专利摘要

本发明属于沙漠化治理领域，公开一种硅溶胶改性纤维素基粘结剂、环保储水型固沙板及其制备方法。取秸秆将其干燥，粉碎过筛；将所得秸秆粉在2~6wt%碱溶液中浸润并煮沸，取出冷却后加入浓硝酸和无水乙醇的混合溶液进行酸解，然后用水洗至中性，之后糊化；向糊化产物中加入二氧化硅溶胶，控制在2.94~9.81Mpa、40~60℃下反应0.5~1.0h，加入三乙胺反应1~2h，再加入乙二胺反应4~8h，加水搅拌乳化，即得硅溶胶改性纤维素基粘结剂。将无机土、保水剂、肥料和硅溶胶改性纤维素基粘结剂，混合均匀，压制成型，放入耐旱植物种子，即得固沙板。本发明硅溶胶改性纤维素基粘结剂为发明人自主研发，粘结效果好，环保无毒；所制得的环保储水型固沙板强度高，具有良好的固沙能力。

权利要求

1.一种硅溶胶改性纤维素基粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、取秸秆将其干燥，并进行粉碎、过筛；

S2、将S1所得秸秆粉在2~6 wt%碱溶液中浸润并煮沸，取出冷却后加入浓硝酸和无水乙醇的混合溶液进行酸解，然后用水洗涤至中性，之后将其在微波反应器中糊化；其中，以质量比计，秸秆粉∶浓硝酸和无水乙醇的混合溶液=1∶（5~15），浓硝酸∶无水乙醇=（15~30）∶100；

S3、向S2所得糊化产物中加入二氧化硅溶胶，控制在2.94~9.81 Mpa、40~60 ℃下反应0.5~1.0 h，之后加入三乙胺反应1~2 h，再加入乙二胺反应4~8 h，加水在搅拌下将其乳化，即得产品；其中，以质量比计，糊化产物∶二氧化硅溶胶∶乙三胺∶乙二胺∶水=（9.0~11.5）∶（1.0~2.0）∶（0.5~3.0）∶（0.25~1.5）∶（0.5~3.0）。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S1中，所述秸秆为小麦秸秆或稻草秸秆，20~40 ℃下干燥10~30 min，30~60目筛子过筛。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S2中，所述碱液为NaOH溶液，煮沸0.5~2h，酸解1.5~3.5 h，在功率为500~700 W的微波反应器中糊化5~7 min。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S3中，二氧化硅溶胶的平均粒径为45~75nm，搅拌速率为300~700 rpm。

5.一种利用如权利要求1~4任一所述制备方法制备的硅溶胶改性纤维素基粘结剂。

6.一种利用如权利要求5所述硅溶胶改性纤维素基粘结剂制备环保储水型固沙板的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将无机土、保水剂和肥料混合均匀，球磨后过筛，得混合物1；其中，以质量比计，无机土∶保水剂∶肥料=（0.5~1.5）∶（2~5）∶（0.2~0.5）；

第二步，将秸秆切成2~6 cm的短块，与混合物1混合均匀，之后加入硅溶胶改性纤维素基粘结剂，再混合均匀，得混合物2；其中，以质量比计，混合物1∶秸秆块∶硅溶胶改性纤维素基粘结剂=（0.1~1.5）∶（1~2）∶（1~3.5）；

第三步，使用热压机在模具中将混合物2压制成型板材，成型冷却之后、未干燥前在板材的长度与厚度所构成的侧面或者宽度与厚度所构成的侧面距表层1cm以内的位置放入耐旱植物种子，即得固沙板。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：第一步中，所述无机土为膨润土，所述肥料为尿素，500~700目筛子过筛。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：第二步中，所述秸秆为小麦秸秆或稻草秸秆。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：第三步中，所述模具为方形槽，模具的规格为长*宽*厚度=（1~2）m *（1~2）m*（2~5）cm，所得固沙板的密度为200~400 kg/m3。

