一种覆盖技术治理沙漠新方法 【发明领域】
本发明涉及治理沙漠的方法，具体说是一种覆盖技术治理沙漠的新方法。
背景技术
土地沙漠化是当今世界十大环境问题之首，已成为全人类共同灾难。为此，联合国环境与发展大会通过的“21世纪议程”要求各国把防沙治沙列入国家环境与发展计划，并采取共同行动，制止沙漠化蔓延，防止土地沙漠化，求得世界持续发展。由此可见，控制和治理沙漠是一个全球性急待解决的问题。据有关资料报道，目前全球性沙漠、戈壁和沙漠化土地总计45.6亿hm2，占地球陆地面积的31.7％。我国沙漠、戈壁和沙漠化土地总计为1.75亿hm2，占国土面积的18.21％。每年因风沙危害的直接经济损失高达45亿元，若按风沙危害直接损失与间接损失通用的比例1∶45计算，所造成的全部经济损失高达2025亿元。
目前治理沙漠一般有三种方法：一种为植物治沙法，又称为生物治沙法，是通过种植树木、灌木和草以达到治理沙漠的目的；另一种为工程治沙法，又称机械固沙法，是采用物理或化学方法使沙漠表面形成固化层，达到固沙治沙目的；第三种为旱地节水农牧技术治沙法，它是利用综合治理和开发应用相结合的综合治沙方法。上述三种治沙方法虽然都收到一定效果，但或由于方法本身的缺陷，或受先决条件的限制，都不够理想。本发明是利用废旧塑料制得的片材覆盖技术，片材中细沙含量可高达50％以上，采用以沙治沙的方法，达到固沙治沙地目的。在治理沙漠的同时，又解决了“白色污染”问题，是植物治沙与工程治沙相结合的新型治沙方法，使固沙与育草育林同步进行。与现行三种治沙方法相比，具有成本低、治沙快、效果好等优点。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种覆盖技术治理沙漠的新方法。
本发明的方法包括(A)将覆盖材料制成片材，再去沙漠或沙地现场覆盖，将片材与片材之间粘结，使得沙漠或沙地被覆盖；
或者(A’)将覆盖材料现场边流延，边覆盖，利用流延出来的片材自身的热度相互粘结，使得沙漠或沙地被覆盖；和
(B)任选(或优选)再按一定行间距挖孔，将草籽和/或树苗栽种在孔内，同时浇入适量水。
其中覆盖材料包括废旧塑料10～99wt％，无机矿物粉和/或细沙0～75wt％，聚烯烃树脂0～10wt％，和加工助剂1～8wt％。
鉴于成本的降低，本发明的覆盖材料优选包括废旧塑料20～50wt％，无机矿物粉和/或细沙35～75wt％，聚烯烃树脂0～10wt％，和加工助剂1～7wt％。
本发明的覆盖材料更优选包括废旧塑料20～25wt％，无机矿物粉和/或细沙60～75wt％，聚烯烃树脂0～10wt％，和加工助剂3～5wt％。
其中废旧塑料优选是以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚苯乙烯(PS)为主要原料的塑料，或者它们的混合物，或者是以聚氯乙烯为主要原料的塑料。所谓主要原料是指该组分在塑料中含量通常至少50％以上；其余成分可以是常用助剂，如填料，光稳定剂，热稳定剂，增塑剂，偶联剂，颜料，这些助剂在塑料中以常规用量存在。也可以含有少量其它聚合物(如20wt％以下，优选10wt％以下)。
所述无机矿物粉优先选自为200～600目的碳酸钙、滑石粉、高岭土、膨润土、硅灰石粉、蒙脱石、粘土、硅酸盐类、氧化铝、硅石、硫酸铝水合物等中的一种或多种。细沙优选为60～200目沙漠中的细沙。在同时使用二者的情况下，无机矿物粉与细沙比例优选为1∶3～5。
所述聚烯烃树脂优先选自PE、PP、PS、PVC等中的一种或多种。它可以提高覆盖材料的强度和/或延长覆盖材料的使用寿命。
