一种轻质保水仿土材料的制备方法与流程

本发明属于仿土材料制备的，具体涉及一种轻质保水仿土材料的制备方法。

背景技术：

1、立体绿化充分利用墙体，屋顶等散落空间配置绿色植物，从而起到蓄存降水，吸收粉尘，缓解热岛效应，降低太阳辐射等改善城市生态美化城市景观。

2、土壤材料作为城市立体绿化种植工程中最重要的一项材料之一，其用于维持绿化植物的生长，目前市面的土壤材料主要有两种，一种是自然土壤，对于城市立体绿化种植工程而言，由于自然土壤重量较重，对立体绿化的承重力要求较高，且自然土壤较为松散，无法根据城市立体绿化设计进行塑形，因此自然土壤并不适应城市立体绿化种植工程。另一种是人造仿土材料，如专利公告号为cn 105367216 b公开的中国专利文件所示，其公开了一种可塑性纤维培养土及其制备方法，可用在墙面绿化工程和屋顶绿化工程，在这些建筑物表面进行绿化，一般选用一些耐旱的景天属植物：佛手草和垂盆草等。像屋顶，人造斜坡，高层墙面等等风雨大、负荷低的老建筑等地方也可以广泛应用，也能够很好的解决在大风和暴雨时使得立体绿化的土壤飞散、流失甚至板结，而且本培养土重量轻，施工固化性好，排水性能佳等特性也出色，能为立体绿化和高层墙面绿化，老建筑物绿化带来突破性的助力，让高层绿化工程及沙漠化和石漠化区域的生态环境修复得以实现。但是该人造仿土材料需要通过高温热压成型，需要消耗较多的能源，使人造仿土材料的制备成本较高，并且通过对比试验，该人造仿土材料的密度较大，单位体积的材料质量较重，对于材料的运输和施工产生影响；空隙率较低，导致种植物的通气性较差，影响种植物的生长效率；吸水率较低，材料的保水性能较差，无法适应不耐旱植物的种植。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明提供一种轻质保水仿土材料的制备方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种轻质保水仿土材料的制备方法，包括用于形成种植杯结构的泡沫材料和用于填充在种植杯结构内部的填充材料，所述填充材料为有机混合物，所述种植杯结构通过泡沫材料注入模具中，然后向模具内注入二氧化碳气体，泡沫材料以二氧化碳气体为发泡气体在常温状态下发泡，泡沫材料在模具内实现发泡和固化工序一次成型；泡沫材料是以聚氨酯材料为基材，加入异氰酸酯、多元醇、助剂、有机材料和水混合浇注而成。

4、在本发明中，制作的产品净密度在0.2～0.4g/cm3之间。

5、在本发明中，异氰酸酯包括tdi、mdi、聚合mdi、液化mdi中的一种或几种的混合。

6、在本发明中，tdi的2，4异构体含量要达到60%以上。

7、在本发明中，mdi中的2，4体含量低于60%，4，4体含量高于40%。

8、在本发明中，聚合mdi和液化mdi的官能度在2～3之间。

9、在本发明中，多元醇包括聚醚及聚酯，聚醚的含量大于50%；聚醚的官能度大于3，聚醚中eo的含量在60%～90%范围内，分子量在2000～7000范围内，伯羟基含量在30%以上。

10、在本发明中，助剂包括催化剂，亲水剂，匀泡剂和扩链剂。

11、在本发明中，有机材料包括泥碳、农林业副产有机物及工业废弃物；其中农林业副产有机物选用椰衣纤维、蔗渣、菇渣、树皮锯末屑、稻壳中的一种或多种混合；工业废弃物选用矿渣、棉炉渣、粉煤灰、糠醛渣中的一种或多种混合。

12、在本发明中，填充材料包括无机填料和有机填料，其中无机填料包括硅藻土、黄土、泥土、膨润土、高岭土、陶土、蛭石、珍珠岩和火烧岩；有机填料包括泥炭、活性炭、堆肥的城市固体废弃物、淤泥、腐殖酸和腐殖酸盐；填充材料的制备方法按以下步骤进行：

13、步骤一，先将无机填料中的蛭石、珍珠岩和火烧岩放入粉碎研磨机中进行机械粉碎研磨，使蛭石、珍珠岩和火烧岩的粒度在1000～1100目之间；

14、步骤二，将步骤一得到的粉碎研磨粉末放入容器内，在80℃的预热环境中搅拌10min，搅拌速度300r/min，先加入浓度为20wt%的氨水，调整粉碎研磨粉末的表面电位，促进偶联剂与其表面的键合，再加入浓度为40wt%的偶联剂，其中偶联剂的溶剂为乙醇，在200℃～220℃范围内进行表面改性，以200 r/min的速度搅拌30min，最后过滤得到改性粉末；

15、步骤三，将无机填料中的硅藻土、黄土、泥土、膨润土、高岭土和陶土放入可微波处理的容器中，在480～500w的微波功率下处理30～35min，然后置于50℃～60℃的恒温水浴中，以200r/min的搅拌速度搅拌10min预热，然后提高搅拌速度至350r/min，水浴温度提升至80℃，缓慢加入浓度为10wt%的硝酸溶液，搅拌1h～2h,得到土质浑浊液；

16、步骤四，将有机填料中的泥炭、活性炭、堆肥的城市固体废弃物、淤泥、腐殖酸和腐殖酸盐放入反应容器内，在常温状态下，缓慢加入浓度为10wt%的氢氧化钾溶液，同时以350r/min的搅拌速度搅拌，使溶液洗涤至中性，得到泥质浑浊液；

