专利名称：一种可生物降解的防水人工浮岛材料的制作方法
技术领域：
本发明属防水和水污染治理新材料开发领域，产品涉及人造板或类似材料的加工技术，同时涉及农作物秸秆加工利用技术。
背景技术：
近年来，随着人们对环境问题的越来越关心，周围的自然环境、特别是水边的自然景观状况也越来越受到重视，在此背景下，不光是水的净化，人们对创造多样性生态系统的人工浮岛技术也寄予了很大希望。人工浮岛的主要机能可以归纳为四个方面1.水质净化；2.创造生物(鸟类、鱼类)的生息空间；3.改善景观；4.消波效果，人工浮岛可对岸基构成保护作用。
因此，人工浮岛技术目前在水位波动大的水库，或因波浪的原因难以恢复岸边水生植物带的湖沼，或是在有景观要求的池塘等闭锁性水域得到广泛的应用。
在人工浮岛的漂浮载体和基质的选材上，国内外所使用的主流材质，通常都是木材、竹子、聚苯乙烯、聚氨酯发泡材料或海绵等天然材料或高分子有机合成材料。
人工浮岛根据不同需要可以分成干式和湿式两种。干式浮岛因植物与水体不直接接触，可以栽培大型的木本、园艺植物，通过不同木本的组合，构成良好的鸟类生息场所，同时也美化了景观；水体和植物直接接触的即为湿式人工浮岛，湿式人工浮岛又可分为有框架和无框架两种。有框架的湿式浮岛，其框架一般可以用木材、竹子、纤维强化塑料、不锈钢加发泡聚苯乙烯、特殊发泡聚苯乙烯加特殊合成树脂、盐化乙烯合成树脂、混凝土等材料制作。无框架湿式浮岛一般可用椰子纤维编织而成，由于边缘较为柔和，不怕相互间的撞击和对岸基损害，耐久性也较好。也有用合成纤维作植物的基盘，然后用合成树脂包裹、固定成无框架湿式浮岛的工程实例。
由于价格低廉、来源丰富，目前人工浮岛的漂浮载体大量使用聚苯乙烯泡沫材料。但聚苯乙烯泡沫在受热时会析出有毒物质，长期放置在水体中，对接触水体的人以及水生生物的健康存在很大的危害。聚苯乙烯泡沫在自然环境中，即使经过数百年，也无法被生物分解、参加生物循环，从而成为新的污染源。
近些年，一些公司研究采用亲自然的材料如椰壳、陶粒等作为作浮岛漂浮材料。但是，受资源和成本的限制，全面推广困难较多。因此，研制和生产低成本、使用方便、可生物降解的人工浮岛材料具有现实的环保意义，而农业有机废弃物的再利用正适应了这一要求。
现在，采用淀粉、纤维素、壳聚糖以及魔芋葡甘聚糖等天然高分子为主要原料研制可生物降解的片材、粒料和膜材料等课题，已被世界许多国家列为降解塑料领域的研究重点。美国Warner&Lambert公司在1995年宣称通过对淀粉的异构化研制出w(淀粉)＞90％可生物降解聚合物。之后，美国伊利诺斯州大学的科研人员开发一种全新的生物降解材料——玉米塑料；日本也研究出以改性淀粉、魔芋精粉为原料的优良膜材料。我国的滕翠青等2002年采用廉价的秸秆为增强材料，以淀粉为基体材料，通过模压成型制备出一次性可生物降解花盆；吴俊等2001年以干法改性淀粉为主要原料，通过由V(甘油)∶V(乙二醇)＝1∶2组成的复合增塑剂的增塑，添加增强剂PX和增溶剂EAA，共混后可研制出淀粉基热塑性生物降解塑料。研究表明，该塑料中w(改性淀粉)＝50％～70％，其他添加成分也均可生物降解，具有良好的机械性能。
近几年用转基因植物生产生物可降解塑料的研究不少，聚β-羟基丁酸(PHB)、蛛丝蛋白等都属于生物可降解塑料，有着广阔的应用前景。尽管用转基因植物来生产生物可降解塑料已经取得了很大的进展，但转基因植物中合成的生物可降解塑料含量还是很低，远没有达到商业化生产的要求，并且还存在着一系列的不利于植物生长的副作用。
目前，绝大部分以木材为主要原料的人造板材料，仅仅适合在干燥的环境中使用，一旦放置在水体中，就会很快发生严重的形变甚至腐烂；而非木质材料成型的人造板，即使在潮气很重的环境中也容易产生形变。因此，现有的人造板产品，也不能满足日益增长的水环境治理材料的需要。
因此，尽快开发和研究新型的、适合在水体中使用、安全性好、易于推广的人工浮岛介质材料，是目前十分迫切的课题。
发明内容
本发明的目的是，为了满足在水环境的整治、美化工程中，对人工浮岛漂浮载体和基质材料的特殊要求，开发一种以农作物废弃物——秸秆为主要原料制成的可生物降解的防水人工浮岛材料。
本发明的技术解决方案为以农作物废弃物——麦秸秆、稻草为主要原料，通过对现有人造板生产技术中的胶粘剂配方选择、添加剂的选择和材料的前处理等方面进行改进，制成一种新型的可生物降解的防水人工浮岛材料，其特征是a.采用马来酸酐作为原料的脱脂剂；b.采用桐油或聚氨酯防水涂料作为防水剂；c.采用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为胶粘剂；为了提高成品的强度，还可在面层和芯层材料中加入适量的石灰或水泥作增塑剂。
四
