專利名稱：一種高分子環(huán)保固沙抑塵劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于化學固沙領域，具體涉及到一種高分子環(huán)保固沙抑塵劑及其合成方法。
背景技術：
在當今世界人類面臨的諸多問題中，土地荒漠化已成為最為嚴重的環(huán)境與社會經濟問題，嚴重威脅到人們的生存環(huán)境，被稱為地球的“癌癥”。而中國是世界上荒漠化危害范圍最廣、程度最深的地區(qū)之一。我國荒漠化、沙化防治工作雖然取得了明顯的成效，但當前防治工作的成績還只是初步的、階段性的，形勢仍很嚴峻。荒漠化的治理越來越為人們所關注，目前研究較多的是化學固沙，它是在荒漠化土地表層施用有機或無機化學材料，對易發(fā)生沙害的沙丘或沙質地表建造能夠防止風力吹蝕又具有保持水分和改良沙地性質的固結層，以達到控制和改善沙害環(huán)境，提高沙地生產力的目的。其優(yōu)點是成本低，施工簡便，見效快。化學固沙是荒漠化治理的一種重要途徑。

發(fā)明內容
為了解決現有固沙劑價格昂貴的問題，本發(fā)明提供了一種高分子環(huán)保固沙抑塵劑的合成方法，該固沙劑具有常溫自然條件下無毒無環(huán)境污染、可降解、粘結性好、吸水保水性能優(yōu)良、耐水蝕和風蝕、抗凍耐溫等特點，制備工藝簡單，生產成本較低。一種高分子環(huán)保固沙抑塵劑，它是以去離子水為分散介質，不使用有機溶劑，以過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑，十二烷基硫酸鈉和吐溫-60為復合乳化劑，采用分別滴加法，依次加入醋酸乙烯酯(VAC)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)，經乳液聚合法共聚反應制得。固沙劑作了以下實驗(1)固結層電鏡表征固沙抑塵劑乳液稀釋為一定濃度的稀溶液，在新鮮乳液的TEM照片(見圖1)和放置一周乳液的TEM照片(見圖2)可以看出，放置一周后膠粒會結成網狀，在實際應用中，增強固沙抑塵的持久性。由噴灑水的沙堆表層SEM照片(見圖3)和噴灑固沙抑塵劑的沙堆表層SEM照片 (見圖4)可以看出，噴灑水的沙堆表層，水分蒸發(fā)之后，沙子顆粒呈分散排列；而噴灑了固沙抑塵劑的沙堆表層，待固化后，表層沙子相互粘連在一起，抑制了揚沙，起到了很好的固沙抑塵效果。(2)固沙抑塵劑的吸濕保水性用稱重法測定固沙抑塵劑的吸濕保水性，測定結果如圖5所示。首先向1號沙樣按lL/m2量噴灑自來水，向2 6號沙樣按同樣量噴灑不同固含量的固沙抑塵劑，待沙樣干至恒重后，稱得沙樣質量，然后分別向6個沙樣按lL/m2量噴灑自來水，將試樣置于相同的
3自然環(huán)境條件下干燥，每隔Ih稱重，計算試樣的含水量，以首次噴水沙面作參照。從固沙劑的含水量與時間曲線(見圖5)可知，只噴灑水的沙堆試樣的失水最快， 14h后只噴灑水的沙堆試樣含水量幾乎為零，且試樣表面變得疏松，容易揚塵；噴灑了抑塵劑稀乳液的沙堆失水較慢，16h后沙堆試樣含水量在4 10%之間，且隨著固含量的增加， 其保水能力增強。固沙抑塵劑的施用和表層沙固結的影響改變了沙土內部溫度、水分的關系，可供給固沙植物水分，保證植被存活，因此可與植被綠化相結合，達到綜合治理沙害的目的。(3)沙模的抗凍耐溫性沙模的制備方法是分別取10毫升不同固含量(l.O^d.O^d.O^j.O^、 8.0%)的抑塵劑溶液與85克沙土混合均勻，自然澆注成型?？箖鰧嶒炇菍⑸衬７湃氡淅鋬鯩h，然后取出在室溫下測定其強度，重復3次。耐溫實驗是將沙模放入50°C烘箱保持 Mh，取出在室溫下測定其強度，重復3次，與原強度進行比較。實驗結果表明，除固含量1 % 的沙模在冷凍或高溫時已松散外，其它沙模在各溫度下變化不大，強度依然較大，說明該固沙劑能經受不同地表溫度的考驗，在自然環(huán)境下依然有固沙作用。本發(fā)明的優(yōu)點1、固沙劑呈水溶性，放置穩(wěn)定性好，成本低廉，施工、運輸方便，具有很好的應用前景和推廣價值。2、固沙劑噴灑后，能使松散的沙粒表面相互連接，將表層沙粒粘結起來在表面形成l-5mm厚的固結層，該固結層不僅隔絕了氣流對松散流沙的直接作用，起到固沙作用，而且能有效阻礙下部水分的蒸發(fā)，使沙層保水性能增強，有利于固沙植物的生長，是一種有效的固沙材料。3、由于荒漠化地區(qū)，地表晝夜溫差較大，所以固沙劑在自然條件下的穩(wěn)定性尤為重要。實驗表明，該固沙抑塵劑對氣候環(huán)境的適應性強、作用持久。4、該固沙劑具有良好的可降解性，無毒、不污染環(huán)境。


圖1新鮮固沙抑塵劑稀乳液的TEM照片圖2放置一周后固沙抑塵劑稀乳液的TEM照片圖3噴灑水的沙堆表層沙粒SEM照片圖4噴灑固沙抑塵劑的沙堆表層沙粒SEM照片圖5沙堆試樣含水量變化曲線
具體實施例方式本發(fā)明具體實施方式
不限于下述實施例。實施例1a、溶解、混合取去離子水30份、1.05份聚乙烯醇加入反應器，攪拌15min后，升溫至85-90°C， 使其幾乎完全溶解，降溫至左右，然后緩慢加入用20份去離子水溶解的復合乳化劑 0. 9份，加入4份的醋酸乙烯酯，并攪拌使其充分混合。