所述加工助剂选自偶联剂、润滑剂、热稳定剂、光稳定剂、增塑剂、阻燃剂、光降解剂、着色剂等之中的一种或多种。其中在以聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚苯乙烯(PS)为主要原料的塑料，或者它们的混合物的情况下，加工助剂优选包括偶联剂和润滑剂。其中在以聚氯乙烯为主要原料的塑料的情况下，加工助剂优选包括润滑剂、增塑剂、光稳定剂和热稳定剂。
偶联剂例如是铝酸酯、钛酸酯、酸式亚磷酸酯、硅烷偶联剂中的一种或两种以上复配物。它的用量一般为0～3wt％，优选1～3wt％。
润滑剂例如是石蜡、聚乙烯蜡、硬脂酸和白油中的一种或两种以上复配物。它的用量一般为0～3wt％，优选0.8～1.2wt％左右。
热稳定剂例如选自无机铅盐、有机铅盐和金属皂等化合物中的一种或多种。它的用量一般为0～2wt％，优选0.5～1.5wt％。
光稳定剂例如选自水杨酸酯类、苯甲酸酯类、二苯甲酮类和受阻胺类等化合物中的一种或多种。它的用量一般为0～2wt％，优选0.5～1.5wt％。
增塑剂例如选自邻苯二甲酸酯类、己二酸酯类、硬脂酸盐类和环氧类衍生物等化合物中的一种或多种。它的用量一般为0～2wt％，优选0.5～1.5wt％。
光降解剂例如选自铁配合物或稀土金属配合物中的一种或多种。它的用量一般为0～3wt％，优选0～1.5wt％。
着色剂例如是炭黑等。它的用量一般为0～3wt％。
加工助剂的选择可因废旧塑料的不同而不同，例如在非或低极性塑料，例如以聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯为主要原料的废旧塑料的情况下，通常要加入偶联剂；在极性较强的塑料，如以聚氯乙烯为主要原料的情况下，通常加入光稳定剂，热稳定剂和增塑剂，以提高强度和耐久性。另外，根据对覆盖材料的要求(例如强度、非降解或可降解、使用寿命等)来进行选择。例如在要求覆盖材料具有较长使用寿命的情况下，可以加大光稳定剂和热稳定剂的用量。根据废旧塑料的质量和聚烯烃树脂的添加量，该片材有效寿命可控制在2～10年，通过光降解剂的调控，该片材可制成可控降解型和非降解型两种。降解型一般2～3年自行降解被自然消纳，非降解型到一定时间后可回收再利用，对草、树木生长无影响。
所述覆盖材料制备成片材的方法不是特别限制的，可以按本领域的常规方法进行。例如一种方法包括直接将废旧塑料粒料、活性无机填料、聚烯烃树脂与加工助剂按一定比例混合后，用单螺杆拉片机或流延机拉制成宽1～4m，厚2～5mm的片材。还有一种优选的方法包括：①将清理干净的废旧塑料用单螺杆挤出机造粒制得废旧塑料粒料；②将无机矿物粉和/或细沙按一定比例加入高速搅拌机内，用加工助剂的一部分(通常为偶联剂和/或润滑剂，或者还有增塑剂)在室温下活化处理制得活性无机填料；③按一定比例将废旧塑料粒料与活性无机填料再配以适当加工助剂混合后，用双螺杆挤出机或单螺杆挤出机挤出造粒，制得废旧塑料填充母粒；④按一定比例将废旧塑料填充母粒、任选的聚烯烃树脂和部分加工助剂混合后，用单螺杆拉片机或流延机拉制成宽1～4m、厚2～5mm的片材；另外，双螺杆造粒和单螺杆制片两步工艺，也可以合二为一一步完成。
根据沙漠的地形地貌不同，可采用两种覆盖方法：①先在工厂内拉制成片材，再去现场覆盖。片材与片材之间用热合或粘合方法粘结在一起；②现场边流延，边覆盖，利用流延出来的片材自身的热度相互粘结。现场覆盖是将挤出流延机组安装在一个特制的拖拉机上，拖拉机的前后各装有一个推车与压平装置，流延拉片与覆盖一步完成。
本发明是利用废旧塑料，在填充改性理论指导下，采用先进的无机填料表面活化处理技术，在填充量高达60～75wt％的情况下，制得的片材可满足覆盖沙漠所需要的力学性能和使用寿命。根据实际应用需要，调配配方可制成长寿命非降解型和可控降解型两种片材。非降解型可回收再利用。降解型根据需要可控制在一定时间内自行降解并被自然消纳。
