[发明专利]一种核壳结构保水胶囊及其制备方法

说明书

本发明公开了一种核壳结构保水胶囊及其制备方法，属于水土保持技术领域，该核壳结构保水胶囊以吸水材料为吸水内核，以无机胶凝材料为壳的核壳结构保水胶囊，将具有吸水、保水能力的吸水物质与能提供物理支撑和保护且能让水分通过的无机壳体结合，运用包覆制备技术，制成核壳结构保水胶囊，在环境水分充足时，由于外部壳体的多孔性，水透过外壳向内部渗透，与内吸水物质相结合，使水分保存在胶囊中，在环境水分缺乏时，保有大量水分的核壳结构保水胶囊水分向外扩散，弥补环境水分的缺失与不足；该核壳结构保水胶囊可作为海绵城市、沙漠地区地表储水等的基本单元，也可用于需要水分长期缓慢释放的自养护混凝土等场合。

技术领域

本发明涉及水土保持领域技术领域，特别是涉及一种核壳结构保水胶囊及其制备方法。

背景技术

水资源短缺和水土环境恶化己成为制约中国农业乃至整个国民经济可持续发展的问题之一。由于缺水而造成的水土环境退化、土壤荒漠化、河流断流及沙尘暴等,已经给生存环境和经济发展带来了严重的影响。由于降水在时间分布不均匀、水土流失严重、蓄水保水能力差、地下水埋藏深、水利基础设施差等原因，干旱地区的储水工作尤其重要，其中保水材料的开发与使用，可有效缓解水土流失问题，一直是研究热点。

保水材料按照其作用机理不同大致可以分为矿物质系保水性材料和聚合物系保水性材料两类。矿物质系主要以高炉矿渣微粉末、高炉水淬矿渣或粉煤灰为主要原材料。矿渣的主要化学成分为SiO₂、Al₂O₃和CaO，具有超高活性,这些活性的SiO₂、Al₂O₃在NaOH、KOH、消石灰等在强碱的激发下，会进一步发生水化，生成类似于沸石结构的多孔胶凝体，对水分子有很好的吸附作用。聚合物系保水材料是指采用聚丙烯酰胺系、聚乙烯醇系、聚氧化乙烯系树脂等各种吸水性树脂为主要吸水材料。高吸水性树脂在分子结构上带有大量的具有很强亲水性的化学基团，这些化学基团形成的复杂结构赋予材料高吸水和高保水特性。这些吸水保水材料虽各有优点，但是也都有各自的问题，比如，矿物质系保水材料本身保水率较低，而聚合物系保水性材料负载困难，吸水后体积膨胀较大，与水泥混合后胶浆易发生离析现象，而且吸水性树脂价格昂贵，施工和易性差，在长期使用过程中受到紫外线照射容易老化，耐久性差等。因而，目前尚缺少一种高效、低成本和环保的吸水保水材料,可被大量广泛使用在节水抗旱、治理沙漠、植树造林、减少化肥流失提高化肥利用率等方面。

发明内容

本发明的目的是提供一种核壳结构保水胶囊及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，该保水胶囊具有应用广泛、耐用、工艺简单、适应性强、吸水/保水能力强等特点，在环境水分充足时，由于陶粒的多孔性，水透过陶粒外壳向内部渗透，与陶粒内吸水物质相结合，使水分保存在陶粒中，在环境水分缺乏时，保有大量水分的保水陶粒胶囊中水分向外扩散，维持环境水分，改变区域的水资源时间分布不均匀状况。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种核壳结构保水胶囊，以吸水材料为吸水内核，以无机胶凝材料为壳的核壳结构保水胶囊，所述壳均匀包裹在吸水内核表面；

所述壳厚度为1-2mm，所述吸水内核的平均粒径为1-8mm。

进一步地，所述吸水材料包括无机物吸水材料、有机物吸水材料和复合吸水材料。

进一步地，所述无机吸水材料为吸水硅胶；所述有机吸水材料为海绵、聚丙烯酰胺系、聚乙烯醇系或聚氧化乙烯系树脂；所述复合吸水材料为聚丙烯酸钾复合材料。

进一步地，所述无机胶凝材料为硅酸盐水泥、磷酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、碱激发矿渣、钢渣、粉煤灰中的至少一种。

进一步地，作为吸水内核的吸水材料膨胀系数较大时，加入辅助材料预先占位。

进一步地，所述辅助材料为可去除物质；