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：第三步中，所述耐旱植物为沙柳。

说明书

技术领域

本发明属于沙漠化治理技术领域，具体涉及一种硅溶胶改性纤维素基粘结剂、环保储水型固沙板及其制备方法。

背景技术

目前全球有三分之二的国家受到土地荒漠化的影响，陆地总面积的四分之一是荒漠化土地，高达3600万km²，约六分之一的全球人口受到荒漠化的直接威胁。尽管各国采取了各种各样的措施对荒漠化进行了治理，但全球的荒漠化面积仍以50000~70000m²/年高速增长。

目前治理土地荒漠化的方法主要有机械工程固沙技术、植物固沙技术和化学固沙技术。机械工程固沙优点在于不受材料的限制，可大面积应用，缺点：其防护高度和年限有限，容易被流沙掩埋。植物固沙优点在于环境友好，没有污染压力，缺点：受气候条件限制，适宜植物种类稀少且成活率低，生长周期长。化学固沙主要是在流沙表面喷洒化学试剂形成一层具有一定强度、能够防止风沙吹蚀、又可保持下层水分的固结层以达到固沙效果的一种方法，缺点：成本略高、不宜大面积推广。

在治理土地荒漠化的过程中，近些年兴起的草方格沙障因其具有一定的效果和低成本得到了大面积的推广。草方格沙障主要是由麦秸、芦苇、稻草等材料组成。其原理是在流动沙层的表面形成一道挡风墙，借以消减风力侵蚀，并兼有截留雨水的作用，提高沙丘的含水率，促进植物的生长。但草方格沙障具有使用年限短、保水能力差、易被风沙掩埋等缺点，这极大地限制了草方格沙障的应用。因此，研究一种使用年限高、保水能力强的储水型固沙板显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅溶胶改性纤维素基粘结剂、环保储水型固沙板及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下∶

一种硅溶胶改性纤维素基粘结剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、取秸秆将其干燥，并进行粉碎、过筛；

S2、将S1所得秸秆粉在2~6 wt%碱溶液中浸润并煮沸，取出冷却后加入浓硝酸和无水乙醇的混合溶液进行酸解，然后用水洗涤至中性，之后将其在微波反应器中糊化；其中，以质量比计，秸秆粉∶浓硝酸和无水乙醇的混合溶液=1∶（5~15），浓硝酸∶无水乙醇=（15~30）∶100；

S3、向S2所得糊化产物中加入二氧化硅溶胶，控制在2.94~9.81 Mpa、40~60 ℃下反应0.5~1.0 h，之后加入三乙胺反应1~2 h，再加入乙二胺反应4~8 h，加水在搅拌下将其乳化，即得产品；其中，以质量比计，糊化产物∶二氧化硅溶胶∶乙三胺∶乙二胺∶水=（9.0~11.5）∶（1.0~2.0）∶（0.5~3.0）∶（0.25~1.5）∶（0.5~3.0）。

较好地，S1中，所述秸秆为小麦秸秆或稻草秸秆，20~40 ℃下干燥10~30 min，30~60目筛子过筛。

较好地，S2中，所述碱液为NaOH溶液，煮沸0.5~2 h，酸解1.5~3.5 h，在功率为500~700 W的微波反应器中糊化5~7 min。

较好地，S3中，二氧化硅溶胶的平均粒径为45~75 nm，搅拌速率为300~700 rpm。

一种利用前述制备方法制备的硅溶胶改性纤维素基粘结剂。

一种利用所述硅溶胶改性纤维素基粘结剂制备环保储水型固沙板的方法，包括以下步骤：

第一步，将无机土、保水剂和肥料混合均匀，球磨后过筛，得混合物1；其中，以质量比计，无机土∶保水剂∶肥料=（0.5~1.5）∶（2~5）∶（0.2~0.5）；

第二步，将秸秆切成2~6 cm的短块，与混合物1混合均匀，之后加入硅溶胶改性纤维素基粘结剂，再混合均匀，得混合物2；其中，以质量比计，混合物1∶秸秆块∶硅溶胶改性纤维素基粘结剂=（0.1~1.5）∶（1~2）∶（1~3.5）；

