【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生态修复，具体涉及一种保水固沙的生态棒及其制备方法。
技术介绍
1、随着全球气候变化和人类活动的不断加剧，水土流失和沙漠化已成为全球范围内严重的生态环境问题。水土流失导致土地肥力下降、河流湖泊淤积，严重影响农业生产和生态系统功能；而沙漠化则进一步加剧了土地资源的浪费和风沙灾害的发生，对周边地区的生态环境和经济发展构成严重威胁。
2、目前，针对上述问题，已有多种生态修复技术被提出和应用，如植被恢复、土壤改良、工程固沙等。然而，这些方法在实际应用中往往存在成本高、效果有限、难以长期维持等问题。因此，开发一种经济、高效、可持续的保水固沙技术显得尤为重要。
3、保水固沙生态棒正是在这一背景下应运而生的一种新型生态修复材料。它通过将植物土壤、肥料、种子等养分材料通过特殊工艺加工成管状结构，不仅具有良好的固土效果，还能有效保持土壤水分，促进植物生长，从而实现对水土流失和沙漠化的有效治理。
4、尽管现有的生态修复技术在一定程度上缓解了水土流失和沙漠化问题，但仍存在以下不足：成本高：部分技术需要高昂的材料成本和施工费用，难以大规模推广应用。效果有限：部分技术虽然能在短期内改善土壤状况，但长期效果不理想，难以维持生态系统的稳定性。难以降解：部分固沙材料难以降解，可能对土壤和地下水造成二次污染。
5、针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种经济、高效、可持续的保水固沙生态棒及其制备和应用方法。该生态棒不仅能够有效固沙保水，促进植物生长，还具有易降解、环境友好等优点，为水土流失和沙漠化问
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种保水固沙的生态棒及其制备方法，所述保水固沙的生态棒不仅能够有效固沙保水，还能促进植物生长，易降解，环境友好，为水土流失和沙漠化问题的治理提供了一种新的解决方案。
2、本专利技术提供的一种保水固沙的生态棒，其制备原料包括柱状外壳和内部填充物。
3、所述柱状外壳的制备原料，按重量份计，包括以下成分：70～90份聚乳酸(pla)、10～20份聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(pbat)、5～15份改性玉米淀粉、1～3份引发剂、2～6份马来酸酐。
4、优选的，所述pla在190℃下熔融指数为1～5g/10min，拉伸强度为30～35mpa，弯曲强度为53～56mpa，弯曲模量为2600～2800mpa。
5、在一些优选的方案中，所述pla购自淄博天聚鸿川新材料科技，thjs-8801-1。
6、优选的，所述pbat的断裂伸长率≥300％，190℃下熔融指数为1～5g/10min，维卡软化温度≥80℃；进一步优选的，所述pbat的断裂伸长率≥400％，190℃下熔融指数为2.5～4.5g/10min，维卡软化温度≥80℃。
7、在一些优选的方案中，所述pbat购自新疆蓝山屯河化工，th-801t。
8、所述改性玉米淀粉的制备方法，包括以下步骤：将玉米淀粉在70～90℃下真空干燥至恒重后，加入改性剂，搅拌均匀后密封，在70～90℃下真空干燥5～8h后取出，在110～130℃下熔融共混，即得改性玉米淀粉。
9、优选的，所述改性剂的添加量为玉米淀粉的20～30％。
10、优选的，所述改性剂为甘油和山梨糖醇。
11、优选的，所述甘油和山梨糖醇的质量比为1：(0.5～2)；进一步优选的，为1：1。
12、在实际应用中，对于生态棒的柱状外壳的要求较高，需要具有一定的韧性和耐水性，这样有助于生态棒在受到风力作用时保持形状稳定，不易破损，提高其防风性能，同时不会吸取过多水分，提高了其保水性能，此外，外壳应最好为可降解材料，使用后不仅不会对环境造成长期污染，降解后的产物还能作为肥料为植物生长提供养分。玉米淀粉是一种天然的生物降解材料，且价格低廉，但其自身结构局限性使得其无法通过熔融方法加工成型。专利技术人发现，选用质量比为1：(0.5～2)的甘油和山梨糖醇作为改性剂对玉米淀粉进行改性，能够在提高生态棒柱状外壳力学性能的同时，还能提高加工性能。这可能是因为两种改性剂协同作用，能够破坏淀粉原本结晶结构，使淀粉分子变得松散，从而提高淀粉热塑性，使得其能够通过熔融方法加工成型，从而提高了成型得到的生态棒柱状外壳的各项性能。同时，两种物质还会与淀粉反应形成新的键，进一步增强淀粉强度，较小的丙三醇分子还具有一定的润滑作用，从而进一步提高了加工性能。专利技术人在实际实验中发现，丙三醇虽然增塑效果较山梨糖醇更佳，能够提高柱状外壳的可生物降解性，但是其加入量过多会导致玉米淀粉被过度增塑，分子与分子之间更容易滑移，导致拉伸强度下降，影响生态棒柱状外壳的力学性能。即使对玉米淀粉进行改性，其与pla和pbat之间的相容性仍较差，三种物质之间只是物理共混，从而影响最终制备得到的生态棒的性能。
13、优选的，所述pla、pbat和改性玉米淀粉的质量比为(7～9)：(1～2)：1；进一步优选的，为16：3：2。
