本發(fā)明涉及一種無土栽培基質(zhì)，具體地說一種脲醛樹脂基泡沫無土栽培基質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚丙烯酰胺及其衍生物是一類用途廣泛的水溶性高分子材料，可用作絮凝劑、紙張?jiān)鰪?qiáng)劑和助留助濾劑等，已應(yīng)用于水處理、造紙和石油開采等領(lǐng)域。交聯(lián)型聚丙烯酰胺微球由于具有吸水、保水和溶脹等性能，可用作土壤保水劑、油田堵水劑和“尿不濕”等材料。
劉學(xué)貴、王恩德、邵紅等人在其《新型聚丙烯酰胺改性膨潤土防滲材料的研究》一文中，本文以吉林省劉房子天然鈉基膨潤土為原料，選用聚丙烯酰胺作為改性劑，采用水溶液聚合法，對膨潤土進(jìn)行插層改性，合成了聚丙烯酰胺改性膨潤土材料，具有較好的吸水膨脹、耐鹽和熱穩(wěn)定性能，研究了改性膨潤土防滲材料去除垃圾滲濾液中主要污染物的有效性和控制垃圾滲濾液滲透的可行性。
脲醛樹脂泡沫是一種富含各種礦質(zhì)元素的肥料，如含銨、鈉、鈣、鉀、鎂、磷酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氯化物、碳酸鹽、尿素以及微量元素，能夠改善土壤結(jié)構(gòu)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種脲醛樹脂基泡沫無土栽培基質(zhì)及其制備方法。
一種脲醛樹脂基泡沫無土栽培基質(zhì)，由以下重量份的原料組成：丙烯酰胺50-64份，膨潤土20-32份，蒸餾水適量，硫酸鎂11-20份，N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺4-12份，二甲基二烯丙基氯化銨5-11份，過硫酸銨2-5份，丙酮適量，甲醛58-69份，尿素58-69份，N,N,N',N'-四甲基乙二胺3-10份，司盤80 1-3份，環(huán)己烷150-180份，鹽酸溶液適量，丁基萘磺酸鈉1-4份，磷酸0.2-0.8份，0.5M氫氧化鈉溶液適量。
具體步驟如下：
（1）稱取膨潤土加入到蒸餾水中，攪拌0.5-2小時(shí)，使其均勻分散在水溶液中，形成均勻穩(wěn)定的膨潤土懸浮液；
（2）聚丙烯酰胺/膨潤土復(fù)合微凝膠的制備：
在裝有攪拌器和溫度控制的反應(yīng)容器中，稱取硫酸鎂，溶解到蒸餾水中，待完全溶解后將二分之一份的上述膨潤土懸浮液加入到反應(yīng)器中，再加入反應(yīng)單體丙烯酰胺、N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺，并加入二甲基二烯丙基氯化銨、過硫酸銨，分散15-40分鐘后，再加入促進(jìn)劑N,N,N',N'-四甲基乙二胺，之后加入余下的膨潤土懸浮液，充分混合均勻，在N2保護(hù)下室溫聚合反應(yīng)6-12小時(shí)，所得產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水和丙酮多次交替洗滌，洗滌后的產(chǎn)品自然晾干，即得粉末狀的聚丙烯酰胺/膨潤土復(fù)合微凝膠；
（3）含有反應(yīng)前驅(qū)體的微凝膠的制備：
將步驟（2）所得微凝膠加入到甲醛溶液與1/2份尿素溶液的混合液中，用鹽酸溶液調(diào)整pH值至2-3，在室溫條件下充分溶脹10-15小時(shí)；
（4）稱取司盤80，加入到含有環(huán)己烷的反應(yīng)瓶中，在N2保護(hù)下進(jìn)行充分乳化，形成油相，室溫時(shí)，在N2保護(hù)條件下將上述含有反應(yīng)前驅(qū)體的微凝膠加入到充分乳化的油相中，充分分散0.5-3小時(shí)，將體系溫度恒定至45-65℃，反應(yīng)2-4小時(shí)，之后升溫至70-80℃，加入余下的尿素溶液，繼續(xù)反應(yīng)至反應(yīng)體系粘度為17-19s時(shí)，以0.5M氫氧化鈉溶液終止反應(yīng)，并調(diào)整pH至7.5-8.0，得到復(fù)合樹脂溶液；
（5）將丁基萘磺酸鈉與磷酸混合，作為起泡液，將步驟（4）復(fù)合樹脂溶液與起泡液混合在發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡，得到液體泡沫，經(jīng)固化、干燥，得到無土栽培基質(zhì)。
