一種具有植物營養作用的複合材料及其工藝的製作方法

2023-06-02 12:44:01

專利名稱：一種具有植物營養作用的複合材料及其工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有植物營養作用與結構強度的複合材料的配方。本發明還涉及製作這種複合材料的工藝。
背景技術：
隨著科技發展和人類自身的生存需求，保護生態環境已經提到議事日程上，園林的生態化、建築的生態化、農業的生態化等，特別是防止沙漠化，減少沙塵暴，綠化造林，已經不光被專業人士關心，普通的百姓也十分關注。
眾所周知，具有植物營養作用的物質，一般統稱之為肥料。從性質上可分為化學肥料和有機肥料，從形態上則分可分為固體肥料和液體肥料。然而一般講，植物並不可以直接生長在肥料之上，而需將肥料施入土壤中，植物則種植於土壤上。由於土壤本身的鬆散性，故一般總需要盛器，如花缽、花壇，這樣對於立體農業、改良沙漠和建築的生態設計、立體造型等顯然是難以實施的。
為此，孫曉紅、孟憲民等根據泥炭具有良好的蓄水能力和透氣性，並具有較強的鹽分平衡能力的特點，將泥炭作為營養基質，發明了「一種泥炭複合材料的組成及其產品的製作工藝(CN1268543A)」和「泥炭營養缽組合物及其產品和應用(CN1301483A)」。孫曉紅的發明申請的組份為泥炭55-65％，聚乙烯25-35％，有機、無機混合肥5-10％，乳酸菌0.1-0.3％，硫胺0.006-0.012％，過磷酸鈣0.06-0.10％。其製作工藝是上述各組份按比例混合，通過選料、粉碎和破碎、稱量、混煉、擠壓、成型製成各種形狀的育苗盤、育苗板、缽、花盆，用於蔬菜、水稻、草坪和花卉的育苗和栽培。但是，這種將泥炭中加入聚乙烯作為粘接劑製成的複合材料，成本高，且難降解，也不與建築物相兼容。孟憲民的發明申請是由草本泥炭93-97％，複合營養母劑(尿素和甲醛的縮合物，素，硝基腐植酸條件下加入萘乙酸和吲哚丁酸的醇溶液製成)0.90-4.0％，膨脹劑(蛭石、碳酸鈣或蛭石與聚丙烯醯胺的組合物)0.3-1.5％，調酸劑(40目以下的碳酸鈣和白雲石粉末)0.8-3.0％組成。該組合物經壓制製成各種育苗營養缽，解決了泥炭基質體積大、運輸不便，配置複雜等問題。但是，該發明未考慮結構強度，不能滿足改造沙漠、環境生態化等大面積綠化和農業現代化之用。
另外，英國和德國將泥炭、肥料、微量元素和少量環氧乙烯—苯壬酚的硫酸共聚物製成育苗基質，可促進植物生長，又基本無毒，但成本相當高。
總而言之，由於上述發明中固化劑均採用高分子材料，而高分子添加劑需考慮毒性問題，同時上述發明既不考慮結構強度，也不考慮與近代建築的混凝土、磚石材料等的親和性兼容性等問題。

發明內容
本發明的目的是公開一種既有一定的結構強度，又與近代建築或藝術造型物親和兼容，並具有良好的植物營養作用的複合材料的組份。本發明的另一個目的是公開這種複合材料的製備方法。
為了達到上述目的，本發明用無毒的無機材料矽酸鹽水泥和氫氧化鈣作為固化劑；以我國蘊藏豐富、並富有營養作用的泥炭為原料，加入營養添加劑、起控釋營養元素作用的吸附劑，使之達到富有植物營養，符合加工成型要求和具有一定的力學結構強度的複合材料。本發明按如下重量百分比配比

本發明所用泥炭的有機質含量應大於50％，水含量一般不高於20％。
吸附劑為木屑，可為松木，楊木或其它各種木材的木屑，含水量一般不高於20％。
固化劑為普通矽酸鹽水泥和氫氧化鈣的複合物。水泥標號一般不低於500號，氫氧化鈣可用生石灰水合製備，製成石灰膏後加入。水泥∶氫氧化鈣(絕幹計)為1.0∶1.0～5.8。
營養添加劑是植物所需的營養元素，包括氮磷鉀大量元素和鈣、鎂、硫、銅、鋅、鐵、鉬、釩、鈦、錳……組成的複合微量元素，除氮以尿素或硝酸鹽形式加入，磷以磷礦粉和鈣鎂磷肥的形式加入，鉀以硫酸鉀形式加入外，其他元素一般均為其鹽類，如硫酸鹽的形式加入。
附加劑包括著色劑，植物生長調節劑、調香劑、高吸水樹脂和纖維等。
