[发明专利]一种复合型腐植酸海绵仿生土壤基质及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种复合型腐植酸海绵仿生土壤基质及其制备方法和应用，属于材料制备和环境治理技术领域。将聚醚多元醇和N‑甲基吡咯烷酮混合后在催化剂、交联剂和扩链剂的作用下，在水浴中搅拌后滴加异氰酸酯得到聚氨酯乳液，在聚氨酯海绵的发泡阶段，将腐植酸与其复合得到复合型腐植酸海绵仿生土壤基质。兼具了腐植酸对植物的生长作用、对污染物离子络合吸附作用，以及海绵的轻便吸水作用。该方法操作简便、原料易得、对设备要求低、成本低。制得的产物质轻、孔洞均匀、吸水保水率高，能够有效促进植物生长，净化水质，安全环保。

技术领域

本发明属于材料制备和环境治理技术领域，具体涉及一种复合型腐植酸海绵仿生土壤基质及其制备方法和应用。

背景技术

近几年来，生态海绵城市理念已成为城市发展的最终建设目标，但随着城市化步伐的进一步加快，城市绿化用地也变得紧张起来，同时，人们对健康环境及建筑绿化视觉的要求日趋强烈，建筑墙体的垂直绿化模式就此应运而生。因此在海绵城市建设及屋顶花园城市建设的背景下，一种适宜于城市各个界面及空间生长植物的超轻基质对城市绿化建设及解决屋顶承重等问题有着极大的意义。

目前由于普通土壤花盆、陶粒花盆等植物生长基质的自身重量、运输、储存等问题，在海绵城市绿化墙体及城市屋顶花园建设方面难以达到要求，同时，这类基质难以收集自然雨水，为植物提供更长久的水分补给，同时也难以促进植物根系生长和养分，浪费资源。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种复合型腐植酸海绵仿生土壤基质及其制备方法和应用，该制备方法工艺简单，原料易得，成本低，可实现大规模生产；经本方法制得的复合型腐植酸海绵仿生土壤基质密度小、具有良好的吸水保水性能；将该复合型腐植酸海绵仿生土壤基质作为无土栽培基质应用时，质轻环保，能够有效促进植物生长。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种复合型腐植酸海绵仿生土壤基质的制备方法，以质量份数计，分为以下步骤：

1)配制1-3份质量浓度为10％-20％的腐植酸溶液备用；

2)将5-10份聚醚多元醇和15-30份N-甲基吡咯烷酮混合后加入0.3-0.5份催化剂、0.5-1份交联剂和0.5-1.5份扩链剂，在60-65℃的水浴下搅拌，充分溶解后继续搅拌，程序升温至70-80℃后滴入4-8份异氰酸酯，搅拌1.5-2h后停止搅拌，冷却至室温后得到聚氨酯乳液；

3)将0.5-1.5份异氰酸酯和步骤1)的腐植酸溶液加入6-12份步骤2)的聚氨酯乳液中，在室温下搅拌5-10min后在80-90℃下发泡30-40min，得到复合型腐植酸海绵仿生土壤基质。

优选地，配制步骤1)中的腐植酸溶液所用的腐植酸是经过活化改性得到的，活化改性的具体步骤为：在碱性条件下，将3-5份腐植酸在30-50份水中下溶解后，加入0.3-0.5份活性改性剂，在60-70℃条件下以500r/min的速度搅拌30min后，抽滤水洗，在80℃下烘干后得到。

进一步优选地，活性改性剂为十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸锌和十二烷基硫酸钠中的一种或几种。

优选地，聚醚多元醇为聚四氢呋喃或经纤维素及聚乙二醇改性的聚四氢呋喃。

优选地，异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯。

优选地，催化剂为二月桂酸二丁基锡，交联剂为三羟甲基丙烷，扩链剂为N-甲基二乙醇胺。

优选地，步骤2)中，程序升温的速率为2～4℃/min。

优选地，步骤2)中，滴入的速率为1滴/3-5秒。