CN104449754A - 一种多功能固土剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明多功能固土剂,由如下重量份数的组分制成:豆粕10～14份、淀粉6～10份、石膏粉8～12份、氧化钙5～8份、聚乙烯醇28～33份、聚丙烯酰胺12～16份、57%醋酸5～8份、尿素5～15份、去离子水500～600份。本发明多功能固土剂，具有能明显改善土体的抗剪切强度等指标；起到固土的效果；同时具有良好的高低温气候适应性和耐老化性，具有良好的吸水保水能力。在具有植被生长条件的地区，能与植物固土相结合，能够保持土壤水分，提高植物的存活率，其降解后能够为植物提供生长的营养，促进植物的生长。

Description

一种多功能固土剂及其制备方法

技术领域

本发明属于生态环保技术领域，具体涉及一种多功能固土剂及其制备方法。

背景技术

近年来日益猖獗的沙尘暴以及水土流失、扬尘等沙漠化问题已经引起国内外高度关注，成为危及国家生态安全的生态环境问题，沙漠化每年给国家造成的直接经济损失高达数百亿元，严重制约了社会经济的发展。因此，寻找有效的防尘固沙手段是目前面临的紧迫任务。在各种固沙手段中，化学固沙法由于具备可机械化施工、简单快速、固沙效果立竿见影的优势，尤为适合在缺乏工程固沙材料和环境恶劣、降雨稀少、不易使用生物固沙技术的地区采用，已成为目前防尘固沙领域的研究热点。目前，适用于固沙的化学材料主要有水泥浆、水玻璃类、石油产品类和高分子聚合物四大类。

许多国家都在研究开发高吸水性树脂，进行固沙试验，已开发出的高吸水树脂有淀粉接枝丙烯腈、淀粉接枝聚丙烯酸类、纤维素类、聚丙烯酸盐类、醋酸乙烯酯类等。中国发明专利(专利号ZL200610119521.4) 将去离子水、明胶溶液、醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丙烯酸和引发剂混合加热，经共聚反应后得到聚合物颗粒，然后经水洗、干燥后与二乙二醇单乙醚混合加热、滴加氨水后得到固沙剂。测试结果表明该固沙剂具有一定的抗风蚀能力以及一定的抗压强度。中国发明专利(授权公告号CN101440287B) 通过对中性造纸废液进行蒸发浓缩，提取其中的木质素磺酸盐，然后分别或同时以醛类化合物和不饱和酰胺、不饱和酸或酯类化合物为反应组份，对木质素磺酸盐进行化学改性，合成系列木质素磺酸盐接枝共聚物化学固沙剂。中国发明专利(专利号ZL00109093.3) 将聚丙烯酰胺和膨胀土按照1：0.5～10 的比例混合制得固沙剂，可以较大幅度提高沙土的持水能力，提高植树植草的成活率，并会在沙土表层形成一层风干层，在一定时间内控制住地表沙的流动性。但是风干层的强度较低。中国发明专利(公开号CN101824325A) 在去离子水存在的条件下，以双氧水氧化制得糊化淀粉，加入丙烯酸、丙烯酰胺以及过硫酸铵引发剂，经溶液聚合法接枝共聚反应制得所需固沙剂。该固沙剂具有较好的吸湿保水性，制备工艺较简单。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能固土剂及其制备方法。

本发明多功能固土剂,由如下重量份数的组分制成: 豆粕10～14份、淀粉6～10份、石膏粉8～12份、氧化钙5～8份、聚乙烯醇28～33份、聚丙烯酰胺12～16份、57%醋酸5～8份、尿素5～15份、去离子水500～600份。

作为优化，该多功能固土剂，由如下重量份数的组分制成: 豆粕12份、淀粉8份、石膏粉10份、氧化钙6份、聚乙烯醇31份、聚丙烯酰胺14份、57%醋酸6份、尿素9份、去离子水550份。

制备该多功能固土剂的方法，包括以下步骤:

（1）将所述重量分数的豆粕，粉碎成150～200目的粉末，然后加入120份的去离子水和所述重量份数的淀粉，加热到94～98℃，搅拌20分钟；

（2）取所述重量分数的氧化钙加入60份的去离子水搅拌5分钟；

（3）将剩余的去离子水加热到78℃，在搅拌状态下加入所述重量分数的聚乙烯醇，然后加热到85℃，缓慢加入所述重量分数的57%醋酸，搅拌均匀；

（4）向步骤（3）的混合物中加入所述重量份数的聚丙烯酰胺，在74～78℃条件下，保持20～30分钟；

（5）向步骤（4）的混合物中依次加入步骤（1）、步骤（2）中的混合物，在65～75℃条件下，在超声波条件下，搅拌40～50分钟；然后加入所述重量份数的尿素、石膏粉搅拌均匀。

本发明多功能固土剂，具有能明显改善土体的抗剪切强度等指标；起到固土的效果；同时具有良好的高低温气候适应性和耐老化性，具有良好的吸水保水能力。在具有植被生长条件的地区，能与植物固土相结合，能够保持土壤水分，提高植物的存活率，其降解后能够为植物提供生长的营养，促进植物的生长。