第三步，使用热压机在模具中将混合物2压制成型板材，成型冷却之后、未干燥前在板材的长度与厚度所构成的侧面或者宽度与厚度所构成的侧面距表层1cm以内的位置放入耐旱植物种子，即得固沙板。

较好地，第一步中，所述无机土为膨润土，所述肥料为尿素，500~700目筛子过筛。

较好地，第二步中，所述秸秆为小麦秸秆或稻草秸秆。

较好地，第三步中，所述模具为方形槽，模具的规格为长*宽*厚度=（1~2）m *（1~2）m*（2~5）cm，所得固沙板的密度为200~400 kg/m³。

较好地，第三步中，所述耐旱植物为沙柳。

本发明中，保水剂可市购获得，或者按现有技术制备获得。

本发明中的硅溶胶改性纤维素基粘结剂为发明人自主研发，粘结效果好，环保无毒；所制得的环保储水型固沙板强度高，具有良好的固沙能力；水溶性硅溶胶基粘结剂、保水剂和无机土的引入使环保储水型固沙板遇水迅速膨胀，使其具有良好的保水能力；且对环境无任何伤害，为全球土地荒漠化的治理提供一种新的方法。

附图说明

图1：固沙板的结构示意图；

图2：十字方格的布置模型图；

其中附图标记为：1-固沙板，2-沙柳种子，a-固沙板的长度，b-固沙板的宽度，c-固沙板的厚度。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围。

实施例1

一种环保储水型固沙板的制备方法，包括如下步骤：

第一步，将膨润土、保水剂和尿素混合均匀，用干式球磨机球磨20 min，使用600目筛子过筛，得混合物1；其中，以质量比计，膨润土∶保水剂∶尿素=1∶2∶0.2；

第二步，将小麦秸秆切成长度为2 cm的短块，然后将秸秆块与混合物1混合搅拌30 min，之后加入硅溶胶改性纤维素基粘结剂，再搅拌10 min，得混合物2；其中，以质量比计，混合物1∶秸秆块∶硅溶胶改性纤维素基粘结剂=1∶2∶2；

第三步，使用热压机在模具（模具为正方形槽，模具的规格为长*宽*厚度=1m *1m*2cm）中将混合物2压制成型为密度为200~400 kg/m³的板材，成型冷却之后、未干燥前在板材的长度与厚度所构成的侧面距表层1cm以内的位置均匀地放入沙柳种子（10颗/100 cm²），即得固沙板，如图1所示。

本实施例中，所述保水剂按下述方法制备获得：

（1）、取小麦秸秆将其在40 ℃下干燥30 min，并用粉碎机进行粉碎、使用40目筛子进行过筛；

（2）、将（2）所得秸秆粉在5 wt%NaOH溶液中浸润并煮沸0.5 h，除去绝大多数的半纤维素，取出冷却后加入浓硝酸（质量分数约为68%，下同）和无水乙醇的混合溶液进行酸解2 h，然后洗涤至中性，之后将其在微波反应器（功率为500 W）中糊化5 min；其中，以质量比计，秸秆粉∶浓硝酸和无水乙醇的混合溶液=1∶10，浓硝酸∶无水乙醇=25∶100；

（3）、在（2）所得糊化产物中依次加入中和度80%的丙烯酸、丙烯酰胺、聚乙二醇2000、磷酸二氢钾、腐殖酸混合均匀，再加入过硫酸钾和丙三醇，搅拌均匀；其中，以质量比计，糊化产物∶中和度80%的丙烯酸∶丙烯酰胺∶聚乙二醇2000∶磷酸二氢钾∶腐殖酸∶过硫酸钾∶丙三醇=5∶2∶1∶0.05∶0.02∶0.04∶0.16∶0.04；

