專利名稱：一種用于綠化屋頂?shù)妮p質(zhì)人工土壤材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于綠化屋頂?shù)妮p質(zhì)人工土壤材料的制備方法，制備一種應(yīng)用在綠化屋頂作為培栽介質(zhì)的輕質(zhì)人工土壤復(fù)合材料，屬于功能復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
綠化屋頂在增加城市“綠量”、凈化空氣、降低溫度、減少光危害、消除熱島效應(yīng)等方面具有重大作用。現(xiàn)有的屋頂通常是在承重層上鋪設(shè)浙青、防水涂料、防水卷材和高分子保溫隔熱板等材料來(lái)起到防水、保溫隔熱的作用，而這些高分子材料受光、熱等因素影響容易老化、壽命較短。但屋頂經(jīng)綠色植被覆蓋后，屋面接受的光照熱輻射大部分為植物葉片所遮擋、吸收和反射，因此能延長(zhǎng)屋頂壽命，對(duì)頂層產(chǎn)生隔熱、降溫效果，降低室內(nèi)溫度，調(diào)節(jié)能耗。所以，屋頂綠化越來(lái)越受到人們重視，而栽培介質(zhì)材料的選取又是整個(gè)系統(tǒng)最為重要的部分?！ぎ?dāng)前，國(guó)內(nèi)外用于屋頂綠化的栽培介質(zhì)一般分為天然礦石、田園土壤、工農(nóng)業(yè)有機(jī)無(wú)機(jī)廢棄物的單質(zhì)或混合(復(fù)合體)三類。其中，利用工農(nóng)業(yè)廢棄物等生產(chǎn)的基質(zhì)特別受到重視，比如制糖工業(yè)中的廢蔗渣、制醋的醋糟、蘆葦末基質(zhì)等等。近年來(lái)，我國(guó)的屋頂綠化有了一定發(fā)展，但與先進(jìn)國(guó)家相比，仍處于起步階段，至今還沒(méi)有適合地方特點(diǎn)、系列化的屋頂綠化技術(shù)。而國(guó)外先進(jìn)國(guó)家，如韓國(guó)在天然土層中添加聚氨酯、纖維素、樹脂材料和其他廢棄物、環(huán)保材料研發(fā)出了 KICT-GRS2005屋頂綠化系統(tǒng)，該系統(tǒng)干燥狀態(tài)下，密度最輕可達(dá)到120 kg/m3，蓄水飽和狀態(tài)下可達(dá)到700 kg/m3;德國(guó)等國(guó)家還專門開發(fā)了無(wú)土栽培技術(shù)，它們的主要成分是低密度的泡沫塑料或纖維等材料，完全沒(méi)有土壤，整個(gè)系統(tǒng)非常輕，而且便于安裝，甚至適合于坡屋頂。目前以廢棄高分子泡沫材料和有機(jī)高分子吸水性樹脂為主要成分的屋頂綠化栽培介質(zhì)的發(fā)明，在國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道及應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于綠化屋頂?shù)妮p質(zhì)人工土壤材料的制備方法，用于制備一種應(yīng)用在綠化屋頂作為培栽介質(zhì)的輕質(zhì)土壤復(fù)合材料。所制備的材料具有成本低廉、低碳環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)、吸水含量高等優(yōu)點(diǎn)，濕容重在588 800kg/m3，符合通常屋頂允許的20(T1200 kg/m3載荷范圍。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種用于綠化屋頂?shù)妮p質(zhì)人工土壤材料的制備方法，具體步驟如下
O丙烯酸-丙烯酰胺復(fù)合吸水性樹脂的制備
a.取一定質(zhì)量的NaOH溶于水中，配成一定濃度的NaOH水溶液，其摩爾濃度為3.0^7. 5mol/L，然后將NaOH水溶液置于冰水浴中冷卻到O °C ；
b.將一密閉容器置于冰水浴中，先加入丙烯酸單體，在攪拌的條件下，緩慢滴加NaOH水溶液，兩者用量的質(zhì)量比為7:10. 2 12，得到混合溶液；
c.將丙烯酰胺和交聯(lián)劑N，N-二亞甲基雙丙烯酰胺分別加入到步驟b中混合溶液中，丙烯酰胺和丙烯酸的質(zhì)量比為廣4:7，交聯(lián)劑和丙烯酸的質(zhì)量比為0.01、. 7:100 ；
d.完全溶解后，在容器中通氮?dú)釯Omin來(lái)驅(qū)除氧氣；然后加入一定量的引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀，過(guò)硫酸鉀和丙烯酸的質(zhì)量比為O.廣1:100，劇烈攪拌，在55 751下反應(yīng)0. 5 2h，產(chǎn)物為無(wú)色透明彈性體；取出產(chǎn)物，恒溫干燥，粉碎，即得丙烯酸-丙烯酰胺復(fù)合吸水性樹脂；最后測(cè)其吸水率；
2)輕質(zhì)人工土壤材料的制備
a.取一定量的上述制備的丙烯酸-丙烯酰胺復(fù)合吸水性樹脂，經(jīng)去離子水浸泡12h后，用74 μ m的篩網(wǎng)過(guò)濾，靜置f 2 h，待用； b.將大塊的廢棄的高分子發(fā)泡塑料用粉碎機(jī)粉碎，用5mm的篩網(wǎng)濾去大塊未粉碎的發(fā)泡塑料，與上述浸泡后的樹脂攪拌混合，發(fā)泡塑料和樹脂質(zhì)量比為1:40飛8 ；