其中，所述的丙烯酰胺為非離子單體丙烯酰胺。
其中，步驟（3）所述的甲醛與尿素的混合液由甲醛溶液與尿素溶液混合組成，兩者體積比1:1。
其中，所述的甲醛溶液和尿素溶液的初始濃度均為1.03mol/L。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）本發(fā)明利用非離子單體丙烯酰胺插層聚合改性膨潤土，將陽離子聚丙烯酰胺嵌入到膨潤土層間，通過范德華力和氫鍵結(jié)合到膨潤土層間，層間距擴(kuò)大，片層結(jié)構(gòu)被破壞，得到了插層型的聚丙烯酰胺/膨潤土納米復(fù)合物，其中膨潤土主要擔(dān)負(fù)改性膨潤上材料的骨架支撐作用。
（2）之后以聚丙烯酰胺-膨潤土微凝膠為骨架與脲醛樹脂交聯(lián)，在微凝膠表面上形成致密的脲醛樹脂包覆層，得到具有核-殼結(jié)構(gòu)的多孔型三元復(fù)合凝膠，具有良好的吸水膨脹、耐鹽和熱穩(wěn)定性能。
（3）本發(fā)明制備的脲醛樹脂泡沫栽培基質(zhì)，具有質(zhì)地輕、吸水保水性好、保肥能力高等優(yōu)點(diǎn)，在土壤中能夠自然分解，育苗過程中省工、省種、省肥、省農(nóng)藥、省水、無病蟲無雜草、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，可作為草坪、農(nóng)作物等的栽培基質(zhì)。
具體實(shí)施方式
一種脲醛樹脂基泡沫無土栽培基質(zhì)，由以下重量份的原料組成：丙烯酰胺58份，膨潤土28份，蒸餾水適量，硫酸鎂18份，N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺9份，二甲基二烯丙基氯化銨8份，過硫酸銨3份，丙酮適量，甲醛65份，尿素65份，N,N,N',N'-四甲基乙二胺6份，司盤80 2份，環(huán)己烷170份，鹽酸溶液適量，丁基萘磺酸鈉2份，磷酸0.7份，0.5M氫氧化鈉溶液適量。
具體步驟如下：
（1）稱取膨潤土加入到蒸餾水中，攪拌1.5小時(shí)，使其均勻分散在水溶液中，形成均勻穩(wěn)定的膨潤土懸浮液；
（2）聚丙烯酰胺/膨潤土復(fù)合微凝膠的制備：
在裝有攪拌器和溫度控制的反應(yīng)容器中，稱取硫酸鎂，溶解到蒸餾水中，待完全溶解后將二分之一份的上述膨潤土懸浮液加入到反應(yīng)器中，再加入反應(yīng)單體丙烯酰胺、N,N′-亞甲基雙丙烯酰胺，并加入二甲基二烯丙基氯化銨、過硫酸銨，分散30分鐘后，再加入促進(jìn)劑N,N,N',N'-四甲基乙二胺，之后加入余下的膨潤土懸浮液，充分混合均勻，在N2保護(hù)下室溫聚合反應(yīng)10小時(shí)，所得產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水和丙酮多次交替洗滌，洗滌后的產(chǎn)品自然晾干，即得粉末狀的聚丙烯酰胺/膨潤土復(fù)合微凝膠；
（3）含有反應(yīng)前驅(qū)體的微凝膠的制備：
將步驟（2）所得微凝膠加入到甲醛溶液與1/2份尿素溶液的混合液中，用鹽酸溶液調(diào)整pH值至2.5，在室溫條件下充分溶脹13小時(shí)；
（4）稱取司盤80，加入到含有環(huán)己烷的反應(yīng)瓶中，在N2保護(hù)下進(jìn)行充分乳化，形成油相，室溫時(shí)，在N2保護(hù)條件下將上述含有反應(yīng)前驅(qū)體的微凝膠加入到充分乳化的油相中，充分分散2小時(shí)，將體系溫度恒定至55℃，反應(yīng)3小時(shí)，之后升溫至75℃，加入余下的尿素溶液，繼續(xù)反應(yīng)至反應(yīng)體系粘度為18s時(shí)，以0.5M氫氧化鈉溶液終止反應(yīng)，并調(diào)整pH至7.5，得到復(fù)合樹脂溶液；
（5）將丁基萘磺酸鈉與磷酸混合，作為起泡液，將步驟（4）復(fù)合樹脂溶液與起泡液混合在發(fā)泡機(jī)中發(fā)泡，得到液體泡沫，經(jīng)固化、干燥，得到無土栽培基質(zhì)。
其中，所述的丙烯酰胺為非離子單體丙烯酰胺。
其中，步驟（3）所述的甲醛與尿素的混合液由甲醛溶液與尿素溶液混合組成，兩者體積比1:1。
其中，所述的甲醛溶液和尿素溶液的初始濃度均為1.03mol/L。