组分A和组分B的质量比为2：1；生物基添加剂在固化生物基纤维土中起到粘结和保水的作用；组分A和组分B可起到协同配合作用。
[0008]所述组分A通过如下步骤制备：
[0009]步骤一、将淀粉和去离子水混合，在温度为35℃条件下搅拌，用1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为9，然后滴加十八烯基琥珀酸酐和异丙醇的混合液，滴加结束后，保持温度不变，继续搅拌4h，然后用盐酸溶液调节pH值为6，用去离子水洗涤至中性，洗涤结束后，在40℃条件下干燥至恒重，粉碎过100目筛，得到改性淀粉；淀粉结构中的羟基与十八烯基琥珀酸酐发生反应，进行改性，引入碳氢长链，赋予改性淀粉的亲水亲油双亲特性，导致螺旋结构的形成受阻，亲水部分可以水分子结合，配合疏水结构的引入降低失水率；提高生物基添加剂在固化生物基纤维土中的保水作用；
[0010]步骤二、在温度为20℃条件下，将高碘酸钠和去离子水混合，搅拌分散，然后加入改性淀粉，用盐酸调节pH值为3，保持温度反应6h，反应结束后，用去离子水洗涤至中性，洗涤结束后，在40℃条件下干燥至恒重，粉碎过100目筛，得到组分A。高碘酸钠具有选择性氧化的特性，可以将改性淀粉中葡萄糖环中的邻二醇氧化成二醛基，即经过步骤一种酯化改性在高碘酸钠的作用下发生氧化反应，得到组分A；
[0011]进一步地，步骤一中十八烯基琥珀酸酐和异丙醇的混合液的用量比为1g：10mL；淀粉与十八烯基琥珀酸酐和异丙醇的混合液的用量比为1
‑
3g：100mL；步骤二中高碘酸钠、去离子水和改性淀粉的用量比为0.5g：50mL：10g。
[0012]进一步地，所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉中的一种。
[0013]进一步地，所述组分B为壳聚糖季铵盐；
[0014]所述壳聚糖季铵盐通过如下步骤制备：
[0015]在氮气保护条件下，将氨乙基壳聚糖和去离子水混合，升温至60℃，加入过硫酸钾，搅拌分散后加入不饱和季铵盐，升温至70℃，保持温度不变，继续搅拌反应3
‑
4h，反应结束后，用氢氧化钠调节pH值为7，经过过滤、干燥，研磨过50目筛，得到壳聚糖季铵盐。氨乙基的引入壳聚糖中提高了骨架中的氨基含量，氨乙基壳聚糖中的氨基一部分能作为与不饱和季铵盐发生接枝共聚的反应位点，另一部分保留，作为组分B与组分A中的醛基反应，形成席夫碱交联。氨乙基壳聚糖与不饱和季铵盐发生接枝共聚得到壳聚糖季铵盐，其抗菌性更加稳定，在土壤环境中，更有利于抗菌性能的发挥。
[0016]进一步地，氨乙基壳聚糖、过硫酸钾、不饱和季铵盐和去离子水的用量比为5g：0.01g：1.8
‑
2g：50mL。
[0017]氨乙基壳聚糖的制备：
[0018]将1g壳聚糖和0.05mol2
‑
氯乙胺盐酸盐加入去50mL离子水中，用氢氧化钠调节pH值为11，升温至65℃，搅拌20min，然后升温至85℃，搅拌反应16h，反应结束后，经过用去离子水洗涤，经过过滤、干燥，得到氨乙基壳聚糖。
[0019]进一步地，不饱和季铵盐通过如下步骤制备：
[0020]将0.05mol丙烯酸二甲氨基乙酯和50mL丙酮混合，然后加入0.05mol卤代烃，在温度为30
‑
35℃条件下搅拌反应24h，反应结束后，用乙醚沉淀，再用乙酸乙酯重结晶，得到不饱和季铵盐。
[0021]进一步地，所述卤代烃为十二烷基溴、十四烷基溴中的一种。
[0022]进一步地，所述填料为蛭石和珍珠岩按照1：2混合而成。蛭石可用作建筑材料、吸附剂、防火绝缘材料、机械润滑剂、土壤改良剂，
