CN105175677B - 一种固沙剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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本发明公开了一种固沙剂及其制备方法和应用，其中，所述固沙剂的制备方法方法包括以下步骤：将聚合醇、稀释剂、水和催化剂进行第一接触，获得预聚体，再使预聚体与异氰酸酯化合物进行第二接触。本发明所提供的固沙剂及其制备方法和应用，解决了现有固沙剂存在的缺陷，提供了一种制备方法简单，产品流动性好，固结强度高、粘结性好、耐强风、耐高温且固结时间可调的化学固沙剂。

Description

一种固沙剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及化学固沙技术领域，具体的，涉及一种固沙剂及其制备方法和应用。
背景技术
沙漠化的治理途径主要有三种：植物固沙、物理或机械固沙、化学固沙。
化学固沙是在易造成沙害的沙漠周边区域和穿越沙漠地区的公路、铁路以及容易被沙害覆盖的文物保护区外，喷洒化学粘结材料，把松散的沙粒粘结起来，形成固结层，防止风力对沙粒的吹扬和迁移，起到固定流沙的作用。我国自20世纪80年代起，就展开了一系列化学固沙的研究工作，采用的固沙材料主要有硅酸钠、聚丙酰胺、木质素和木质素磺酸盐、醋酸乙烯酯等。在长期应用中发现，很多化学固沙材料存在渗透性差、胶结不均匀、固结层强度低、固结层耐久性差等缺点。
因此有必要开发一种渗透性好、固结强度高、耐久性好的化学固沙剂。
发明内容
为此，本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种渗透性好、固结强度高、耐久性好的化学固沙剂。
本发明提供了一种固沙剂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：将聚合醇、稀释剂、水和催化剂进行第一接触，获得预聚体，再使预聚体与异氰酸酯化合物进行第二接触。
优选的，相对于100重量份的水，稀释剂的添加量为80-150重量份；异氰酸酯化合物的添加量为40-100重量份；聚合醇的添加量为100-200重量份；催化剂的添加量为1-5重量份。
本发明还提供了一种固沙剂，其中，所述固沙剂是按照本发明所提供的方法制备的。
本发明还提供了所述的固沙剂在化学固沙领域的应用。
本发明所提供的固沙剂及其制备方法和应用，解决了现有固沙剂存在的缺陷，提供了一种制备方法简单，产品流动性好，固结强度高、粘结性好、耐强风、耐高温且固结时间可调的化学固沙剂。
具体实施方式
本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实现方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
本发明提供了一种固沙剂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：将聚合醇、稀释剂、水和催化剂进行第一接触，获得预聚体，再使预聚体与异氰酸酯化合物进行第二接触。
在本发明所提供的方法中，对于所述第一接触和第二接触的方法没有特别的限制，只要能够使得各种物料充分的混合均匀即可。优选的情况下，可以采用搅拌15-25分钟的方式使得参加第一接触的各个物料混合均匀，可以采用搅拌5-15分钟的方式使得参加第二接触的各个物料混合均匀。
在获得所述预聚体后，优选在0.5h内加入异氰酸酯化合物进行第二接触。
本发明所提供的方法中，各个操作步骤均是在常温常压的条件下进行的。
在本发明所提供的方法中，相对于100重量份的水，稀释剂的添加量为80-150重量份；异氰酸酯化合物的添加量为40-100重量份；聚合醇的添加量为100-200重量份；催化剂的添加量为1-5重量份；优选的，相对于100重量份的水，稀释剂的添加量为100-120重量份；异氰酸酯化合物的添加量为50-80重量份；聚合醇的添加量为140-180重量份；催化剂的添加量为2-4重量份。
在本发明所提供的方法中，所述异氰酸酯化合物选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和对苯二异氰酸酯中的一种或几种。
优选的，所述异氰酸酯化合物甲苯二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯的组合，或者可以为多亚甲基多异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯。
其中，当所述异氰酸酯化合物为甲苯二异氰酸酯和苯二亚甲基二异氰酸酯的组合时，二者的重量比优选为7：10。
当所述异氰酸酯化合物为多亚甲基多异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯时，三者的重量比优选为5：2：7。
在本发明所述的方法中，所述聚合醇为聚乙二醇和/或聚乙二醇单甲醚，二者的重量比为1:1-2。
在本发明所提供的方法中，述稀释剂为乙二醇或醋酸丁酯。
在本发明中，所使用的催化剂为叔胺类催化剂，具体的，催化剂选自由三乙胺、三亚乙基二胺、甲基二乙醇胺、N-甲基吗啡啉和N,N-甲基二环乙基氨所组成的组中的一种或多种。
最为优选的，所述叔胺类催化剂为三乙胺和三亚乙基二胺的组合。
本发明还提供了一种固沙剂，其中，所述固沙剂是按照本发明所述的方法制备的。
本发明的一个方面还包括所述的固沙剂在化学固沙领域的应用。
本发明所提供的固沙剂可以应用于农业、林业、建筑业、环保等领域的固沙作业中。
本发明对所述固沙剂的使用方法没有特别的限制，可以按照本领域常规的化学固沙剂使用方法进行。例如可以将本发明所提供的固沙剂喷洒在砂层表面，喷洒的量一般为每平方米0.1-0.2kg。在喷洒后固沙剂从砂层表面渗入一定的深度，待其固化后可以形成固化砂层，该固化砂层能够隔离流动沙与风的接触，起到固沙的作用。
下面通过实施例更详细地描述本发明。
在以下实施例中，异氰酸酯化合物购自上海联恒异氰酸酯有限公司。
以下实施例中，
凝固时间测定：将产品浸透沙层(将沙子置于维卡仪圆环内，装满)测定完全凝固所用的时间。
固结体强度通过制成长宽高均为40mm的立方体试件，用JSE-300 型压力试验机进行测试。
粘度通过ZNN-D6B型电动六速粘度计测得。
实施例1-9
实施例1-9用于说明本发明所提供的固沙剂的制备方法。
按照表1列出的组分含量，制备固沙剂。
在混合釜中，加入聚合醇、稀释剂、水、催化剂，25℃下搅拌20min，混合均匀后得到预聚体，再向预聚体中加入异氰酸酯化合物，25℃下搅拌10分钟，混合均匀后得到固沙剂产品。
表1
实施例1-9中，各组分的具体选择如下：
实施例1-5中各组分的选择如下：稀释剂(乙二醇或醋酸丁酯)，异氰酸酯化合物(甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯的重量比为1：1)，聚合醇为(聚乙二醇和聚乙二醇单甲醚的重量比为1：1)，催化剂(N,N-甲基二环己基氨)。
实施例6
按照实施例1的方法制备固沙剂，不同的是，稀释剂由乙二醇和醋酸丁酯按照1：1的重量比混合组成。
实施例7
按照实施例1的方法制备固沙剂，不同的是，异氰酸酯化合物由多苯基多亚甲基多异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯按照25：9：34的重量比组成。
实施例8
按照实施例1的方法制备固沙剂，不同的是，所使用的聚合醇为聚酯聚合醇。
实施例9
按照实施例1的方法制备固沙剂，不同的是，所使用的催化剂为三亚乙基二胺和N-甲基吗啡啉按照重量比1：2组合获得的。
对比例1
将200克聚乙烯醇PVA20-88溶解在2升水中，获得固沙剂10。
测试实施例1
固化时间、固结体抗压强度根据JC/T2041-2010中规定的方法测试，粘度根据GB/T2794-1995中规定的方法测试。
本测试实施例测定固沙剂1-10的固化时间、固结体强度、粘度。
表2
固沙剂 固化时间(min) 固结体抗压强度(MPa) 粘度(mPa.s)
1 30 9.11 7.87
2 35 9.02 7.85
3 37 9.06 7.64
4 40 8.56 7.87
5 42 8.87 6.78
6 45 8.78 6.89
7 38 8.92 7.85
8 42 9.06 6.43
9 44 8.54 5.96
10 48 8.42 5.41
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限 制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

