專利名稱：一種覆蓋技術(shù)治理沙漠新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及治理沙漠的方法，具體說(shuō)是一種覆蓋技術(shù)治理沙漠的新方法。
背景技術(shù)：
土地沙漠化是當(dāng)今世界十大環(huán)境問(wèn)題之首，已成為全人類共同災(zāi)難。為此，聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)通過(guò)的“21世紀(jì)議程”要求各國(guó)把防沙治沙列入國(guó)家環(huán)境與發(fā)展計(jì)劃，并采取共同行動(dòng)，制止沙漠化蔓延，防止土地沙漠化，求得世界持續(xù)發(fā)展。由此可見(jiàn)，控制和治理沙漠是一個(gè)全球性急待解決的問(wèn)題。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，目前全球性沙漠、戈壁和沙漠化土地總計(jì)45.6億hm2，占地球陸地面積的31.7％。我國(guó)沙漠、戈壁和沙漠化土地總計(jì)為1.75億hm2，占國(guó)土面積的18.21％。每年因風(fēng)沙危害的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)45億元，若按風(fēng)沙危害直接損失與間接損失通用的比例1∶45計(jì)算，所造成的全部經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2025億元。
目前治理沙漠一般有三種方法一種為植物治沙法，又稱為生物治沙法，是通過(guò)種植樹木、灌木和草以達(dá)到治理沙漠的目的；另一種為工程治沙法，又稱機(jī)械固沙法，是采用物理或化學(xué)方法使沙漠表面形成固化層，達(dá)到固沙治沙目的；第三種為旱地節(jié)水農(nóng)牧技術(shù)治沙法，它是利用綜合治理和開發(fā)應(yīng)用相結(jié)合的綜合治沙方法。上述三種治沙方法雖然都收到一定效果，但或由于方法本身的缺陷，或受先決條件的限制，都不夠理想。本發(fā)明是利用廢舊塑料制得的片材覆蓋技術(shù)，片材中細(xì)沙含量可高達(dá)50％以上，采用以沙治沙的方法，達(dá)到固沙治沙的目的。在治理沙漠的同時(shí)，又解決了“白色污染”問(wèn)題，是植物治沙與工程治沙相結(jié)合的新型治沙方法，使固沙與育草育林同步進(jìn)行。與現(xiàn)行三種治沙方法相比，具有成本低、治沙快、效果好等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種覆蓋技術(shù)治理沙漠的新方法。
本發(fā)明的方法包括(A)將覆蓋材料制成片材，再去沙漠或沙地現(xiàn)場(chǎng)覆蓋，將片材與片材之間粘結(jié)，使得沙漠或沙地被覆蓋；
或者(A’)將覆蓋材料現(xiàn)場(chǎng)邊流延，邊覆蓋，利用流延出來(lái)的片材自身的熱度相互粘結(jié)，使得沙漠或沙地被覆蓋；和(B)任選(或優(yōu)選)再按一定行間距挖孔，將草籽和/或樹苗栽種在孔內(nèi)，同時(shí)澆入適量水。
其中覆蓋材料包括廢舊塑料10～99wt％，無(wú)機(jī)礦物粉和/或細(xì)沙0～75wt％，聚烯烴樹脂0～10wt％，和加工助劑1～8wt％。
鑒于成本的降低，本發(fā)明的覆蓋材料優(yōu)選包括廢舊塑料20～50wt％，無(wú)機(jī)礦物粉和/或細(xì)沙35～75wt％，聚烯烴樹脂0～10wt％，和加工助劑1～7wt％。
本發(fā)明的覆蓋材料更優(yōu)選包括廢舊塑料20～25wt％，無(wú)機(jī)礦物粉和/或細(xì)沙60～75wt％，聚烯烴樹脂0～10wt％，和加工助劑3～5wt％。
其中廢舊塑料優(yōu)選是以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚苯乙烯(PS)為主要原料的塑料，或者它們的混合物，或者是以聚氯乙烯為主要原料的塑料。所謂主要原料是指該組分在塑料中含量通常至少50％以上；其余成分可以是常用助劑，如填料，光穩(wěn)定劑，熱穩(wěn)定劑，增塑劑，偶聯(lián)劑，顏料，這些助劑在塑料中以常規(guī)用量存在。也可以含有少量其它聚合物(如20wt％以下，優(yōu)選10wt％以下)。
