本發(fā)明涉及固化劑，具體是一種煤基固廢-高分子復合固化劑及其制備方法。

背景技術：

1、我國是農業(yè)大國，每年會產生大量的秸稈，傳統(tǒng)處理秸稈的方式，一般都是直接進行焚燒，焚燒不僅會造成嚴重的空氣污染，而且也浪費了資源。

2、秸稈的現(xiàn)代化處理方式有多種。比如，秸稈經氣化、發(fā)酵、熱解等技術可轉化為可持續(xù)航空燃料、生物甲醇、生物天然氣和生物炭等產品，既能替代化石燃料助力難減排行業(yè)脫碳，又能通過碳封存實現(xiàn)負排放，還可改善土壤、提升作物產量，減少甲烷排放和空氣污染物。總的來說，國內對秸稈的再生利用研究在不斷進步，開發(fā)新的秸稈利用途徑也在不斷產生。

3、通過秸稈為主體材料制備的植物種植裝置，例如秸稈花盆就是一種新的秸稈利用方式。通過在秸稈中加入固化劑成分，讓秸稈進行固化定型，從而用于植物的種植。通過這種方式得到的植物種植花盆，不僅對環(huán)境友好，而且由于秸稈本身的作用，可以作為一個巨大的蓄水庫，適合植物生長。

4、但是秸稈能夠吸水也是秸稈花盆存在的缺陷，比如吸水后會膨脹，干燥后會收縮，這種干濕循環(huán)會在弱界面處產生反復的應力，導致界面剝離和微裂紋擴大，最終使材料酥化、強度喪失。現(xiàn)有的固化劑難以解決上述秸稈花盆的問題，導致秸稈花盆的使用壽命下降。為此，針對上述背景技術中提出的問題，本領域技術人員提出一種煤基固廢-高分子復合固化劑及其制備方法。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種煤基固廢-高分子復合固化劑及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、煤基固廢-高分子復合固化劑，按質量份包括如下組份的原料：

4、硅酸鹽水泥10-20份、煤矸石35-55份、粉煤灰15-30份、羧酸鹽減水劑0.1-0.5份、脫硫石膏5-8份、改性橡膠顆粒5-15份和水15-20份；

5、所述改性橡膠顆粒的制備方法包括如下步驟：

6、s101、將橡膠顆粒分散到氫氧化鈉溶液中浸泡0.5-1h，之后過濾，過濾產物通過足量去離子水清洗后真空干燥到恒重；

7、s102、將經過步驟s101處理的橡膠顆粒放入到酸性高錳酸鉀溶液中浸泡2-3h，之后過濾，過濾產物通過足量去離子水清洗之后真空干燥到恒重；

8、s103、將經過步驟s102處理的橡膠顆粒分散到含有鹽酸多巴胺的tris-hcl緩沖溶液中連續(xù)反應4-8h，之后過濾，過濾產物通過足量去離子水清洗之后真空干燥；

9、s104、將納米碳酸鈣分散到含有鹽酸多巴胺的tris-hcl緩沖溶液中連續(xù)反應8-12h，之后過濾，過濾產物通過足量去離子水清洗之后真空干燥；

10、s105、將經過步驟s103處理的橡膠顆粒和經過步驟s104處理的納米碳酸鈣分散到去離子水中，之后加入羧甲基纖維素鈉和聚乙烯亞胺，連續(xù)攪拌，攪拌過程加熱到70-80℃蒸發(fā)直到恒重得到改性橡膠顆粒。

11、進一步的，所述步驟s101中氫氧化鈉溶液的濃度為2-5wt%，橡膠顆粒與氫氧化鈉溶液之間的質量比為1:20。

12、進一步的，所述步驟s102中酸性高錳酸鉀溶液中高錳酸鉀的濃度為2-5wt%，酸性高錳酸鉀溶液的ph為2，酸性通過硫酸提供，經過步驟s101處理的橡膠顆粒與酸性高錳酸鉀溶液之間的質量比為1:10。

13、進一步的，所述步驟s103和步驟s104中tris-hcl緩沖溶液的ph均為8.5。

14、進一步的，所述步驟s103中tris-hcl緩沖溶液中鹽酸多巴胺的濃度為0.5-1mg/ml，步驟s103中經過步驟s102處理的橡膠顆粒與tris-hcl緩沖溶液之間的質量比為1:(15-30)。

