CN108059390B - 砂基透气控水防渗颗粒及其制备方法 - Google Patents

砂基透气控水防渗颗粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种砂基透气控水防渗颗粒及其制备方法。所述透气控水防渗颗粒包含骨料、偶联剂、粘结剂树脂和聚四氟乙烯。所述制备方法包括将骨料加热到100℃～200℃，在搅拌下加入粘结剂树脂和偶联剂并搅拌均匀；然后加入聚四氟乙烯并搅拌均匀；冷却、过筛、包装。本发明的产品解决了现有技术中存在的砂基透气控水防渗颗粒覆膜温度高和防渗效果不佳的问题，是一种能低温覆膜、透气性好、控水防渗效果好的砂基覆膜颗粒。

Description

砂基透气控水防渗颗粒及其制备方法
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体地说是透气防止水渗漏材料，它用于荒漠种植、河床、湖底和鱼塘等地层的透气和防止水渗漏，特别涉及透气控水防渗颗粒及其制备方法。
背景技术
荒漠化给我国土地资源的可持续利用带来挑战，严重制约相关地区乃至全国人口、资源与环境的协调发展。荒漠化治理的有效方式是提高植被覆盖率，达到涵养水源、保持水土的目的。沙区旱区水资源匮乏，灌溉引水较为困难，沙区旱区土壤本身的高渗漏、高蒸发导致水资源有效利用率低，植株成活率也较低。因此，在水资源匮乏的地区，如何有效防止土地渗漏，最大程度地节省水资源，提高水资源的利用效率，实现土地保水和保肥是解决荒漠化的当务之急。
中国专利申请201310469435.6公开了一种透气防渗砂及其制备方法，所述透气防渗砂原材料重量比例为原砂97～99份、聚四氟乙烯1～3份，工艺为340～360℃高温烧结覆膜在石英砂上。该专利工艺虽然简单，但存在覆膜温度高、浪费能源、不环保和覆膜不均的问题。
中国专利申请201210276294.1公开了一种透气防渗砂生产方法，所述透气防渗砂原材料重量比例为原砂：硅烷偶联剂：硬脂酸＝98:0.5:1.5。该专利解决了低温覆膜问题，但由于硬脂酸的羧基亲水性，对防渗效果有一定的影响。
中国专利申请200910203463.7公开了一种疏水颗粒、其制备方法、防水透气结构及其形成方法，该专利权利要求1所述疏水膜为聚酰胺改性环氧树脂和脂环胺固化后的树脂膜，这种树脂膜含有一定数量的羟基、酰胺基等极性基团，防水效果不太好，影响使用。
中国专利申请201310752750.x公开了一种透气防渗砂及应用该透气防渗砂的砂基种植槽，所述的防渗树脂为高渗透环氧树脂或酚醛树脂或高渗透环氧树脂和酚醛树脂组合物。高渗透改性环氧材料不是具有一般渗透性的涂料或化学灌浆材料，而是指涂刷后能渗入C50高标号混凝土内2mm以上，能形成一个固结增强层的涂料或能灌入渗透系数K＝(10-6—10-8)cm/s的泥层中，使土质变为岩质的化学灌浆材料(叶林宏，三新应用，2012，30(10)31～36)。高渗透改性环氧树脂对混凝土渗透性好，说明树脂极性强，极性强的材料易被水浸润，不适合制作砂基防渗砂。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的是解决上述现有技术中存在的砂基透气控水防渗颗粒覆膜温度高和防渗效果不佳的问题，开发一种能低温覆膜、透气性好、控水防渗效果好的砂基覆膜颗粒。
解决该问题所采取的手段
本发明的透气控水防渗颗粒包括骨料、偶联剂、粘结剂树脂和聚四氟乙烯。所述偶联剂优选为硅烷偶联剂；所述粘结剂树脂优选为石油树脂。
在一种优选实施方案中，所述粘结剂树脂占骨料重量的0.5～2％；所述偶联剂占粘结剂树脂重量的0.5～4％；聚四氟乙烯占骨料重量的0.2～2％。采用该比例覆膜的颗粒不仅防渗漏效果好，而且覆膜温度低。
根据本发明的透气控水防渗颗粒的制备方法包括如下步骤：将骨料加热到100℃～200℃，优选130～150℃，在搅拌下加入粘结剂树脂和偶联剂并搅拌均匀；然后加入聚四氟乙烯并搅拌均匀；冷却、过筛、包装。
发明效果
根据本发明提供的透气控水防渗颗粒不仅覆膜的温度得到降低，而且对砂基骨料覆膜均匀，防水渗漏效果更佳。
具体实施方式
本发明提供的透气控水防渗颗粒包含骨料、偶联剂、粘结剂树脂和聚四氟乙烯。
所述骨料可以为砂基骨料，例如天然的风积沙、河沙和海沙，粒径大小优选在75～1000μm之间，根据透气的需求可选择不同的粒径大小和范围。
所述粘结剂树脂可以为石油树脂，优选软化点在85～120℃之间的脂肪族树脂(C5)、脂环族树脂(DCPD)、芳香族树脂(C9)、脂肪族/芳香族共聚树脂(C5/C9)及加氢石油树脂。
所述偶联剂可以选自本领域技术人员已知的各种偶联剂。为了提高砂基骨料同粘结剂树脂的粘接强度，优选所述偶联剂为硅烷偶联剂。硅烷偶联剂的实例包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺基甲撑三乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷等。所述偶联剂的用量优选为粘结剂树脂重量的0.5～4％，更优选为1～2％。所述偶联剂的选择和配比可以很好地增强粘结剂树脂同砂基骨料之间的粘结强度。
