CN100383218C

CN100383218C - 一种化学固沙材料及其制备方法

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Publication number: CN100383218C
Application number: CNB2006100183332A
Authority: CN
Inventors: 宋乐山; 冯守中; 张广; 崔琳
Original assignee: WUHAN GUANGYI ENGINEERING CONSULTATION Co Ltd; YANGGUANG BUILDING NEW MATERIAL CO Ltd WUHAN
Current assignee: WUHAN GUANGYI ENGINEERING CONSULTATION Co Ltd; YANGGUANG BUILDING NEW MATERIAL CO Ltd WUHAN
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2026-02-09
Also published as: CN1821345A

Abstract

本发明涉及一种化学固沙材料及其制备方法。一种化学固沙材料，其特征在于它包括淀粉系列粘合剂、无机粘合剂、助剂和水原料混合而成，各原料所占总重量比例为：淀粉系列粘合剂0.5～10%，无机粘合剂0.1～5%，活性填料0～2%，化肥0～0.5%，助剂0.01～1%，水89～99%，各原料所占总重量比例的和为100%；所述的淀粉系列粘合剂为原淀粉粘合剂、变性淀粉粘合剂、高分子接枝淀粉粘合剂中的任意一种或二种及二种以上的混合，二种及二种以上的混合时，为任意配比；所述的无机粘合剂为硅酸钠、硅酸钾中的任意一种或二种混合，二种混合时，为任意配比；所述的助剂为防腐剂、润湿分散剂或消泡剂。本发明具有固沙效果好、能提供适合植物生长的微环境、成本低、环保的特点。

Description

一种化学固沙材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种化学固沙材料及其制备方法，具体涉及一种用于荒漠化土地，包括但不限于沙漠公路、铁路等交通设施路基及周围沙漠的治理、生态恢复、创造适合植物生长的环境的复合材料及其制备方法。

背景技术

目前的化学防治土地荒漠化的技术及材料，主要采用以下几种技术与材料：

1、石油沥青治沙技术：采用原油、渣油、沥青及乳化沥青喷洒在荒漠化土地表面，使之形成一层连续固结层，经蒸发后逐渐变硬，可保护土地免遭风蚀，这类材料耐候性差，易老化分解，保护周期短，石油的分解物可能会造成新的环境污染。

2、高分子合成化学材料荒漠化土地的固定技术：采用具有粘结性或黏性的高分子材料，可利用其具大的分子链形成的巨大网络或活性集团，将分散的无粘结性的沙土粘合到一起，形成有一定刚性或弹性不易破碎的稳定体，从而达到稳定沙地的目的。常见的高分子材料如：聚丙烯酰胺(PAA)、聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯乳液(PVAc)、水解聚丙烯(HPAN)、聚脲甲醛树脂、聚胺脂等等，用以上方法与材料虽然可以固定荒漠化土地，改良荒漠化土地，但不能为荒漠化土地提供物植生长所需的环境，而且需要复杂的喷洒程序与喷洒技术及设备，固沙成本高。

3、造纸废液固沙技术：采用通过化学改性的含木质素的造纸废液，利用其所具有的粘结性，将分散的无粘结性的沙土粘合到一起，形成有一定强度和弹性的沙壳，从而达到稳定沙地的目的。但造纸废液成分复杂可能会对环境造成新的污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固沙效果好、能提供适合植物生长的微环境、成本低、环保的化学固沙材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种化学固沙材料，其特征在于它包括淀粉系列粘合剂、无机粘合剂、助剂和水原料混合而成，各原料所占总重量比例为：

淀粉系列粘合剂 0.5～10％，

无机粘合剂 0.1～5％，

活性填料 0～2％，

化肥 0～0.5％，

助剂 0.01～1％，

水 89～99％，各原料所占总重量比例的和为100％；

所述的淀粉系列粘合剂为原淀粉粘合剂、变性淀粉粘合剂、高分子接枝淀粉粘合剂中的任意一种或二种及二种以上的混合，二种及二种以上的混合时，为任意配比(它们可以单独使用，也可以组合使用)；所述的无机粘合剂为硅酸钠、硅酸钾中的任意一种或二种混合，二种混合时，为任意配比；所述的助剂为防腐剂、润湿分散剂或消泡剂。

所述的防腐剂(涂料用防腐剂)为苯甲酸钠或五氯酚钠；所述的润湿分散剂(水性润湿剂、分散剂)为美国大祥公司的SN-5040、化工部涂料研究所的F-5、化工部涂料研究所的F-501或美国ROHM AND HASS公司的CF-10(润湿)、GR-5M(润湿)；所述的消泡剂(水性溶液用消泡剂)为上海涂料研究所的SPA-202或美国NOPCO公司的NDW。