所述無(wú)機(jī)礦物粉優(yōu)先選自為200～600目的碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、膨潤(rùn)土、硅灰石粉、蒙脫石、粘土、硅酸鹽類、氧化鋁、硅石、硫酸鋁水合物等中的一種或多種。細(xì)沙優(yōu)選為60～200目沙漠中的細(xì)沙。在同時(shí)使用二者的情況下，無(wú)機(jī)礦物粉與細(xì)沙比例優(yōu)選為1∶3～5。
所述聚烯烴樹脂優(yōu)先選自PE、PP、PS、PVC等中的一種或多種。它可以提高覆蓋材料的強(qiáng)度和/或延長(zhǎng)覆蓋材料的使用壽命。
所述加工助劑選自偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、增塑劑、阻燃劑、光降解劑、著色劑等之中的一種或多種。其中在以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚苯乙烯(PS)為主要原料的塑料，或者它們的混合物的情況下，加工助劑優(yōu)選包括偶聯(lián)劑和潤(rùn)滑劑。其中在以聚氯乙烯為主要原料的塑料的情況下，加工助劑優(yōu)選包括潤(rùn)滑劑、增塑劑、光穩(wěn)定劑和熱穩(wěn)定劑。
偶聯(lián)劑例如是鋁酸酯、鈦酸酯、酸式亞磷酸酯、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或兩種以上復(fù)配物。它的用量一般為0～3wt％，優(yōu)選1～3wt％。
潤(rùn)滑劑例如是石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸和白油中的一種或兩種以上復(fù)配物。它的用量一般為0～3wt％，優(yōu)選0.8～1.2wt％左右。
熱穩(wěn)定劑例如選自無(wú)機(jī)鉛鹽、有機(jī)鉛鹽和金屬皂等化合物中的一種或多種。它的用量一般為0～2wt％，優(yōu)選0.5～1.5wt％。
光穩(wěn)定劑例如選自水楊酸酯類、苯甲酸酯類、二苯甲酮類和受阻胺類等化合物中的一種或多種。它的用量一般為0～2wt％，優(yōu)選0.5～1.5wt％。
增塑劑例如選自鄰苯二甲酸酯類、己二酸酯類、硬脂酸鹽類和環(huán)氧類衍生物等化合物中的一種或多種。它的用量一般為0～2wt％，優(yōu)選0.5～1.5wt％。
光降解劑例如選自鐵配合物或稀土金屬配合物中的一種或多種。它的用量一般為0～3wt％，優(yōu)選0～1.5wt％。
著色劑例如是炭黑等。它的用量一般為0～3wt％。
加工助劑的選擇可因廢舊塑料的不同而不同，例如在非或低極性塑料，例如以聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯為主要原料的廢舊塑料的情況下，通常要加入偶聯(lián)劑；在極性較強(qiáng)的塑料，如以聚氯乙烯為主要原料的情況下，通常加入光穩(wěn)定劑，熱穩(wěn)定劑和增塑劑，以提高強(qiáng)度和耐久性。另外，根據(jù)對(duì)覆蓋材料的要求(例如強(qiáng)度、非降解或可降解、使用壽命等)來(lái)進(jìn)行選擇。例如在要求覆蓋材料具有較長(zhǎng)使用壽命的情況下，可以加大光穩(wěn)定劑和熱穩(wěn)定劑的用量。根據(jù)廢舊塑料的質(zhì)量和聚烯烴樹脂的添加量，該片材有效壽命可控制在2～10年，通過(guò)光降解劑的調(diào)控，該片材可制成可控降解型和非降解型兩種。降解型一般2～3年自行降解被自然消納，非降解型到一定時(shí)間后可回收再利用，對(duì)草、樹木生長(zhǎng)無(wú)影響。
所述覆蓋材料制備成片材的方法不是特別限制的，可以按本領(lǐng)域的常規(guī)方法進(jìn)行。例如一種方法包括直接將廢舊塑料粒料、活性無(wú)機(jī)填料、聚烯烴樹脂與加工助劑按一定比例混合后，用單螺桿拉片機(jī)或流延機(jī)拉制成寬1～4m，厚2～5mm的片材。還有一種優(yōu)選的方法包括①將清理干凈的廢舊塑料用單螺桿擠出機(jī)造粒制得廢舊塑料粒料；②將無(wú)機(jī)礦物粉和/或細(xì)沙按一定比例加入高速攪拌機(jī)內(nèi)，用加工助劑的一部分(通常為偶聯(lián)劑和/或潤(rùn)滑劑，或者還有增塑劑)在室溫下活化處理制得活性無(wú)機(jī)填料；③按一定比例將廢舊塑料粒料與活性無(wú)機(jī)填料再配以適當(dāng)加工助劑混合后，用雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，制得廢舊塑料填充母粒；④按一定比例將廢舊塑料填充母粒、任選的聚烯烴樹脂和部分加工助劑混合后，用單螺桿拉片機(jī)或流延機(jī)拉制成寬1～4m、厚2～5mm的片材；另外，雙螺桿造粒和單螺桿制片兩步工藝，也可以合二為一一步完成。