所述聚四氟乙烯可以为超细聚四氟乙烯微粉，优选粒径小于5μm、纯度大于99.9％。
根据本发明的透气控水防渗颗粒的制备方法的一个方面，将骨料加热到100℃～200℃，优选130℃～150℃，在搅拌下加入粘结剂树脂和偶联剂并搅拌均匀，搅拌时间优选为60±10秒，使粘结剂树脂和偶联剂粘附在砂基骨料上；然后加入聚四氟乙烯并继续搅拌60±20秒；加水，降温到50℃以下，过筛后包装。
下面采用实施例的方式对本发明进行进一步详细描述。
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，本发明并不局限于所述最佳实施方式。实施例不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的权利要求限定的保护范围之内。
为实验方便，本发明所用砂基骨料选用风积沙颗粒，颗粒的粒径为850/425μm(20/40目)、425/212μm(40/70目)和212/106μm(70/140目)，粒径分布符合行业标准SY/T5108-2006；石油树脂从濮阳市凯瑞德石油树脂有限公司购得。
本发明各实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规技术或条件进行。所用原料或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规原料或仪器产品。
控水防渗漏高度测试方法：内径为50mm的塑料管，底部用厚度为20mm、透水系数大于0.2cm/s的砂基透水圆柱封堵，对该管先加2g/cm2的砂基透气防渗颗粒均匀铺平；再放入厚度为10mm、透水系数大于0.2cm/s的砂基透水圆柱，以防加水过程冲击底部的防渗层颗粒。实验时每次缓慢添加20克水，等待10分钟，底部如果不渗漏，继续加水观测，直至底部有水渗出，记录实际添加的水量，计算控水防渗高度。
透气性测定方法：称量150克砂基透气防渗颗粒装入酸式漏斗，将颗粒振动摇平。用橡胶塞将酸式漏斗插入直读式透气性测定仪(型号STZ-A)的测气孔，测定砂基透气防渗颗粒的透气性。
实施例1(现有技术)
将20千克粒径为425/212μm(40/70目)的风积沙加热到120℃后放入自制混砂机中搅拌，冷却到70℃后加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷102克搅拌20分钟，加入硬脂酸306克搅拌20分钟，冷却到颗粒分散，过30目筛网。测试控水防渗高度7.8cm，透气性220Pa。
实施例2(本发明粘结剂效果)
将20千克粒径为425/212μm(40/70目)的风积沙加热到150℃后放入自制混砂机中搅拌，冷却到130℃后加入C5石油树脂100克搅拌60秒，加水冷却到颗粒分散，过30目筛网。检测控水防渗高度9.4cm，透气性230Pa。
实施例3(本发明粘结剂和偶联剂结合效果)
将20千克粒径为425/212μm(40/70目)的风积沙加热到150℃后放入自制混砂机中搅拌，冷却到140℃后加入十二烷基三甲氧基硅烷4克和C5石油树脂200克搅拌70秒，加水冷却到颗粒分散，过30目筛网。测试控水防渗高度12.6cm，透气性210Pa。
实施例4(本发明)
将20千克粒径为425/212μm(40/70目)的风积沙加热到150℃后放入自制混砂机中搅拌，冷却到140℃后加入γ-氨丙基三甲氧基硅烷4克和C5石油树脂100克搅拌50秒，加入聚四氟乙烯100克搅拌70秒，加水冷却到颗粒分散，过30目筛。测试控水防渗高度23.6cm，透气性220Pa。
实施例5(本发明)
将20千克粒径为850/425μm(20/40目)的风积沙加热到150℃后放入自制混砂机中搅拌，冷却到140℃后加入十二烷基三甲氧基硅烷4克和C9石油树脂100克搅拌，加入聚四氟乙烯150克搅拌60秒，加水冷却到颗粒分散，过16目筛网。测试控水防渗高度16.7cm，透气性90Pa。
实施例6(本发明)
将20千克粒径为212/106μm(70/140目)的风积沙加热到150℃后放入自制混砂机中搅拌，冷却到140℃后加入十二烷基三甲氧基硅烷4克和C9石油树脂150克搅拌，加入聚四氟乙烯200克搅拌60秒，加水冷却到颗粒分散，过60目筛网。测试控水防渗高度大于50cm，透气性490Pa。
从以上实施例可以看出，本发明的技术优势明显，得到的产品具有良好的透气性和控水防渗能力，对生态环境无污染，有利于提高水分含氧量。在水资源匮乏的沙漠地区，将本发明的颗粒铺到沙地底部可以显著解决沙地水渗漏快的难题，最大程度地节省了水资源，提高了水资源的利用效率，实现了保水、保肥、保温，开创了发展旱地沙地种植、开发沙地产业和防沙治沙的新模式。在水资源匮乏的干旱地区，将本发明颗粒铺到地层底部，能防止雨季和暴雨时多余水份从耕种层底部渗漏到地层深处，将水贮存起来，当天气干旱时，通过毛细现象水从底部上升到耕种层，供植物根部吸收，缓解旱情。