本发明所用的废旧塑料一般为通用树脂如PE、PP、PS和PVC制成的塑料制品废弃物。其中PVC废旧塑料因组成上含有氯，热稳定性差适合单独使用，其它三种PE、PP、PS废旧塑料即可分开也可混合使用。各种废旧塑料都应事先处理干净用单螺杆挤出机制作成粒料。
如上所述，无机矿物粉和细沙表面活化处理是本发明的技术关键之一。处理剂的选择、用量和处理方法将直接影响无机物的填充量和片材的力学性能。本方法中采用的细沙优选是沙漠中的细沙，就地取材。
本发明废旧塑料填充母粒的制备是以废旧塑料做为母粒的载体树脂，不同的废旧塑料需要填加的加工助剂和用量以及挤出造粒的工艺参数都有所不同。加工助剂的选择、用量和加工参数的控制，也将直接影响填料的填充量和片材的力学性能。在保证片材的使用性能的前提下，如废旧塑料的性能较好，可不通过预先造粒工艺直接拉片，成本更低。无机填料填充量越多，片材的成本越低，治理沙漠的成本也就越低。
本发明片材的制备是在通用的单螺杆拉片机或流延机上完成的。所不同的是现场覆盖法需要一台前后附有推车和压平装置的特制拖拉机，流延机装在拖拉机上面，在进行过程中要始终保持流延机在一个平稳状态下工作。流延拉片时加入0～10wt％纯聚烯烃树脂是为了保证片材的力学性能，尤其是片材的柔软性和使用寿命，聚烯烃的选择要视废旧塑料种类而定。
大多数的沙漠下面都贮存有水，采用废旧塑料制得的高填充无机填料片材覆盖后，沙漠下面的水分可不断地通过毛细管作用上升到沙漠表面，供给草和树木生长。水是保证植物治沙方法有效率的关键，本发明可较好地解决这一问题。覆盖的片材寿命一般都在2年以上，在这一期间种植的草和树木将生长成片或成林，完全可替代片材发挥固沙治沙作用。3年后片材因老化作用呈碎片状，最后风化成粉末覆盖在沙漠的表面上还可继续发挥保墒保湿作用。如3年后覆盖的片材仍有使用价值，可回收再利用。采用本发明治理沙漠有效率可达95％以上。在同样治沙效果的前提下，成本比其他方法低30～40％。
以下结合实施例来进一步阐述本发明，应该理解的是，这些实施例仅用于说明的目的，不构成对本发明范围的任何限制。
实施例1：
将回收的农用大棚膜和购物袋等废旧塑料清洗晾干后，用单螺杆挤出机，在螺杆温度160～180℃下挤出造粒，制得PE废旧塑料粒料。
称取22kg200目硬质CaCO3和45kg60目细沙放入高搅机内，加入1.5kg铝酸酯偶联剂、1.5kg白油，在常温下以180r/min转速搅拌15min后，再加入19kgPE废旧塑料粒料，混合均匀后用双螺杆挤出机在螺杆温度160～190℃下挤出造粒，制得89kgPE填充母料。
将89kg填充母料与10kgHDPE和1kg聚乙烯蜡混合均匀后，用单螺杆拉片或流延机，螺杆温度为180～210℃，流延拉片制得厚2～4mm的片材。
用上述制得的片材覆盖沙漠，挖孔植树成活率可达95％以上。
实施例2：
按实施例1方法制得PE废旧塑料粒料和活性无机填料，不经双螺杆挤出机挤出造粒，用与实施例1相同配料比，直接用单螺杆拉片或流延机，采用相同的工艺参数拉制成2～3mm片材。
用该片材覆盖沙漠，挖孔种草，成活率可达98％以上。
实施例3：
将回收的PVC废旧塑料洗净晾干后，用单螺杆挤出机，在螺杆温度为160～170℃下挤出造粒，制得PVC废旧塑料粒料。
称取20kg400目硬质CaCO3和50kg80目细沙放入高搅机内，加入1.5kg酸式亚磷酸酯偶联剂、1kg白油在室温下以180r/min转速搅拌15min后，再加入20kgPVC废旧塑料粒料、0.8kg三盐热稳定剂和1.8kg邻苯二甲酸二丁酯、5kgPVC树脂混合均匀后，用单螺杆拉片或流延机，螺杆温度为180～210℃，拉片制得厚为2mm的片材。
用上述制得的片材覆盖沙漠，挖孔种树，成活率为95％以上。