14、优选的，所述引发剂为过氧化苯甲酰。
15、专利技术人发现，选用特定的pbat，且所述pla、pbat和改性玉米淀粉的质量比为(7～9)：(1～2)：1，同时引入马来酸酐，能够在提高制备得到的柱状外壳力学性能的同时，提高其耐水性能，从而提高生态棒的防风保水性。这可能是因为一方面pla的链段会与pbat的链段形成互穿网络结构，从而增强了分子间的相互作用力，还能够改变pbat的结晶行为，从而提高柱状外壳的力学性能，另一方面改性玉米淀粉的填充效应和界面相互作用不仅能够减少pbat链段的运动，从而提高柱状外壳的力学性能，还能够和pla复配，在一定程度上阻碍水分子的渗透，提高复合材料的耐水性，改善柱状外壳的阻隔性能。但玉米淀粉添加量过高会大幅降低熔体强度，不利于材料加工成型制得柱状外壳。此外，适量马来酸酐的引入不仅能够促进丙三醇在玉米淀粉分子链上的接枝反应，还能够增强pla、pbat与改性玉米淀粉之间的界面结合力，促进玉米淀粉和聚合物的接枝作用，提高两相的相互作用力，增大了玉米淀粉在体系中的相容性，通过交联反应形成三维网状结构，减少水分子的渗透通道，从而提高了柱状外壳的各项性能。但是马来酸酐添加量过高，其自身分子间会发生相互作用，不利于玉米淀粉在体系中的分散，从而影响成型效果，进而影响最终得到的柱状外壳的各项性能。
16、所述柱状外壳的制备方法，包括以下步骤：将原料干燥后混合均匀，熔融共混后挤出得到粒料，将粒料破碎后注塑压制即得。
17、优选的，所述熔融共混温度为175～190℃，转速为30～50r/min。
18、优选的，所述注塑压力为8～12mpa，注塑温度为170～180℃。
19、所述内部填充物，其制备原料，包括保水剂和生长基材。
20、所述保水剂的添加量为生长基材质量的2％～5％。
21、所述保水剂的制备方法，包括以下步骤：取聚琥珀酰亚胺于水中均匀分散本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种保水固沙的生态棒，其特征在于，按重量份计，其制备原料，包括柱状外壳和内部填充物；
2.根据权利要求1所述的保水固沙的生态棒，其特征在于，所述改性玉米淀粉的制备方法，包括以下步骤：将玉米淀粉在70～90℃下真空干燥至恒重后，加入改性剂，搅拌均匀后密封，在70～90℃下真空干燥5～8h后取出，在110～130℃下熔融共混，即得改性玉米淀粉。
3.根据权利要求2所述的保水固沙的生态棒，其特征在于，所述改性剂为甘油和山梨糖醇。
4.根据权利要求1所述的保水固沙的生态棒，其特征在于，所述PLA、PBAT和改性玉米淀粉的质量比为(7～9)：(1～2)：1。
5.根据权利要求1所述的保水固沙的生态棒，其特征在于，所述柱状外壳的制备方法，包括以下步骤：将原料干燥后混合均匀，熔融共混后挤出得到粒料，将粒料破碎后注塑压制即得。
6.根据权利要求1所述的保水固沙的生态棒，其特征在于，所述聚琥珀酰亚胺的平均分子量为8000～10000。
7.根据权利要求1所述的保水固沙的生态棒，其特征在于，所述改性凹凸棒土的制备方法，包括以
8.根据权利要求7所述的保水固沙的生态棒，其特征在于，所述凹凸棒土改性剂为十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基氯化铵。
9.根据权利要求1所述的保水固沙的生态棒的制备方法，其特征在于，所述生长基材为土壤。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述的保水固沙的生态棒的制备方法，其特征在于，步骤为：将内部填充物填充在柱状外壳内即得。
...【技术特征摘要】
1.一种保水固沙的生态棒，其特征在于，按重量份计，其制备原料，包括柱状外壳和内部填充物；
2.根据权利要求1所述的保水固沙的生态棒，其特征在于，所述改性玉米淀粉的制备方法，包括以下步骤：将玉米淀粉在70～90℃下真空干燥至恒重后，加入改性剂，搅拌均匀后密封，在70～90℃下真空干燥5～8h后取出，在110～130℃下熔融共混，即得改性玉米淀粉。
3.根据权利要求2所述的保水固沙的生态棒，其特征在于，所述改性剂为甘油和山梨糖醇。
4.根据权利要求1所述的保水固沙的生态棒，其特征在于，所述pla、pbat和改性玉米淀粉的质量比为(7～9)：(1～2)：1。
5.根据权利要求1所述的保水固沙的生态棒，其特征在于，所述柱状外壳的制备方法，包括以下步骤：将原料干燥后混合均匀，熔融共混后挤出得到粒料，将粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏少伟，吕宋，耿琳，石越峰，王鹏程，曹渊东，曾帅，孙宣，谢蛟，王云飞，曹建永，钱硕，董恩江，
申请(专利权)人：北京铁科特种工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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