15、進一步的，所述步驟s104中tris-hcl緩沖溶液中鹽酸多巴胺的濃度為10-20mg/ml，步驟s103中納米碳酸鈣與tris-hcl緩沖溶液之間的質量比為1:(10-20)。

16、進一步的，所述步驟s105中羧甲基纖維素鈉、聚乙烯亞胺、經過步驟s103處理的橡膠顆粒、經過步驟s104處理的納米碳酸鈣和去離子水之間的質量比為1:(2-4):(40-60):(20-40):(200-300)。

17、煤基固廢-高分子復合固化劑的制備方法，制備方法通過以下步驟完成：

18、s1、按照質量份，稱取煤矸石、脫硫石膏和粉煤灰放入到馬弗爐中，在800℃下煅燒4h；

19、s2、按質量份，稱取羧酸鹽減水劑、改性橡膠顆粒和硅酸鹽水泥加入到步驟s1中煅燒后的煤矸石、脫硫石膏和粉煤灰中，按照100r/min的轉速在混合機中攪拌混合20min，之后得到固化劑。

20、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有的有益效果是：

21、1.本發(fā)明中以煤基固廢（煤矸石、粉煤灰）和高分子材料（橡膠顆粒）為基礎制備了一種固化劑，能夠對秸稈進行有效固化，為煤基固廢提供了固化的基本材料，對秸稈進行固化，橡膠顆粒的加入，相當于在材料中加入了彈性微球，當秸稈吸水膨脹向周圍施加應力時，這些橡膠顆粒可以通過自身的彈性變形來吸收和分散這些應力，從而避免應力集中導致宏觀開裂，提高了制備的材料的強度；

22、2.本發(fā)明中橡膠顆粒依次通過堿液和氧化處理，在進行聚多巴胺的包覆，配合上聚乙烯亞胺和羧甲基纖維素鈉能夠和同樣包覆了聚多巴胺的納米碳酸鈣結合，不僅解決了親水性弱的橡膠顆粒在材料中分散能力差和納米碳酸鈣分散能力差的問題，同時，納米碳酸鈣水化成核的作用提高了整個固化材料的強度，為材料的長期使用提供了有效保障。

1.煤基固廢-高分子復合固化劑，其特征在于，按質量份包括如下組份的原料：

2.根據權利要求1所述的煤基固廢-高分子復合固化劑，其特征在于，所述步驟s101中氫氧化鈉溶液的濃度為2-5wt%，橡膠顆粒與氫氧化鈉溶液之間的質量比為1:20。

3.根據權利要求1所述的煤基固廢-高分子復合固化劑，其特征在于，所述步驟s102中酸性高錳酸鉀溶液中高錳酸鉀的濃度為2-5wt%，酸性高錳酸鉀溶液的ph為2，酸性通過硫酸提供，經過步驟s101處理的橡膠顆粒與酸性高錳酸鉀溶液之間的質量比為1:10。

4.根據權利要求1所述的煤基固廢-高分子復合固化劑，其特征在于，所述步驟s103和步驟s104中tris-hcl緩沖溶液的ph均為8.5。

5.根據權利要求1所述的煤基固廢-高分子復合固化劑，其特征在于，所述步驟s103中tris-hcl緩沖溶液中鹽酸多巴胺的濃度為0.5-1mg/ml，步驟s103中經過步驟s102處理的橡膠顆粒與tris-hcl緩沖溶液之間的質量比為1:(15-30)。

6.根據權利要求1所述的煤基固廢-高分子復合固化劑，其特征在于，所述步驟s104中tris-hcl緩沖溶液中鹽酸多巴胺的濃度為10-20mg/ml，步驟s103中納米碳酸鈣與tris-hcl緩沖溶液之間的質量比為1:(10-20)。

7.根據權利要求1所述的煤基固廢-高分子復合固化劑，其特征在于，所述步驟s105中羧甲基纖維素鈉、聚乙烯亞胺、經過步驟s103處理的橡膠顆粒、經過步驟s104處理的納米碳酸鈣和去離子水之間的質量比為1:(2-4):(40-60):(20-40):(200-300)。

8.如權利要求1-7任意一項所述的煤基固廢-高分子復合固化劑的制備方法，其特征在于，制備方法通過以下步驟完成：