（4）、将（3）所得体系迅速放置在微波反应器（功率为500W）中反应30 min，将反应后的产品在70 ℃干燥箱中干燥，直至样品变干硬；

（5）、将制得的样品用干式球磨机粉碎30 min并过500目筛，即得到所需要的保水剂。

本实施例中，所述硅溶胶改性纤维素基粘结剂，按下述方法制备获得：

S1、取小麦秸秆将其在40 ℃下干燥30 min，并用粉碎机进行粉碎、使用40目筛子进行过筛；

S2、将S1所得秸秆粉在5 wt%NaOH溶液中浸润并煮沸0.5 h，除去绝大多数的半纤维素，取出冷却后加入浓硝酸和无水乙醇的混合溶液进行酸解2 h，然后洗涤至中性，之后将其在微波反应器（功率为500 W）中糊化5 min；其中，以质量比计，秸秆粉∶浓硝酸和无水乙醇的混合溶液=1∶10，浓硝酸∶无水乙醇=25∶100；

S3、向S2所得糊化产物中加入二氧化硅溶胶（平均粒径为50 nm），控制在6 Mpa、50 ℃下反应1 h，之后加入三乙胺中和成盐2 h，再加入乙二胺进行扩链反应5 h，加去离子水在高速搅拌（转速500 rpm）下将其乳化，即得产品；其中，以质量比计，糊化产物∶二氧化硅溶胶∶乙三胺：乙二胺∶去离子水=9∶1∶0.5∶0.25∶0.5。

粘结剂拉伸剪切强度的测定

测定对象：本实施例制备的硅溶胶改性纤维素基粘结剂。

测定方法：参照国标GB/T7124-2008，对硅溶胶改性纤维素基粘结剂拉伸剪切强度的测定。

原料：粘胶剂为本实施例制备的硅溶胶改性纤维素基粘结剂，以木板（厚度为2.0±0.2 mm）为板材。

工艺参数：施胶面积为3.25+0.25cm²，单面施胶，采用0.5 MPa的压力对板材进行加压，在鼓风干燥箱120℃下干燥3小时，电子万能试验机拉伸速度为：5mm/min。

测定结果：能够承受的最大拉伸剪切强度为1.25Mpa（三次测定结果的平均值），表明本发明制备的硅溶胶改性纤维素基粘结剂的粘结效果较好。

固沙板的保水固沙效果

将本实施例制备的固沙板（长*宽*厚度=1m *1m*2cm）按长度方向均分5等份、宽度方向均分2等分对其进行划线，将固沙板分解为规则的50cm（宽）*20cm（长）*2cm（厚）形状，按十字方格的形式布置1m*1m*1cm的模拟沙丘中，布置方法为：开挖若干条间距为 20cm的横向沟，垂直于横向沟再开挖若干条间距为20cm的纵向沟，每条沟沟深35cm；将在水中浸没2h的固沙板沿着开挖的沟线，宽度方向竖直朝下、带有沙柳种子的一面朝上均匀整齐地铺设，使劲下压，将固沙板插入横向沟/纵向沟，使固沙板露出外露沙面15cm，铺设完成后，如图2所。

首先向布置有固沙板的区域和未设置固沙板的区域喷洒水，使其沙子湿度达到25%，之后将模拟沙丘置于35℃的恒温恒湿箱中进行模拟保水固沙的模拟实验，并在沙面下0.35m处使用土壤湿度计，隔两天的时间后测量两个区域湿度，布置有固沙板的区域的沙子内部湿度为13.2%，而未设置固沙板的区域的沙子内部湿度为5.0%，从实验结果可以看出：本发明固沙板具有明显的保水固沙效果。

一种硅溶胶改性纤维素基粘结剂、环保储水型固沙板及其制备方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。