本發明的製備工藝如下首先，泥炭除水後，破碎成10目以上顆粒。然後，按上述重量百分比稱量好，在泥炭中依次加入吸附劑，營養添加劑，並按需要選擇附加劑加入攪拌均勻(其中植物生長調節劑和調香劑等要用水或溶劑溶解，稀釋)。接著，再加入固化劑，拌勻，製成本發明的複合材料粉體。該粉體分兩處加工成型。第一，現場製備粉體運到現場，加入常規壓製成型所需的水量，攪拌均勻，在特製的模具裡壓製成所需規格形狀的營養栽培塊，覆蓋在沙漠、退化草地或鹽鹼土上作為綠化固砂之用，或固定在立體農業的各種設施上，或直接用溼料塗敷在生態建築的各個部位，固化後，澆上水，即能促使預先放入的種籽萌發，生根，並發育成正常植株。第二，營養塊預製儲存在生產場地，加入常規的壓製成型所需的水量，充分拌和，製成本發明的溼料，然後或製成平板、缽狀物、盤狀物，並在其上開人工種籽孔，待其固化後填入種籽，蓋上巖棉，即可入庫貯存。需要時搬運到現場使用。另外亦可根據立體造型物或建築物表面的不同材質，調整本發明組份含量，加入滿足建築工程的表層塗敷要求的水分，製成直接塗敷的漿料，塗敷在各種造型的表層，再填埋種籽，進行立體綠化。
本發明的優點如下1.由於本發明的配方中固化劑不用高分子材料，而是採用了普通矽酸鹽水泥和氫氧化鈣的複合物，上述物質或經轉化後均具無公害特徵，即不造成環境汙染，因此產品既符合環保要求，又具有一定的結構強度，並與建築物表面的混凝土、磚石材料等有親和性兼容性，可廣泛應用於綠化造林，立體農業，無土栽培，荒漠及退化草原的改造，綠色植物的人工造型等。
2.由於本發明的組成配方中吸附劑是木屑，且可根據情況加入一定量的附加劑，故在提供植物生長發育所需的長效和速效的多種植物營養的同時，還具有良好的蓄水能力，因此，將所培育之苗木、草皮或作物移植後，不論底土系砂石或鹽鹼土或荒漠土等，本發明都能為植被提供較好的營養和水分條件，有利於植物抵抗逆境，增加成活率。
3.製備本發明的複合材料的方法簡單易行，成本低，只需要常規設備和工具，工藝要求也低，如泥炭去水工藝採用晾曬即可。
4.採用本發明材料進行加工成型的工藝簡便，施工方便。在製造綠化造型物時，完全可以按照常規建築工程的工序安排施工。在製作板、盤、缽等均適合機械化加工，提高勞動生產率。
5.使用本發明材料特別自由靈活，既可以預先製作成型，再運到現場使用，也可以將本發明的粉料運到現場，直接製作成型，還可以根據造型或建築物表面結構材料，調整配方，製作成園林藝術和綠化造型的表面塗敷劑，特別適用複雜園藝造型物的施工。
具體實施例方式
實施例1本發明的壓塊製作成型的複合材料由如下重量百分比組成泥炭58.37％；鋸木屑19.46％；矽酸鹽水泥6.49％；氫氧化鈣(絕幹)6.49％；磷礦粉3.89％；鈣鎂磷肥1.30％；尿素2.60％；硫酸鉀1.30％；複合微量元素0.1％。
上述壓塊製作成型的製備方法如下首先，將產自河北省淶源縣的有機物含量60％～70％的泥炭，經晾曬後使含水率不高於20％，並破碎加工後細度達10目。然後，按上述重量百分比計算後稱量，得到如下配方名稱重量 規格泥炭45千克10目鋸木屑 15千克0～10目矽酸鹽水泥 5千克氫氧化鈣(絕幹) 5千克磷礦粉3千克 大於10目鈣鎂磷肥 1千克 大於10目尿素 2千克硫酸鉀1千克複合微量元素(強力增產素1) 0.1千克 大於10目接著，先取水10千克，溶入複合微量元素、尿素和硫酸鉀。再將泥炭和木屑拌勻後先吸附上述溶液，然後再加入鈣鎂磷肥、磷礦粉、矽酸鹽水泥和氫氧化鈣，充分拌勻後加入常規的壓製成型所需的水量，攪拌製成可壓制狀態。在模具中壓塊(壓成1千克/塊)，上留種籽孔，自然乾燥，固化10～15天。待硬結後在種籽孔中加入種籽，上復巖棉，保存在乾燥處(亦可在加入種籽前就保存在陰溼處，臨用時加入種籽蓋上巖棉)。完成製作成型任務。
使用時直接在試驗塊上澆水，吸透水後置於露天。不日後種籽發芽，植株可在自然條件下良好生長。種草時可直接在機器製作的營養板上撒播種子，並復以天然膠塗層，乾燥後直接入庫。使用時出庫並澆水，種子自然萌發，出苗後移入目的地。旺盛生長的草根可穿透本發明的複合材料層，直接深入底土或砂層。本發明的複合材料層還可提供充足的水分和氧分，並可起到分隔改良沙土層、重造植被的作用。
