一种保水型固沙剂及其制备方法

xiaoxiao2026-09-06  12


本发明属于固沙,具体涉及一种保水型固沙剂及其制备方法。


背景技术:

1、随着土地沙漠化问题的日益增长,在沙漠及荒漠接壤地带还常伴有强风流沙、地表干旱和水土流失等系列生态问题。由此引发的一系列农林业问题,严重阻碍了绿化植物和农作物的生长发育,造成缺苗、减产和死亡等现象,浪费了大量土地资源和宝贵水资源。为解决土地沙漠化问题,研发出多种能够有效固沙和保水的新型材料。人们研发出具有良好黏结性,可以增加沙粒之间的粘合力,减少风蚀作用下沙丘的流动性,并且能够部分抑制水分的蒸发,使植物能够在恶劣环境下的生长和繁殖。

2、现有土壤固沙剂种类繁多,常见分类为无机固沙剂,有机固沙剂,有机-无机复合固沙剂。其中无机固沙剂,主要包括水泥类和硅酸盐的水溶液类。水泥类固沙剂主要利用了水泥凝固的覆盖作用,但沙漠缺水,水泥生成的水化产物较少,凝固效果差,同时由于缺乏韧性,易干缩,从而失去固沙效果,单独使用水泥浆固沙很少,而且价格昂贵,不宜大面积使用。

3、目前,单纯的无机固沙剂较少,更多的是有与有机物制备成复合的固沙剂使用,有机固沙剂包括石油类,生物质改性类、高分子聚合类等。石油类固沙剂的代表为沥青,优点是作为土壤改良剂可起到防止水土流失、增温保墒的作用。其缺点是固沙效果差,成本较高,且不能满足植物的生长需要。生物质改性类主要采用纤维素等生产成本相对较高,涉及复杂的化学合成过程和昂贵的原材料,这在一定程度上限制了其大规模应用物质材料。

4、总体来说,现有的固沙剂优缺点比较明显:1、具有较好的固沙效果;2、部分固化剂废物利用,比较环保;3、制作材料的工艺复杂;4、固沙保水与耐候性效果不能兼得。因此,制备一种能够具有固沙效果且保水性能、耐候性好的固沙剂具有十分重要的意义。


技术实现思路

1、针对上述现有技术,本发明提供一种保水型固沙剂及其制备方法,解决了现有固沙剂固沙效果差,保水性能不足的问题。

2、为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:提供一种保水型固沙剂,由以下重量份的组分制成:功能单体30~40份,丙烯酸11~30份,引发剂2~3份,催化剂0.02~0.04份,阻聚剂0.1~0.2份,乳液稳定剂1~5份,氨水0.5~1份,去离子水200~230份;功能单体包括粘结性功能单体、疏水性功能单体和耐紫外性功能单体,其质量比为1~4:0.5~2:4~5。

3、本发明的有益效果是:本发明以丙烯酸微乳液为保护层,能够深入沙土颗粒之间,形成稳定的粘结网络,增强沙土的凝聚力和抗风蚀、抗水蚀能力。本发明所述固沙剂固沙效果好、具有良好的保水效果,与现有土壤固沙剂相比,可以在气候恶劣,环境较差的沙漠化地区应用。

4、在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。

5、进一步,由以下重量份的组分制成:功能单体36份,丙烯酸11.5份,引发剂2.6份,催化剂0.03份,阻聚剂0.12份,乳液稳定剂2.5份,氨水0.8份和去离子水226份。

6、进一步,粘结性功能单体、疏水性功能单体和耐紫外性功能单体的质量比为1:1.2:5。

7、采用进一步技术方案的有益效果是:优选比例,制得的保水型固沙剂效果更好。

8、进一步,粘结性功能单体为环氧树脂e44、环氧树脂e51、环氧树脂epu-133和环氧树脂es-100中的一种或多种;疏水性功能单体为丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸全氟烷基酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸八氟戊脂中的一种或多种;耐紫外性功能单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、a-氰基丙烯酸酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。

