一种控温型水土保持控制剂及生产工艺的制作方法

文档序号:3812246阅读:412来源:国知局
专利名称:一种控温型水土保持控制剂及生产工艺的制作方法
技术领域
本发明涉及一种农用控温型水土保持控制材料,特别是一种可用控制南方的水土流失和北方的风蚀的高分子复合材料。
背景技 术水土流失是全世界面临着的一个严重的问题,尤其是在降水量少,辐射高,高温及水分蒸发率较高的一些地区,这些地区由于土壤机构疏松及土壤团聚结构差,表土经常存在细小土壤颗粒,这些细小的颗粒容易被风吹动,从而形成沙尘爆,甚至引起沙丘移动。
土壤的结构决定了它的性质,比如对水的通透性、土壤的孔隙率、硬皮的形成及负载能力等。所以改善土壤结构将会减少风雨对土壤的侵蚀,减少水分蒸发,增加土壤颗粒内部与外部的连接,增加土壤的渗透率,减少地表径流。在流动沙丘的固定、沙尘爆的防治、城市周围表土的固定、采矿区与农田表土的固持等领域,改进土壤结构是非常需要的。
为了克服以上不同原因造成的水土流失控制问题,有关通过化学手段固定土壤的研究已有文献中报道。代表性地报道的大致有两个目的,一个是改进土壤结构,另一个是提高土壤的承载能力。这些目标可以通过添加不同的土壤添加剂、土壤调节剂、土壤改良剂等来实现。例如,一些化学成分添加到土壤中可同时行使几方面的功能改进了表土的不同土壤颗粒之间的连接强度、土壤的团粒结构、以及对水的通透性;而另外一些材料可以控制土壤的水土流失、土壤水分的蒸发、地表径流等。一种比较理想的高分子材料应该是利用该材料处理后的土壤应该具有较好的对水的通透性;减少水的径流损失;减少雨水和风对土壤的侵蚀;有利于植物的生长;它应当很容易使用-容易分散到土壤里(除了与土壤机械性地混合之外,它最好是水溶性的能够被喷施在土壤表面)。同时除了具有以上功能之外,这种高分子材料应该是成本低、环保和可降解、作用时间也要比较长,以利于植被的生长。
然而,在目前已经实现商品化的一些土壤水土流失控制剂中还存在一些问题。一些产品价格昂贵,难以大面积推广应用,例如,聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、丙烯酸聚合体,苯乙烯丁二烯树脂,聚亚安酯等。另外一些水土流失控制剂由于使用后,在地表形成一层膜,这种膜不允许水从地表向下的渗透,例如沥青、聚醋酸乙烯酯、聚亚安酯等产品,不利于植物的生长。还有一些材料由于功能单一,且在降解过程中分解出一些有害的物质,如聚亚安酯,聚丙稀酰胺释放有毒的丙烯酰胺单体,不适合推广应用。
文献中已有一些利用尿素甲醛树脂用来固定土壤的工作报道。例如,2.53的尿素-甲醛缓释树脂材料可显著改善沙子结构。配有交联剂的脲醛树脂也用来稳定沙土,使用交联剂是为了使脲醛树脂溶液溶解度渐低到零,从而阻止它从沙子中渗漏流失。例如,通过带有各种不同比例的盐酸,明矾等交联剂的脲醛树脂来稳固沙土。
尽管大部分的研究报道了有关脲醛树脂作为土壤稳定剂的应用,但仍然存在一些缺点。脲醛树脂需要较高的使用量才能达到理想的效果。这样使得投入变高。另外,脲醛树脂仅仅用于有限的土壤类型。
一些报道还揭示了磺化氨基甲醛,聚阴离子缩合物作为土壤稳定剂的使用。这些聚阴离子缩合物与聚乙烯醇结合可固定土壤,这种复合物在固定像移动沙丘上的沙子的效果是很明显。然而,聚乙烯醇价格贵,并且不易溶水,推广应用存在一定困难。
所以,本项发明的一个目的是克服以上缺点,提供一种可固定象沙丘等土壤类型的高分子材料,同时通过不同剂型的选择,控制土壤温度。该材料相对经济和环保、容易使用、性能和储存稳定,同时具有营养、缓释等多种功能。
作用机理。由于磺化尿素-三聚氰胺甲醛树脂是一种聚阴离子的高分子材料,具有较强的扩散能力,喷在上壤表面后,包裹在土壤颗粒周围,并赋予给土壤颗粒负电荷,导致土壤基质结构的重排,在其它填加材料的帮助下,使得土壤颗粒内部和颗粒之间的连接更加紧密,增加了土壤基质对外部侵蚀的抵抗能力,在此高分子材料的基础上,通过添加具有营养与生温作用的腐植酸钾或碳黑,在春季低温季节增加土壤温度;在夏季高温季节,通过选择添加高岭土等材料的该类型制剂,降低土壤温度,以利于植物生长发育。
该水土保持控制剂的主要功能1、控制水土流失,使用后可防止因降水等造成的水土流失,因大风而产尘的风蚀,对沙尘暴的防治具有一定的效果;2、根据剂型不同可提高或降低土壤温度;3、改善土壤的团粒结构;4、降低土壤水分蒸发;5、缓释营养成分,有助于植物的生长发育;发明内容本发明中磺化尿素-三聚氰胺甲醛树脂(脲-蜜胺甲醛树脂)合成过程、复配过程和用其处理和固定土壤的表面的过程,包括下面的步骤。