實施例2本發明的製作塗料的複合材料由如下重量百分比組成泥炭56.53％；鋸木屑18.84％；矽酸鹽水泥6.28％；氫氧化鈣(絕幹)9.42％；磷礦粉5.03％；尿素2.51％；硫酸鉀1.26％；複合微量元素0.13％。
上述製作塗料的製備方法如下首先，將產自河北省淶源縣的有機物含量60％～70％的泥炭，經晾曬後使含水率不高於20％，並破碎加工後細度達10目。然後，按上述重量百分比計算後稱量，得到如下配方原料名稱 重量規格泥炭 45千克 10目鋸木屑15千克 0～10目矽酸鹽水泥5千克氫氧化鈣(絕幹)7.5千克磷礦粉4千克 大於10目尿素 2千克硫酸鉀1千克複合微量元素(強力增產素2) 0.1千克 大於10目先取水10千克，溶入複合微量元素(強力增產素2)、尿素和硫酸鉀。泥炭和木屑拌勻後先吸附上述溶液，然後再加入磷礦粉、矽酸鹽水泥和氫氧化鈣，充分拌勻後加水適量做成膠狀可塗抹狀態。在水泥牆表面塗沫10mm厚度的本材料，稍幹後，用專用器械在其上造種籽孔，固化10天後可放入種籽蓋上巖棉。使用時用水充分澆透。不日種籽孔內即可長出幼苗，該營養層可促進苗木生長。與泥土相比本營養層適應性強，大風中也不產生飄塵。並且營養全面，對環境也無汙染。
權利要求
1.一種具有植物營養作用的複合材料，其特徵在於由泥炭、吸附劑、固化劑、營養添加劑、附加劑組成，並按如下重量百分比配比泥炭為40～60％；固化劑10～30％；吸附劑10～30％；營養添加劑5～10％；附加劑0～1％。
2.根據權利要求1所述的一種具有植物營養作用的複合材料，其特徵在於所述的泥炭的有機質含量應大於50％，水含量不高於20％。
3.根據權利要求1所述的一種具有植物營養作用的複合材料，其特徵在於所述的吸附劑為木屑，可為松木，楊木或其它各種木材的木屑，含水量一般不高於20％。
4.根據權利要求1所述的一種具有植物營養作用的複合材料，其特徵在於所述的固化劑為普通矽酸鹽水泥和氫氧化鈣的複合物，水泥∶氫氧化鈣(絕幹計)為1.0∶1.0～5.8。
5.根據權利要求1所述的一種具有植物營養作用的複合材料，其特徵在於所述的營養添加劑是植物所需的氮磷鉀和鈣、鎂、硫、銅、鋅、鐵、鉬、釩、鈦、錳複合微量元素。
6.根據權利要求1所述的一種具有植物營養作用的複合材料，其特徵在於所述的附加劑包括著色劑，植物生長調節劑、調香劑、高吸水樹脂和纖維。
7.一種具有植物營養作用的複合材料的製備工藝，其特徵在於首先，泥炭除水後，破碎成10目以上顆粒；然後，按上述重量百分比稱量好；先在泥炭中加入吸附劑，攪拌均勻；然後再加入營養添加劑、固化劑和附加劑，充分拌勻製成本發明的複合材料粉體；最後，或運到使用現場，加水調製，入模具壓製成型，填入種籽，直接鋪墊、裝飾；或在生產地壓製成型，固化後，填入種籽，入庫貯存，需要時搬運到現場使用；或製成塗敷的漿料，直接塗敷在各種造型的表層，再填埋種籽，進行立體綠化。
8.根據權利要求7所述的一種具有植物營養作用的複合材料的製備工藝，其特徵在於附加劑先溶入水或有機溶劑中，再倒入泥炭和吸附劑中拌勻吸附。
全文摘要
本發明涉及一種具有植物營養作用與結構強度的複合材料及工藝。由泥炭40~60%;固化劑10~30%;吸附劑10~30%;營養添加劑5~10%;附加劑0~1%組成。泥炭除水破碎後,按上述重量百分比稱量好。在泥炭中加入吸附劑、營養添加劑、附加劑、固化劑拌勻,製成本發明的複合材料。最後,或運到使用現場或預製庫存。前者為運到現場壓製成型,填入種籽,鋪設使用。後者為在生產地壓製成型,固化後填入種籽,入庫貯存。也可製成塗敷的漿料,直接塗敷在各種造型表層,填埋種籽立體綠化。本發明工藝簡單成本低,具有植物營養作用和一定結構強度及與建築物表面有親和兼容性,可廣泛應用於退化草原、林地、沙漠、鹽鹼地等的改造,及立體農業、無土栽培、人工造型綠化等。
文檔編號A01G9/10GK1375483SQ0211125
公開日2002年10月23日 申請日期2002年4月3日 優先權日2002年4月3日
發明者夏春鏜, 吳燕 申請人:同濟大學