9、进一步,引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或多种;催化剂为n,n-二甲基甲酰胺;阻聚剂为对苯二酚;乳液稳定剂为羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸盐、纳米二氧化硅和纳米二氧化锌中的一种或多种。

10、采用进一步技术方案的有益效果是:本发明提供的固沙剂结合环氧树脂的高强度粘接性能与丙烯酸酯的柔韧性,可形成既坚固又具有一定弹性的固沙层,增强对沙粒的粘结,又可以增强耐紫外性能,提高固沙效果;同时疏水性功能单体使用了含氟单体,其中的碳-氟键极性较大且较为稳定,表现出良好的疏水性。

11、本发明还公开了保水型固沙剂的制备方法,包括以下步骤:

12、s1:将粘结性功能单体、一半质量的阻聚剂、九分之四质量的丙烯酸和催化剂混合在75~85℃条件下搅拌5~8h,再加入一半质量的耐紫外性功能单体,得混料一;

13、s2:将氨水、去离子水和一半质量的引发剂在40~50℃条件下搅拌15~25min,再加入九分之一质量的丙烯酸反应10min,得预备溶液;

14、s3:在70~80℃条件下向预备溶液中加入疏水性功能单体、剩余质量的耐紫外性功能单体、剩余质量的丙烯酸、混料一和剩余质量的引发剂,反应2h后得混料二;

15、s4:向混料二中加入剩余质量的阻聚剂和乳液稳定剂,搅拌5~10min,即得。

16、本发明的有益效果是:本发明提供制备方法步骤简单,制备原料易得,可有效降低生产成本,利于大规模生产,具有较高的工业价值。



技术特征:

1.一种保水型固沙剂,其特征在于,由以下重量份的组分制成:功能单体30~40份,丙烯酸11~30份,引发剂2~3份,催化剂0.02~0.04份,阻聚剂0.1~0.2份,乳液稳定剂1~5份,氨水0.5~1份和去离子水200~230份;所述功能单体包括粘结性功能单体、疏水性功能单体和耐紫外性功能单体,其质量比为1~4:0.5~2:4~5。

2.根据权利要求1所述的保水型固沙剂,其特征在于,由以下重量份的组分制成:功能单体36份,丙烯酸11.5份,引发剂2.6份,催化剂0.03份,阻聚剂0.12份,乳液稳定剂2.5份,氨水0.8份和去离子水226份。

3.根据权利要求1所述的保水型固沙剂,其特征在于:所述粘结性功能单体、疏水性功能单体和耐紫外性功能单体的质量比为1:1.2:5。

4.根据权利要求1所述的保水型固沙剂,其特征在于:所述粘结性功能单体为环氧树脂e44、环氧树脂e51、环氧树脂epu-133和环氧树脂es-100中的一种或多种;所述疏水性功能单体为丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸全氟烷基酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯和甲基丙烯酸八氟戊脂中的一种或多种;所述耐紫外性功能单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、a-氰基丙烯酸酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的保水型固沙剂,其特征在于:所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和偶氮二异丁基脒盐酸盐中的一种或多种;所述催化剂为n,n-二甲基甲酰胺;所述阻聚剂为对苯二酚;所述乳液稳定剂为羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸盐、纳米二氧化硅和纳米二氧化锌中的一种或多种。

6.权利要求1~5任一项所述的保水型固沙剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:


技术总结
本发明公开了一种保水型固沙剂及其制备方法,属于固沙技术领域。本发明以粘结性功能单体、疏水性功能单体、耐紫外性功能单体和丙烯酸为为主要原料,以无皂乳液聚合的方法,制备出一种适用于沙漠或干旱地区的固沙剂;该固沙剂通过渗透、固化,在沙面上形成一层致密、有效固定沙粒的保护层,具有良好的保水性、疏水性、耐风蚀性能以及耐候性。

技术研发人员:邓苗,吴金池,邓建雄,罗伯羽,王秋林,刘鹏飞,曾友
受保护的技术使用者:成都理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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