根據(jù)沙漠的地形地貌不同，可采用兩種覆蓋方法①先在工廠內(nèi)拉制成片材，再去現(xiàn)場(chǎng)覆蓋。片材與片材之間用熱合或粘合方法粘結(jié)在一起；②現(xiàn)場(chǎng)邊流延，邊覆蓋，利用流延出來(lái)的片材自身的熱度相互粘結(jié)?，F(xiàn)場(chǎng)覆蓋是將擠出流延機(jī)組安裝在一個(gè)特制的拖拉機(jī)上，拖拉機(jī)的前后各裝有一個(gè)推車與壓平裝置，流延拉片與覆蓋一步完成。
本發(fā)明是利用廢舊塑料，在填充改性理論指導(dǎo)下，采用先進(jìn)的無(wú)機(jī)填料表面活化處理技術(shù)，在填充量高達(dá)60～75wt％的情況下，制得的片材可滿足覆蓋沙漠所需要的力學(xué)性能和使用壽命。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，調(diào)配配方可制成長(zhǎng)壽命非降解型和可控降解型兩種片材。非降解型可回收再利用。降解型根據(jù)需要可控制在一定時(shí)間內(nèi)自行降解并被自然消納。
本發(fā)明所用的廢舊塑料一般為通用樹脂如PE、PP、PS和PVC制成的塑料制品廢棄物。其中PVC廢舊塑料因組成上含有氯，熱穩(wěn)定性差適合單獨(dú)使用，其它三種PE、PP、PS廢舊塑料即可分開也可混合使用。各種廢舊塑料都應(yīng)事先處理干凈用單螺桿擠出機(jī)制作成粒料。
如上所述，無(wú)機(jī)礦物粉和細(xì)沙表面活化處理是本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵之一。處理劑的選擇、用量和處理方法將直接影響無(wú)機(jī)物的填充量和片材的力學(xué)性能。本方法中采用的細(xì)沙優(yōu)選是沙漠中的細(xì)沙，就地取材。
本發(fā)明廢舊塑料填充母粒的制備是以廢舊塑料做為母粒的載體樹脂，不同的廢舊塑料需要填加的加工助劑和用量以及擠出造粒的工藝參數(shù)都有所不同。加工助劑的選擇、用量和加工參數(shù)的控制，也將直接影響填料的填充量和片材的力學(xué)性能。在保證片材的使用性能的前提下，如廢舊塑料的性能較好，可不通過(guò)預(yù)先造粒工藝直接拉片，成本更低。無(wú)機(jī)填料填充量越多，片材的成本越低，治理沙漠的成本也就越低。
本發(fā)明片材的制備是在通用的單螺桿拉片機(jī)或流延機(jī)上完成的。所不同的是現(xiàn)場(chǎng)覆蓋法需要一臺(tái)前后附有推車和壓平裝置的特制拖拉機(jī)，流延機(jī)裝在拖拉機(jī)上面，在進(jìn)行過(guò)程中要始終保持流延機(jī)在一個(gè)平穩(wěn)狀態(tài)下工作。流延拉片時(shí)加入0～10wt％純聚烯烴樹脂是為了保證片材的力學(xué)性能，尤其是片材的柔軟性和使用壽命，聚烯烴的選擇要視廢舊塑料種類而定。
大多數(shù)的沙漠下面都貯存有水，采用廢舊塑料制得的高填充無(wú)機(jī)填料片材覆蓋后，沙漠下面的水分可不斷地通過(guò)毛細(xì)管作用上升到沙漠表面，供給草和樹木生長(zhǎng)。水是保證植物治沙方法有效率的關(guān)鍵，本發(fā)明可較好地解決這一問(wèn)題。覆蓋的片材壽命一般都在2年以上，在這一期間種植的草和樹木將生長(zhǎng)成片或成林，完全可替代片材發(fā)揮固沙治沙作用。3年后片材因老化作用呈碎片狀，最后風(fēng)化成粉末覆蓋在沙漠的表面上還可繼續(xù)發(fā)揮保墑保濕作用。如3年后覆蓋的片材仍有使用價(jià)值，可回收再利用。采用本發(fā)明治理沙漠有效率可達(dá)95％以上。在同樣治沙效果的前提下，成本比其他方法低30～40％。
以下結(jié)合實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步闡述本發(fā)明，應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明的目的，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的任何限制。