17、步骤五，将步骤三得到的土质浑浊液和步骤四得到的泥质浑浊液混合，以100 r/min的搅拌速度搅拌30min，缓慢加入浓度为10wt%的氢氧化钾溶液，同时以200 r/min的搅拌速度搅拌，使溶液洗涤至中性，再加入步骤二得到的改性粉末，继续以200 r/min的搅拌速度搅拌1h,得到仿土浑浊液；

18、步骤六，将tdi和mdi加入至浓度为30wt%的丙烯酸溶液中，在催化剂作用下，并以300 r/min的搅拌速度搅拌10min后，加入多元醇，再进行超声波混合分散30min，超声波频率在10khz～12 khz之间，得到聚合剂；

19、步骤七，在步骤五得到的仿土浑浊液加入至步骤六得到的聚合剂内，在70℃～80℃的恒温水浴中，以80 r/min的搅拌速度搅拌30min后，得到凝胶状仿土材料；

20、步骤八，将步骤七得到的凝胶状仿土材料注入脱水模具中，进行脱水定型，先进行初期脱水，脱水温度控制在40℃～50℃之间，脱水时间在8h～10h之间；再进行中期脱水，脱水温度控制在80℃～90℃之间，脱水时间在5h～6h之间，最后进行后期脱水并定型，脱水温度控制在120℃～130℃之间，脱水时间在2h～3h之间，模具定型压力控制在0.1mpa～0.15mpa，从而形成设定形状规格的填充材料。

21、本发明的有益效果是：通过常温常压下全水发泡成型，相对于传统高温热压成型工艺更节能环保。可以有效控制产品的吸水率、孔吸率、c/n比、吸附能力、离子交换能力、离子缓释功能等功能，可以设计满足不同植物生长需求的理化性能，也可以用于现场施工，通过高压设备快速喷射成型或手工浇注成型，可以用于各种立体绿雕项目以及屋顶绿化，城市立面绿化等场景。材料的多孔性，可以有效解决水气的比例满足植物生长需要。

技术特征：

1.一种轻质保水仿土材料的制备方法，其特征在于：包括用于形成种植杯结构的泡沫材料（1）和用于填充在种植杯结构内部的填充材料（2），所述填充材料（2）为有机混合物，所述种植杯结构通过泡沫材料（1）注入模具中，然后向模具内注入二氧化碳气体，泡沫材料（1）以二氧化碳气体为发泡气体在常温状态下发泡，泡沫材料（1）在模具内实现发泡和固化工序一次成型；泡沫材料（1）是以聚氨酯材料为基材，加入异氰酸酯、多元醇、助剂、有机材料和水混合浇注而成。

2.根据权利要求1所述的一种轻质保水仿土材料的制备方法，其特征在于：制作的产品净密度在0.2～0.4g/cm3之间。

3.根据权利要求1所述的一种轻质保水仿土材料的制备方法，其特征在于：异氰酸酯包括tdi、mdi、聚合mdi、液化mdi中的一种或几种的混合。

4.根据权利要求3所述的一种轻质保水仿土材料的制备方法，其特征在于：tdi的2，4异构体含量要达到60%以上。

5.根据权利要求3所述的一种轻质保水仿土材料的制备方法，其特征在于：mdi中的2，4体含量低于60%，4，4体含量高于40%。

6.根据权利要求3所述的一种轻质保水仿土材料的制备方法，其特征在于：聚合mdi和液化mdi的官能度在2～3之间。

7.根据权利要求1所述的一种轻质保水仿土材料的制备方法，其特征在于：多元醇包括聚醚及聚酯，聚醚的含量大于50%；聚醚的官能度大于3，聚醚中eo的含量在60%～90%范围内，分子量在2000～7000范围内，伯羟基含量在30%以上。

8.根据权利要求1所述的一种轻质保水仿土材料的制备方法，其特征在于：助剂包括催化剂，亲水剂，匀泡剂和扩链剂。

9.根据权利要求1所述的一种轻质保水仿土材料的制备方法，其特征在于：有机材料包括泥碳、农林业副产有机物及工业废弃物；其中农林业副产有机物选用椰衣纤维、蔗渣、菇渣、树皮锯末屑、稻壳中的一种或多种混合；工业废弃物选用矿渣、棉炉渣、粉煤灰、糠醛渣中的一种或多种混合。

10.根据权利要求1所述的一种轻质保水仿土材料的制备方法，其特征在于：填充材料（2）包括无机填料和有机填料，其中无机填料包括硅藻土、黄土、泥土、膨润土、高岭土、陶土、蛭石、珍珠岩和火烧岩；有机填料包括泥炭、活性炭、堆肥的城市固体废弃物、淤泥、腐殖酸和腐殖酸盐；

技术总结一种轻质保水仿土材料的制备方法，包括用于形成种植杯结构的泡沫材料和用于填充在种植杯结构内部的填充材料，所述填充材料为有机混合物，所述种植杯结构通过泡沫材料注入模具中，然后向模具内注入二氧化碳气体，泡沫材料以二氧化碳气体为发泡气体在常温状态下发泡，泡沫材料在模具内实现发泡和固化工序一次成型；泡沫材料是以聚氨酯材料为基材，加入异氰酸酯、多元醇、助剂、有机材料和水混合浇注而成，通过常温常压下全水发泡成型，相对于传统高温热压成型工艺更节能环保。可以有效控制产品的吸水率、孔吸率、C/N比、吸附能力、离子交换能力、离子缓释功能等功能，可以设计满足不同植物生长需求的理化性能。技术研发人员：周青,卢浩斌受保护的技术使用者：佛山市赤果科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5