所述的高分子接枝淀粉粘合剂为PVA接枝氧化淀粉。所述的变性淀粉粘合剂为氧化淀粉。

所述的活性填料为天然钠基膨润土、人工钠基膨润土中的任意一种或二种混合，二种混合时，为任意配比；所述的化肥为氮肥、磷肥、钾肥中的任意一种或二种及二种以上的混合，二种及二种以上的混合时，为任意配比。所述的水为自来水、地下水，选其中一种使用。

其各原料所占总重量最佳比为：

淀粉系列粘合剂 1.2％，

无机粘合剂 0.15％，

活性填料 0.05％，

化肥 0.02％，

助剂 0.01％，

水 98.57％。

上述化学固沙材料的制备方法，首先准备淀粉系列粘合剂，将淀粉系列粘合剂用水制成重量浓度为1.5-20％的淀粉系列粘合剂溶液，将无机粘合剂用水制成重量浓度为0.2-10％的无机粘合剂溶液，将活性填料加水打成浆状，将化肥加水溶解成化肥溶液；然后将无机粘合剂溶液、浆状的活性填料、化肥溶液、助剂与淀粉系列粘合剂溶液混合，最后加剩余的水稀释，并搅拌均匀，得产品。将制备好的化学固沙材料喷洒到沙地表面固结。

本发明的化学固沙材料采用淀粉系列粘合剂、无机粘合剂、助剂和水原料，当无机粘合剂(硅酸钠、硅酸钾——水玻璃)与淀粉系列粘合剂复配使用时，水玻璃水化生成的水合二氧化硅，即硅胶(SiO₂·nH₂O)可以与淀粉中的-OH通过氢键结合，起到搭桥和骨架的作用，增加淀粉粘合剂的强度，延缓淀粉粘合剂的降解速度，延长使用寿命；淀粉系列粘合剂的柔性与无机粘合剂的强度相结合集中二者的优势，保留了淀粉系列粘合剂的柔性与无机粘合剂的强度。活性填料(钠基膨润土)是一种良好的无机天然吸水剂和保水剂为了创造一个适合植物生长的微环境，在固沙的同时还应具有吸水、保水功能；添加钠基膨润土，目的是增加化学固沙材料的吸水、保水性能，钠基膨润土除了吸水保水性能外，还有增稠性，加入量过大会造成胶液黏度增大不易喷洒，通过试验确定加入量为化学固沙材料(胶液)量的0.5~1％。加入化肥(尿素)，可以向植物提供氮肥，营养植物；同时尿素的加入还能对淀粉粘合剂起稳定作用。加入助剂(防腐剂、润湿分散剂或消泡剂)，提高化学固沙材料的贮存周期，提高可施工性，改善润湿性，成膜均匀性等性能。

本发明既能将沙粒粘结形成一层具有一定厚度，并且具有一定强度和弹性的沙壳，这层沙壳及被沙壳覆盖在下面的未被固结的沙粒不会被风吹动，形成风沙流，固沙效果好；又能透气、透水，吸水、保水，材料本身及其降解产物能营养植物，营造出适合植物生长的微环境，能促进植物生长、提高植物的成活率；材料本身及其降解产物对环境不会产生新的污染，环保；原料取材成本低，每平方米成本低于0.5元，可以大幅度降低治理沙漠化土地的成本，施工简单。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

原淀粉粘合剂、变性淀粉粘合剂、高分子接枝淀粉粘合剂为现有产品，原淀粉粘合剂为未经改性的淀粉。

实施例1：

一种化学固沙材料，它包括淀粉系列粘合剂、无机粘合剂、助剂和水原料混合而成，各原料所占总重量比例为：

淀粉系列粘合剂 (PVA接枝氧化淀粉) 0.5％，

无机粘合剂 (硅酸钠) 0.1％，

助剂 (苯甲酸钠防腐剂) 1％，

水 98.4％。

上述化学固沙材料的制备方法，首先准备淀粉系列粘合剂，将淀粉系列粘合剂用水制成重量浓度为1.5-20％的淀粉系列粘合剂溶液，将无机粘合剂用水制成重量浓度为0.2-10％的无机粘合剂溶液；然后将无机粘合剂溶液、助剂与淀粉系列粘合剂溶液混合，最后加剩余的水稀释，并搅拌均匀，得产品。将制备好的化学固沙材料喷洒到沙地表面固结。