浓度为37%左右的甲醛溶液在温度为80℃左右,pH为10-12下与尿素三聚氰胺按1.2∶1-4.5∶1的重量比混合,直到所有的尿素三聚氰胺完全溶解。加入磺化剂焦亚硫酸钠,焦亚硫酸钠与尿素三聚氰胺的重量比控制在1.2∶1-3.8∶1的范围。溶液的温度仍然维持在80℃,反应60分钟。通过添加无机酸使溶液的PH值调整到3.0-4.0,聚合反应60分钟左右。通过添加氢氧化物使溶液的pH值调整到8左右,溶液温度仍然维持原来的不变继续40-100分钟。最后溶液被冷却到室温,得到磺化尿素-三聚氰胺甲醛树脂。
升温剂型制作。先按照磺化尿素-三聚氰胺甲醛树脂固含量的1~15%的比例称取腐植酸钾和或碳黑,向其中加入水(重量比腐植酸钾和(或)碳黑∶水=1∶2),通过砂磨机将其磨细,将溶解后的该水溶液加入到高分子聚合物中,用搅拌机充分搅拌,得到升温型水土保持控制剂。
降温型水土保持控制剂。先按照磺化尿素-三聚氰胺甲醛树脂固含量的1~15的比例称取高岭土,向其中加入水(重量比高岭土∶水=1∶2),通过砂磨机将其磨细,将溶解后的该水溶液加入到高分子聚合物中,用搅拌机充分搅拌,得到降温型水土保持控制剂。
根据最终应用需要,添加一些无机盐,如四硼酸钠、磷酸二氢钾,硝酸钾,形成最终的水土保持控制剂,所形成的复合物可用传统的喷雾设备(如喷撒农药用的喷雾器)喷洒在土壤的表面,或者将其与土壤机械性地混合。使用比例可按照沙土重量的0.1-3%的数量与沙土混合(复合物的浓度在1-15%的任何浓度范围),或按5-200gm固含量/m2喷射到土壤上。
具体实施例方式
与现有技术相比,本发明具有以下突出优点1、该高分子材料以尿素等为基本材料,对环境没有任何污染,同时还具有一定的营养作用。
2、在春季低温的季节,通过喷施增温型的水土保持控制剂,增加土壤温度,有利于植物生长,在夏季高温季节通过喷施降温型的水土保持控制剂降低土壤温度,有利于植物生长发育,同时减少植物病害的发生几率。
3、控制水土流失和土壤水分蒸发效果显著;4、可降解,降解过程中不会产生有害物质;5、产品价格便宜;6、容易使用,采用普通喷雾器即可。
权利要求
1.一种具有改善土壤结构、防止水土流失、降低水分蒸发、调节土壤温度、营养等特点的高分子化学材料的合成、复配与使用的方法与工艺。
2.根据权益要求1的要求,聚合物的主要由水溶性的磺化尿素-三聚氰胺甲醛(磺化脲-蜜胺甲醛树脂)树脂组成,固含量占1-60%。
3.根据权利1要求,控温材料中增温材料主要通过加入腐植酸钾、碳黑等材料后复配而成;添加比例为以上高分子材料固含量的1~15%。
4.根据权利1要求,降温材料主要由高岭土、硼润土组成,通过将降温材料与磺化尿素-三聚氰胺甲醛树脂复合,形成降温型水土保持控制材料,使用比例为磺化尿素-三聚氰胺甲醛树脂固含量的1~15%。
5.根据权益2要求,在磺化尿素-三聚氰胺甲醛树脂组成中,甲醛与尿素-三聚氰胺的重量比为1.2∶1.0~4.5∶1.0。
6.按权利2要求,磺化尿素-三聚氰胺甲醛树脂组成中,磺化剂选用焦亚硫酸钠,焦亚硫酸钠与尿素三聚氰胺的重量比为1.2∶1.0~3.8∶1.0。
7.根据权利2要求,在磺化尿素-三聚氰胺甲醛树脂组成中,尿素与尿素-三聚氰胺的重量比在0.2∶1.0-2.0∶1.0。
8.根据权利1要求,养分材料如磷酸钾、硝酸钾、氯化钾等材料,使用量为高分子材料中磺化尿素-三聚氰胺甲醛树脂固含量的1~15%。
9.根据权益1要求,该材料的使用方法包括将该材料与土壤混合使用;将该材料加入一定量的水后,均匀喷施在土壤表层。
全文摘要
本发明涉及一种用于水土保持控制使用的高分子复合材料,使用后可以减少各种水土流失,包括水土侵蚀、风蚀等,其组成主要以水溶性的聚阴离子成份-磺化尿素三聚氰胺甲醛树脂(磺化脲-蜜胺甲醛树脂),将该缩合物与一定比例的腐植酸钾和(或)碳黑混合,得到增温型水土保持控制剂,将该缩合物与高岭土类物质按一定比例混合,得到降温型水土保持控制剂;通过向该缩合物中加入磷酸钾、氯化钾、硼砂等,该高分子材料具有了更多的营养功能。这种成分的水合溶液喷射到土壤表面或机械性地混合改进了土壤结构,处理后的土壤增强了对风,雨水的抵抗力,可以提高或降低土壤的温度。此外,这种材料也提供了植物所需要的氮,磷,钾营养成分,为植物生长提供了有利条件。
文档编号C09K17/40GK1417288SQ0215355
公开日2003年5月14日 申请日期2002年11月28日 优先权日2002年11月28日
发明者李玉中, 韩丽青 申请人:中国农业科学院农业气象研究所
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