b、預乳化待第一步混合液劇烈攪拌15min后，加入2. 4%的過硫酸銨溶液2. 5份，升溫至 60-65 °C，反應 30min。C、聚合待第二步混合液有藍光出現且回流較少時，依次滴加剩余12份的醋酸乙烯酯，全部的8份甲基丙烯酸甲酯和6份丙烯酸丁酯，同時每隔15min加入3_4滴引發(fā)劑，調整滴加速度，以保證剩余的7. 5份引發(fā)劑與單體同步滴完，反應5-6h，自然冷卻至40°C時，加入適量的飽和碳酸氫鈉溶液，調節(jié)pH為6 7，制得水溶性固沙劑。實施例2a、溶解、混合取去離子水30份、1.05份聚乙烯醇加入反應器，攪拌15min后，升溫至85-90°C， 使其幾乎完全溶解，降溫至左右，然后緩慢加入用20份去離子水溶解的復合乳化劑 0. 12份，加入4份的醋酸乙烯酯，并攪拌使其充分混合。b、預乳化待第一步混合液劇烈攪拌15min后，加入2. 4%的過硫酸銨溶液2. 5份，升溫至 60-65 °C，反應 30min。C、聚合待第二步混合液有藍光出現且回流較少時，依次滴加剩余12份的醋酸乙烯酯，全部的8份甲基丙烯酸甲酯和6份丙烯酸丁酯，同時每隔15min加入3_4滴引發(fā)劑，調整滴加速度，以保證剩余的7. 5份引發(fā)劑與單體同步滴完，反應4-5h，自然冷卻至40°C時，加入適量的飽和碳酸氫鈉溶液，調節(jié)pH為6 7，制得水溶性固沙劑。
權利要求
1.一種高分子環(huán)保固沙抑塵劑，其特征在于以醋酸乙烯酯(VAC)為主要單體，甲基丙烯酸甲酯(MMA)為硬單體，丙烯酸丁酯(BA)為軟單體，以過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑，十二烷基硫酸鈉和吐溫-60為復合乳化劑，以水為分散介質，不使用有機溶劑，通過乳液聚合法制得VAC/MMA/BA三元共聚固沙抑塵劑。
2.制備權利要求1所述高分子環(huán)保固沙抑塵劑，合成路線及方法如下(所述物質按質量份計)a、溶解、混合取去離子水30份、1. 05份聚乙烯醇加入反應器，攪拌15min后，升溫至85-90°C，使其幾乎完全溶解，降溫至左右，然后緩慢加入用20份去離子水溶解的復合乳化劑0.9份， 加入4份的醋酸乙烯酯，并攪拌使其充分混合。b、預乳化待第一步混合液劇烈攪拌15min后，加入2. 4 %的過硫酸銨溶液2. 5份，升高溫度至 60-65 °C，反應 30min。c、聚合待第二步混合液有藍光出現且回流較少時，依次滴加剩余12份的醋酸乙烯酯，全部的 8份甲基丙烯酸甲酯和6份丙烯酸丁酯，同時每隔15min加入3-4滴引發(fā)劑，調整滴加速度， 以保證剩余的7. 5份過硫酸銨溶液與單體同步滴完，反應5-他，自然冷卻至40°C時，加入適量的飽和碳酸氫鈉溶液，調節(jié)pH為6 7，制得水溶性固沙劑。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于制備方法中三種單體的質量比為醋酸乙烯酯甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯=16 8 6。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于制備方法中保護膠體的聚乙烯醇占單體總質量的3.5%。
5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于制備方法中引發(fā)劑過硫酸銨占單體總質量的0.8%。
6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于制備方法中復合乳化劑占單體總質量的3%。
7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于制備方法中后期每隔15min滴加3_4 滴過硫酸銨溶液，并保證與單體同步滴完。
8.根據權利要求1所述的VAC/MMA/BA三元共聚水溶性固沙抑塵劑，其特征在于粘度和固化強度適中、吸濕保水性強，故適宜于固沙應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及固沙劑制備方法領域和環(huán)境保護領域。高分子環(huán)保固沙劑是以醋酸乙烯酯(VAC)為主要單體，甲基丙烯酸甲酯(MMA)為硬單體，丙烯酸丁酯(BA)為軟單體，以過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑，十二烷基硫酸鈉和吐溫-60為復合乳化劑，以水為分散介質，不使用有機溶劑，通過乳液聚合法制得VAC/MMA/BA三元共聚固沙抑塵劑并應用于固沙。
文檔編號C08F220/14GK102206493SQ20101013547
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權日2010年3月30日
發(fā)明者張麗丹, 梁新景, 韓春英 申請人:北京化工大學