实施例2：

淀粉系列粘合剂 (PVA接枝氧化淀粉) 10％，

无机粘合剂 (硅酸钠) 0.1％，

助剂 (五氯酚钠) 0.01％，

水 89.89％。

实施例3：

淀粉系列粘合剂 (氧化淀粉) 10％，

无机粘合剂 (硅酸钾) 0.5％，

助剂 (美国大祥公司的SN-5040润湿分散剂) 0.5％，

水 89％。

实施例4：

一种化学固沙材料，它包括淀粉系列粘合剂、无机粘合剂、助剂、活性填料、化肥和水原料混合而成，各原料所占总重量比例为：

淀粉系列粘合剂 (PVA接枝氧化淀粉) 0.5％，

无机粘合剂 (硅酸钠) 1.1％，

活性填料 (天然钠基膨润土) 2％，

化肥 (氮肥) 0.5％，

助剂 (美国NOPCO公司的NDW消泡剂) 0.01％，

水 95.89％。

实施例5：

淀粉系列粘合剂 (原淀粉粘合剂) 4％，

无机粘合剂 (硅酸钠4.5％、硅酸钾0.5％) 5％，

活性填料 (天然钠基膨润土0.1％、人工钠基膨润土0.4％) 0.5％，

化肥 (氮肥0.1％、磷肥0.4％) 0.5％，

助剂 (化工部涂料研究所的F-5润湿分散剂0.5％、五氯酚钠0.5％) 1％，

水 89％。

实施例6：

淀粉系列粘合剂 (PVA接枝氧化淀粉) 9％，

无机粘合剂 (硅酸钠) 0.8％，

活性填料 (人工钠基膨润土) 1％，

化肥 (钾肥) 0.1％，

助剂 (苯甲酸钠防腐剂) 0.1％，

水 89％。

上述化学固沙材料的制备方法，首先准备淀粉系列粘合剂，将淀粉系列粘合剂用水制成重量浓度为1.5-20％的淀粉系列粘合剂溶液，将无机粘合剂用水制成重量浓度为0.2-10％的无机粘合剂溶液，将活性填料加水打成浆状；然后将无机粘合剂溶液、浆状的活性填料、化肥、助剂与淀粉系列粘合剂溶液混合，最后加剩余的水稀释，并搅拌均匀，得产品。将制备好的化学固沙材料喷洒到沙地表面固结。

实施例7：

其各原料所占总重量比为：

淀粉系列粘合剂 (PVA接枝氧化淀粉) 1.2％，

无机粘合剂 (硅酸钠) 0.15％，

活性填料 (人工钠基膨润土) 0.05％，

化肥 (尿素) 0.02％，

助剂 (苯甲酸钠防腐剂) 0.01％，

水 98.57％。

采用本发明化学固沙材料在内蒙古乌海至巴音浩特一级公路K104+400路基西北侧10000平方米风积沙沙地进行固沙试验，取得了预期的效果。

本发明的淀粉系列粘合剂、无机粘合剂、助剂、活性填料、化肥和水原料的上下限取值以及区间值都能实现本发明，以及淀粉系列粘合剂、无机粘合剂、助剂、活性填料、化肥各自的具体原料都能实现本发明，在此就不一一列举实施例。

Claims

1.一种化学固沙材料，其特征在于它包括淀粉系列粘合剂、无机粘合剂、助剂和水原料混合而成，各原料所占总重量比例为：

淀粉系列粘合剂 0.5～10％，

无机粘合剂 0.1～5％，

活性填料 0～2％，

化肥 0～0.5％，

助剂 0.01～1％，

水 89～99％，各原料所占总重量比例的和为100％；

所述的淀粉系列粘合剂为原淀粉粘合剂、变性淀粉粘合剂、高分子接枝淀粉粘合剂中的任意一种或二种及二种以上的混合，二种及二种以上的混合时，为任意配比；所述的无机粘合剂为硅酸钠、硅酸钾中的任意一种或二种混合，二种混合时，为任意配比；所述的助剂为防腐剂、润湿分散剂或消泡剂；所述的活性填料为天然钠基膨润土、人工钠基膨润土中的任意一种或二种混合，二种混合时，为任意配比。

2.根据权利要求1所述的一种化学固沙材料，其特征在于：各原料所占总重量比为：

淀粉系列粘合剂 1.2％，

无机粘合剂 0.15％，

活性填料 0.05％，

化肥 0.02％，

助剂 0.01％，

水 98.57％。

3.根据权利要求1所述的一种化学固沙材料，其特征在于：所述的防腐剂为苯甲酸钠或五氯酚钠。

4.根据权利要求1所述的一种化学固沙材料，其特征在于：所述的润湿分散剂为美国大祥公司的SN-5040、化工部涂料研究所的F-5、化工部涂料研究所的F-501或美国ROHM AND HASS公司的CF-10润湿、GR-5M润湿。

5.根据权利要求1所述的一种化学固沙材料，其特征在于：所述的消泡剂为上海涂料研究所的SPA-202或美国NOPCO公司的NDW。

6.根据权利要求1所述的一种化学固沙材料，其特征在于：所述的高分子接枝淀粉粘合剂为PVA接枝氧化淀粉。

7.根据权利要求1所述的一种化学固沙材料，其特征在于：所述的变性淀粉粘合剂为氧化淀粉。

8.根据权利要求1所述的一种化学固沙材料，其特征在于：所述的化肥为氮肥、磷肥、钾肥中的任意一种或二种及二种以上的混合，二种及二种以上的混合时，为任意配比。