[0023]蛭石和珍珠岩均具有土壤改良的作用，其中，蛭石具有机械润滑作用，蛭石和珍珠岩相互配合，作为固体填料，提高纤维土的成型后的稳定性，同时作为改善土壤的改良剂，提高土壤质量。
[0024]进一步地，所述基土为细沙、黏土和泥炭土按照质量比3：2：1混合而成。
[0025]进一步地，植物纤维的长度为10
‑
15mm，直径为0.4
±
0.2mm，植物纤维来源于植物秸秆、植物根系；其中植物秸秆包括玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆中的一种，植物根系为薹草根系。
[0026]一种固化生物基纤维土的制备方法，包括如下步骤：
[0027]按重量份称取原料，将称取好的原料混合搅拌，得到混合料，将到的混合料加入模具中，进行加压成型，得到一种固化生物基纤维土。
[0028]进一步地，加压成型的压力为150
‑
180kg/m2；加压成型的时间为10
‑
20秒。
[0029]本专利技术的有益效果：
[0030]为解决现有技术中传统工程措施中存在的缺陷，本专利技术中利用了植被防护的优
点，制备了一种固化生物基纤维土，该固化生物基纤维土所用的原料均可降解，对环境无污染，弥补了传统工程防护的缺陷，既实现了对边坡土体的加固，减少水土的流失，又达到了保护自然环境的目的。
[0031]固化生物基纤维土中结合了物理交联和化学交联，其中物理交联主要利用植物纤维中的作物秸秆和植物根系，具有高模量和高强度的特性，可以从一定程度上减轻土体强度低的缺陷；化学交联主要利用生物基添加剂中组分A与组分B的反应；物理交联和化学交联相互配合，对土中的水源起到了涵养的作用，提高固化生物基纤维土整体的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固化生物基纤维土，其特征在于，包括如下重量份原料：40
‑
50份基土、10
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20份生物基添加剂、8
‑
13份填料、15
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30份植物纤维；所述生物基添加剂包括组分A和组分B，且组分A和组分B的质量比为2：1；所述组分A通过如下步骤制备：步骤一、将淀粉和去离子水混合，在温度为35℃条件下搅拌，调节pH值为9，然后滴加十八烯基琥珀酸酐和异丙醇的混合液，滴加结束后，保持温度不变，继续搅拌4h，调节pH值为6，经过洗涤、干燥、粉碎，得到改性淀粉；步骤二、在温度为20℃条件下，将高碘酸钠和去离子水混合，搅拌分散，然后加入改性淀粉，调节pH值为3，保持温度反应6h，反应结束后，经过洗涤、干燥、粉碎，得到组分A。2.根据权利要求1所述的一种固化生物基纤维土，其特征在于，步骤一中淀粉与十八烯基琥珀酸酐和异丙醇的混合液的用量比为1
‑
3g：100mL。3.根据权利要求1所述的一种固化生物基纤维土，其特征在于，所述淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉中的一种。4.根据权利要求1所述的一种固化生物基纤维土，其特征在于，所述组分B为壳聚糖季铵盐；所述壳聚糖季铵盐通过如下步骤制备：在氮气保护条件下，将氨乙基壳聚糖和去离子水混合，升温至60℃，加入过硫酸钾，搅拌分散后加入不饱和季铵盐，升温至70℃，保持温度不变，继续搅拌反...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鲁皖，马吴艳，吴小庆，步立生，康铭铭，阎晓萌，张子悦，陶国章，王帅，
申请(专利权)人：中奥生态环境股份有限公司，
类型：发明
国别省市：