剪切实验效果测试：取黄土试验土样共三份，每份直径为121.8mm，高为20mm，将实施例1、实施例2、实施例3中的固土剂，按照1:5的比例加水后，每份试验土样喷洒量165mL。

土样制备方法按《土工试验方法标准》(GBJ123-88) 进行，在这里均采用静力压实法。将试样放置在保湿皿内，室温养护，24h后将试样取出，放置在剪切盒内使用ZJ 型应变控制式直剪仪便携式直剪仪进行直剪试验，其结果如表1所示。

保持水土效果测试：将实施例1、实施例2、实施例3中的保持剂，分别喷洒在直径为121.8mm，深度为30mm 的黄土盘中，喷洒量为165mL ；另取一个黄土盘，喷洒165mL水作为对比组；将四个沙盘放入烘箱，在54℃条件下测定8小时内的失水率，结果如表2 所示。

 

具体实施方式

下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

实施例1:（1）将豆粕12克，粉碎成150～200目的粉末，然后加入120克的去离子水和淀粉8克，加热到94～98℃，搅拌20分钟；

（2）取氧化钙6克，加入60克的去离子水搅拌5分钟；

（3）将剩余的去离子水370克加热到78℃，在搅拌状态下加入聚乙烯醇31克，然后加热到85℃，缓慢加入57%醋酸6克，搅拌均匀；

（4）向步骤（3）的混合物中加入聚丙烯酰胺14克，在74～78℃条件下，保持20～30分钟；

（5）向步骤（4）的混合物中依次加入步骤（1）、步骤（2）中的混合物，在65～75℃条件下，在超声波条件下，搅拌40～50分钟；然后加入尿素9克、石膏粉10克，搅拌50分钟。

实施例2:（1）将豆粕10克，粉碎成150～200目的粉末，然后加入120克的去离子水和淀粉6克，加热到94～98℃，搅拌20分钟；

（2）取氧化钙5克，加入60克的去离子水搅拌5分钟；

（3）将剩余的去离子水320克加热到78℃，在搅拌状态下加入聚乙烯醇28克，然后加热到85℃，缓慢加入57%醋酸5克，搅拌均匀；

（4）向步骤（3）的混合物中加入聚丙烯酰胺12克，在74～78℃条件下，保持20～30分钟；

（5）向步骤（4）的混合物中依次加入步骤（1）、步骤（2）中的混合物，在65～75℃条件下，在超声波条件下，搅拌40～50分钟；然后加入尿素5克、石膏粉8克，搅拌50分钟。

实施例3:（1）将豆粕14克，粉碎成150～200目的粉末，然后加入120克的去离子水和淀粉10克，加热到94～98℃，搅拌20分钟；

（2）取氧化钙8克，加入60克的去离子水搅拌5分钟；

（3）将剩余的去离子水420克加热到78℃，在搅拌状态下加入聚乙烯醇33克，然后加热到85℃，缓慢加入57%醋酸8克，搅拌均匀；

（4）向步骤（3）的混合物中加入聚丙烯酰胺16克，在74～78℃条件下，保持20～30分钟；

（5）向步骤（4）的混合物中依次加入步骤（1）、步骤（2）中的混合物，在65～75℃条件下，在超声波条件下，搅拌40～50分钟；然后加入尿素15克、石膏粉12克，搅拌50分钟。

Claims (3)

1.一种多功能固土剂, 其特征在于由如下重量份数的组分制成: 豆粕10～14份、淀粉6～10份、石膏粉8～12份、氧化钙5～8份、聚乙烯醇28～33份、聚丙烯酰胺12～16份、57%醋酸5～8份、尿素5～15份、去离子水500～600份。

2.根据权利要求1所述的多功能固土剂，其特征在于，由如下重量份数的组分制成: 豆粕12份、淀粉8份、石膏粉10份、氧化钙6份、聚乙烯醇31份、聚丙烯酰胺14份、57%醋酸6份、尿素9份、去离子水550份制成。

3.一种制备权利要求1、2任一项所述多功能固土剂的方法，其特征在于包括以下步骤:

（1）将所述重量分数的豆粕，粉碎成150～200目的的粉末，然后加入120份的去离子水和所述重量份数的淀粉，加热到94～98℃，搅拌20分钟；

（2）取所述重量分数的氧化钙加入60份的去离子水搅拌5分钟；

（3）将剩余的去离子水加热到78℃，在搅拌状态下加入所述重量分数的聚乙烯醇，然后加热到85℃，缓慢加入所述重量分数的57%醋酸，搅拌均匀；

（4）向步骤（3）的混合物中加入所述重量份数的聚丙烯酰胺，在74～78℃条件下，保持20～30分钟；

（5）向步骤（4）的混合物中依次加入步骤（1）、步骤（2）中的混合物，在65～75℃条件下，在超声波条件下，搅拌40～50分钟；然后加入所述重量份数的尿素、石膏粉搅拌均匀。