實(shí)施例1將回收的農(nóng)用大棚膜和購(gòu)物袋等廢舊塑料清洗晾干后，用單螺桿擠出機(jī)，在螺桿溫度160～180℃下擠出造粒，制得PE廢舊塑料粒料。
稱取22kg200目硬質(zhì)CaCO3和45kg60目細(xì)沙放入高攪機(jī)內(nèi)，加入1.5kg鋁酸酯偶聯(lián)劑、1.5kg白油，在常溫下以180r/min轉(zhuǎn)速攪拌15min后，再加入19kgPE廢舊塑料粒料，混合均勻后用雙螺桿擠出機(jī)在螺桿溫度160～190℃下擠出造粒，制得89kgPE填充母料。
將89kg填充母料與10kgHDPE和1kg聚乙烯蠟混合均勻后，用單螺桿拉片或流延機(jī)，螺桿溫度為180～210℃，流延拉片制得厚2～4mm的片材。
用上述制得的片材覆蓋沙漠，挖孔植樹成活率可達(dá)95％以上。
實(shí)施例2按實(shí)施例1方法制得PE廢舊塑料粒料和活性無(wú)機(jī)填料，不經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，用與實(shí)施例1相同配料比，直接用單螺桿拉片或流延機(jī)，采用相同的工藝參數(shù)拉制成2～3mm片材。
用該片材覆蓋沙漠，挖孔種草，成活率可達(dá)98％以上。
實(shí)施例3將回收的PVC廢舊塑料洗凈晾干后，用單螺桿擠出機(jī)，在螺桿溫度為160～170℃下擠出造粒，制得PVC廢舊塑料粒料。
稱取20kg400目硬質(zhì)CaCO3和50kg80目細(xì)沙放入高攪機(jī)內(nèi)，加入1.5kg酸式亞磷酸酯偶聯(lián)劑、1kg白油在室溫下以180r/min轉(zhuǎn)速攪拌15min后，再加入20kgPVC廢舊塑料粒料、0.8kg三鹽熱穩(wěn)定劑和1.8kg鄰苯二甲酸二丁酯、5kgPVC樹脂混合均勻后，用單螺桿拉片或流延機(jī)，螺桿溫度為180～210℃，拉片制得厚為2mm的片材。
用上述制得的片材覆蓋沙漠，挖孔種樹，成活率為95％以上。
權(quán)利要求
1.一種覆蓋技術(shù)治理沙漠或沙地的新方法，該方法包括以下步驟(A)將覆蓋材料制成片材，再去沙漠或沙地現(xiàn)場(chǎng)覆蓋，將片材與片材之間粘結(jié)，使得沙漠或沙地被覆蓋；或者(A’)將覆蓋材料現(xiàn)場(chǎng)邊流延，邊覆蓋，利用流延出來(lái)的片材自身的熱度相互粘結(jié)，使得沙漠或沙地被覆蓋；和(B)任選(或優(yōu)選)再按一定行間距挖孔，將草籽和/或樹苗栽種在孔內(nèi)，同時(shí)澆入適量水；其中覆蓋材料包括廢舊塑料10～99wt％，無(wú)機(jī)礦物粉和/或細(xì)沙0～75wt％，聚烯烴樹脂0～10wt％，和加工助劑1～8wt％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中覆蓋材料包括廢舊塑料20～25wt％，無(wú)機(jī)礦物粉和/或細(xì)沙60～75wt％，聚烯烴樹脂0～10wt％，和加工助劑3～5wt％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中廢舊塑料是以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚苯乙烯(PS)為主要原料的塑料，或者它們的混合物，或者是以聚氯乙烯為主要原料的塑料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，所述無(wú)機(jī)礦物粉選自200～600目的碳酸鈣、滑石粉、高嶺土、膨潤(rùn)土、粘土、蒙脫石、硅酸鹽和硅灰石粉中的一種或多種；細(xì)沙為60～200目沙漠中的細(xì)沙；在同時(shí)使用二者的情況下，無(wú)機(jī)礦物粉與細(xì)沙比例為1∶3～5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，所述加工助劑選自偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、增塑劑、阻燃劑、光降解劑和著色劑之中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中在廢舊塑料是以