Claims (6)

1.一种固沙剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将聚合醇、稀释剂、水和催化剂进行第一接触，采用搅拌15-25分钟的方式使得参加第一接触的各个物料混合均匀，再在0.5h以内使第一接触混合均匀的各个物料与异氰酸酯化合物进行第二接触，采用搅拌5-15分钟的方式使得参加第二接触的各个物料混合均匀；其中，所述异氰酸酯化合物为多亚甲基多异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯，三者的重量比为5:2:7；相对于100重量份的水，所述稀释剂的添加量为80-150重量份；异氰酸酯化合物的添加量为40-100重量份；聚合醇的添加量为100-200重量份；催化剂的添加量为1-5重量份；所述聚合醇为聚乙二醇和聚乙二醇单甲醚，二者的重量比为1:1-2。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，相对于100重量份的水，稀释剂的添加量为100-120重量份；异氰酸酯化合物的添加量为50-80重量份；
聚合醇的添加量为140-180重量份；催化剂的添加量为2-4重量份。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中，所述催化剂为叔胺类催化剂。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，催化剂选自由三乙胺、三亚乙基二胺、甲基二乙醇胺、N-甲基吗啡啉和N,N-甲基二环乙基氨所组成的组中的一种或多种。
5.一种固沙剂，其特征在于，所述固沙剂是按照权利要求1-4中任意一项所述的方法制备的。
6.权利要求5所述的固沙剂在化学固沙领域的应用。
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