c.再將其他基質(zhì)加入混合,即得輕質(zhì)人工土壤材料。上述輕質(zhì)人工土壤材料的制備步驟b中的廢棄的高分子發(fā)泡塑料為聚氨酯、聚苯乙烯或聚氯乙烯。上述輕質(zhì)人工土壤材料的制備步驟c中的其他基質(zhì)為凹凸棒、活性炭和緩釋肥中的一種或多種，所述的凹凸棒和樹脂的質(zhì)量比為1:4. 2 . 3 ;所述的活性炭和樹脂的質(zhì)量比為1:13. 5^18 ;所述的緩釋肥和樹脂的質(zhì)量比為1:13. 5 18。以下為本發(fā)明中所用到的丙烯酸聚合以及丙烯酸-丙烯酰胺聚合反應(yīng)原理的方程式:
權(quán)利要求
1.一種用于綠化屋頂?shù)妮p質(zhì)人工土壤材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下 1)丙烯酸-丙烯酰胺復(fù)合吸水性樹脂的制備 a.取一定質(zhì)量的NaOH溶于水中，配成一定濃度的NaOH水溶液，其摩爾濃度為3.0^7. 5mol/L，然后將NaOH水溶液置于冰水浴中冷卻到O °C ； b.將一密閉容器置于冰水浴中，先加入丙烯酸單體，在攪拌的條件下，緩慢滴加NaOH水溶液，兩者用量的質(zhì)量比為7:10. 2 12，得到混合溶液； c.將丙烯酰胺和交聯(lián)劑N，N-二亞甲基雙丙烯酰胺分別加入到步驟b中混合溶液中，丙烯酰胺和丙烯酸的質(zhì)量比為廣4:7，交聯(lián)劑和丙烯酸的質(zhì)量比為O. 0Γ0. 7:100 ； d.完全溶解后，在容器中通氮?dú)釯Omin來(lái)驅(qū)除氧氣；然后加入一定量的引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀，過(guò)硫酸鉀和丙烯酸的質(zhì)量比為O. f 1:100，劇烈攪拌，在55 75°C下反應(yīng)O. 5 2h，產(chǎn)物為無(wú)色透明彈性體；取出產(chǎn)物，恒溫干燥，粉碎，即得丙烯酸-丙烯酰胺復(fù)合吸水性樹脂；最后測(cè)其吸水率； 2)輕質(zhì)人工土壤材料的制備 a.取一定量的上述制備的丙烯酸-丙烯酰胺復(fù)合吸水性樹脂，經(jīng)去離子水浸泡12h后，用74 μ m的篩網(wǎng)過(guò)濾，靜置廣2 h，待用； b.將大塊的廢棄的高分子發(fā)泡塑料用粉碎機(jī)粉碎，用5mm的篩網(wǎng)濾去大塊未粉碎的發(fā)泡塑料，與上述浸泡后的樹脂攪拌混合，發(fā)泡塑料和樹脂質(zhì)量比為1:40飛8 ； c.再將其他基質(zhì)加入混合,即得輕質(zhì)人工土壤材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于綠化屋頂?shù)妮p質(zhì)人工土壤材料的制備方法，其特征在于，所述輕質(zhì)人工土壤材料的制備步驟b中的廢棄的高分子發(fā)泡塑料為聚氨酯、聚苯乙烯或聚氯乙烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于綠化屋頂?shù)妮p質(zhì)人工土壤材料的制備方法，其特征在于，所述輕質(zhì)人工土壤材料的制備步驟c中的其他基質(zhì)為凹凸棒、活性炭和緩釋肥中的一種或多種，所述的凹凸棒和樹脂的質(zhì)量比為1:4. 2 . 3 ;所述的活性炭和樹脂的質(zhì)量比為1:13. 5^18 ;所述的緩釋肥和樹脂的質(zhì)量比為1:13. 5 18。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述用于綠化屋頂?shù)妮p質(zhì)人工土壤材料的制備方法，其特征在于，所制得的輕質(zhì)人工土壤材料濕容重在588 800 kg/m3，符合通常屋頂允許的20(T1200 kg/m3的載荷范圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于綠化屋頂?shù)妮p質(zhì)人工土壤材料的制備方法，具體步驟如下1)丙烯酸-丙烯酰胺吸水性樹脂的合成，采用水溶液法，獲得丙烯酸-丙烯酰胺吸水性樹脂；2)輕質(zhì)人工土壤的制備，采用廢棄的高分子發(fā)泡材料和高吸水性的樹脂作為基質(zhì)材料，樹脂和發(fā)泡材料的質(zhì)量比為1:40~68；再將其他基質(zhì)，如凹凸棒、活性炭、緩釋肥和沙礫等按不同比例加入，最終得輕質(zhì)人工土壤。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)成本低廉、低碳環(huán)保、使用壽命長(zhǎng)、吸水含量高等等。本發(fā)明制得的輕質(zhì)人工土壤具有較輕的質(zhì)量，濕容重僅為588~800kg/m3，是園土的1/3-1/2，更小于現(xiàn)有通常發(fā)明的栽培基質(zhì)的濕容重(900kg/m3左右)，可滿足更多的屋頂載荷的要求。
文檔編號(hào)C08F220/06GK102893848SQ201210405159
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者賀英, 施周, 邱細(xì)妹, 蔡計(jì)杰, 唐先斌, 潘照東, 張瑤?kù)? 王均安 申請(qǐng)人:上海大學(xué)