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚苯乙烯(PS)為主要原料的塑料，或者它們的混合物的情況下，加工助劑包括偶聯(lián)劑和潤(rùn)滑劑；其中在以聚氯乙烯為主要原料的塑料的情況下，加工助劑包括潤(rùn)滑劑、增塑劑、光穩(wěn)定劑和熱穩(wěn)定劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中偶聯(lián)劑選自鋁酸酯、鈦酸酯、酸式亞磷酸酯、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或兩種以上復(fù)配物；潤(rùn)滑劑選自石蠟、聚乙烯蠟、硬脂酸和白油中的一種或兩種以上復(fù)配物；熱穩(wěn)定劑選自無(wú)機(jī)鉛鹽、有機(jī)鉛鹽和金屬皂等化合物中的一種或多種；光穩(wěn)定劑選自水楊酸酯類、苯甲酸酯類、二苯甲酮類和受阻胺類化合物中的一種或多種；增塑劑選自鄰苯二甲酸酯類、己二酸酯類、硬脂酸鹽類和環(huán)氧類衍生物化合物中的一種或多種；和光降解劑選自鐵配合物或稀土金屬配合物中的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將所述覆蓋材料制備成片材的方法包括直接將廢舊塑料粒料、活性無(wú)機(jī)填料、聚烯烴樹脂與加工助劑按一定比例混合后，用單螺桿拉片機(jī)或流延機(jī)拉制成寬1～4m，厚2～5mm的片材；或者將所述覆蓋材料制備成片材的方法包括①將清理干凈的廢舊塑料用單螺桿擠出機(jī)造粒制得廢舊塑料粒料；②將無(wú)機(jī)礦物粉和/或細(xì)沙按一定比例加入高速攪拌機(jī)內(nèi)，用加工助劑的一部分(通常為偶聯(lián)劑和/或潤(rùn)滑劑，或者還有增塑劑)在室溫下活化處理制得活性無(wú)機(jī)填料；③按一定比例將廢舊塑料粒料與活性無(wú)機(jī)填料再配以適當(dāng)加工助劑混合后，用雙螺桿擠出機(jī)或單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，制得廢舊塑料填充母粒；④按一定比例將廢舊塑料填充母粒、任選的聚烯烴樹脂和部分加工助劑混合后，用單螺桿拉片機(jī)或流延機(jī)拉制成寬1～4m、厚2～5mm的片材；或者，雙螺桿造粒和單螺桿制片兩步工藝合二為一一步完成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在步驟(A’)的情況下，將擠出流延機(jī)組安裝在一個(gè)特制的拖拉機(jī)上，拖拉機(jī)的前后各裝有一個(gè)推車與壓平裝置，流延拉片與覆蓋一步完成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在樹苗和草籽的周圍鉆數(shù)個(gè)小孔以保持雨水滲透和空氣流通。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用覆蓋技術(shù)治理沙漠新方法。該方法是以廢舊塑料為主要原料，利用先進(jìn)的填充改性技術(shù)與礦物粉、細(xì)沙等無(wú)機(jī)填料共混制成2～5mm的片材，用該片材覆蓋沙漠，再在片材上挖孔種草植樹，固沙的同時(shí)可實(shí)現(xiàn)治沙的目的。片材中廢舊塑料的含量為10～99wt％，礦物粉、細(xì)沙等無(wú)機(jī)填料含量為0～75wt％，聚烯烴樹脂為0～10wt％，各種助劑為1～8wt％。根據(jù)廢舊塑料的質(zhì)量和聚烯烴樹脂的添加量，該片材有效壽命可控制在2～10年，通過(guò)光降解劑的調(diào)控，該片材可制成可控降解型和非降解型兩種。降解型一般2～3年自行降解被自然消納，非降解型到一定時(shí)間后可回收再利用，對(duì)草、樹木生長(zhǎng)無(wú)影響。采用覆蓋技術(shù)治理沙漠固沙保濕保墑效果好，種草植樹成活率高，以沙治沙，并為廢舊塑料再利用開辟了一條新途徑。
文檔編號(hào)E02D3/00GK1493749SQ0214665
公開日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2002年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者殷儉, 李帥, 王錫臣, 殷 儉 申請(qǐng)人:北京龍德行有限責(zé)任公司