图1为可生物降解的防水人工浮岛材料的组坯结构示意图。图中(1)为面层，由农业有机废弃物短秸秆(约1～3cm长)混合施胶后铺装构成；(2)为芯层，由农业有机废弃物碎料混合施胶后铺装构成。
五具体实施例方式
实施例1将稻草杆和麦秸秆分别用重量百分比为5～15％的马来酸酐(化学纯)水溶液搅动浸泡8～24小时；捞出、风干，在103±2℃的条件下干燥至含水率≤8％。采用粉碎机将稻草杆粉碎至碎料，细至可以通过10～20目筛；采用剪切机将麦秸秆剪切成1～3cm长的短秸秆。
将1kg短麦秸秆投入搅拌机中，按麦杆的重量计加入5～10％的桐油(工业级)，充分搅拌均匀后，按麦杆的重量计再加入3％～5％的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)(化学纯)；充分搅拌后，转出备用。
将5kg的稻草碎料投入搅拌机中，按稻草碎料的重量计加入3％～5％的桐油，充分搅拌均匀后，再按稻草碎料的重量计加入5％～10％的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，充分搅拌后，转出备用。
将施胶后的短麦秸秆铺装为板坯面层(1)，施胶后的稻草碎料铺装为板坯芯层(2)，用预压机预压后转至热压机中热压，热压工艺参数分别为热压温度160～180℃；热压压力单位压力5～8MPa；热压时间20～45s/mm。热压完成后经冷却、裁边、打磨，即可得到可生物降解的防水人工浮岛材料成品。
实施例2为了提高成品的强度，干燥后的原料在与桐油相混时，可同时添加重量百分比为2～5％的粉状干石灰或水泥作增塑剂。
其余同实施例1。
实施例3如实施例1所述，桐油可用等量的双组分沥青改性聚氨酯防水涂料(参考标准JC500-1992《聚氨酯防水涂料》)替代。
本发明提供的可生物降解的防水人工浮岛材料，其主要物理性能指标如下1.厚度0.50～150mm2.密度0.40～0.95g/cm33.24小时浸水膨胀率2％～10％4.内结合强度 ≥0.60MPa由于本发明提供的可生物降解的防水人工浮岛材料，其主要原料稻草杆和麦秸秆为天然可生物降解材料，因此，作为水环境整治、美化工程中构建人工浮岛使用的人工漂浮载体和基质，不仅强度高、防水性能好，且避免了对水体和环境所造成的污染。
权利要求
1.一种以农作物废弃物——麦秸秆、稻草为主要原料制成的可生物降解的防水人工浮岛材料，由面层(1)和芯层(2)构成，其特征是a.采用马来酸酐作为原料的脱脂剂；b.采用桐油或聚氨酯防水涂料作为防水剂；c.采用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为胶粘剂；
2.如权利要求1所述的可生物降解的防水人工浮岛材料，其特征是面层(1)使用切断的短麦秸秆，芯层(2)使用粉碎的稻草。
3.如权利要求1所述的可生物降解的防水人工浮岛材料，用马来酸酐为原料的脱脂剂，其特征是对麦秸秆、稻草进行脱脂浸泡时，其水溶液的重量百分比浓度为5％～15％，搅动浸泡时间为8～24小时。
4.如权利要求1所述的可生物降解的防水人工浮岛材料，用桐油或聚氨酯防水涂料为成品的防水剂，其特征是制备面层(1)时，脱脂、干燥、切断后的麦秸秆中加入按重量计为5％～10％的桐油或聚氨酯防水涂料；制备芯层(2)时，脱脂、干燥、粉碎后的稻草中加入按重量计为3％～5％的桐油或聚氨酯防水涂料。
5.如权利要求1所述的可生物降解的防水人工浮岛材料，用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为胶粘剂为材料的胶粘剂，其特征是制备面层(1)时，脱脂、干燥后的麦秸秆中加入按重量计为3％～5％的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；制备芯层(2)时，脱脂、干燥后的稻草中加入按重量计为5％～10％的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。
6.如权利要求1所述的可生物降解的防水人工浮岛材料，其特征是在面层和芯层材料中可加入重量百分比为2～5％的粉状干石灰或水泥作增塑剂。
全文摘要
一种以农作物废弃物——麦秸秆、稻草为主要原料制成的可生物降解的防水人工浮岛材料，其特征是采用马来酸酐作为脱脂剂，桐油或聚氨酯防水涂料作为防水剂，二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)为胶粘剂，石灰、水泥为增塑剂，经铺装、热压后制成。是一种新型的、适合在水体中使用、安全性好、易于推广的人工浮岛介质材料。
文档编号C02F3/00GK1810678SQ20061003845
公开日2006年8月2日 申请日期2006年2月23日 优先权日2006年2月23日
发明者杨林章, 吴永红 申请人:中国科学院南京土壤研究所