Claims (6)

1.一种透气控水防渗颗粒的制备方法，所述透气控水防渗颗粒包含骨料、偶联剂、粘结剂树脂和聚四氟乙烯，所述粘结剂树脂占骨料重量的0.5～2％；所述偶联剂占粘结剂树脂重量的0.5～4％；所述聚四氟乙烯占骨料重量的0.2～2％；所述粘结剂树脂为石油树脂；所述骨料为砂基骨料，所述骨料的粒径大小在75～1000μm之间；
其特征在于：
所述制备方法包括如下步骤：将骨料加热到100℃～200℃，在搅拌下加入粘结剂树脂和偶联剂并搅拌均匀；然后加入聚四氟乙烯并搅拌均匀；冷却、过筛、包装。
2.根据权利要求1的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：将骨料加热到130～150℃，在搅拌下加入粘结剂树脂和偶联剂并搅拌均匀，搅拌时间为60±10秒，使粘结剂树脂和偶联剂粘附在砂基骨料上；然后加入聚四氟乙烯并继续搅拌60±20秒；加水，降温到50℃以下，过筛后包装。
3.根据权利要求1或2所述透气控水防渗颗粒的制备方法制备的透气控水防渗颗粒，其特征在于，粘结剂树脂为软化点在85～120℃之间的脂肪族树脂(C5)、脂环族树脂(DCPD)、芳香族树脂(C9)、脂肪族/芳香族共聚树脂(C5/C9)及加氢石油树脂。
4.根据权利要求3的透气控水防渗颗粒，其特征在于，偶联剂为硅烷偶联剂。
5.根据权利要求3的透气控水防渗颗粒，其特征在于，聚四氟乙烯为超细聚四氟乙烯微粉。
6.根据权利要求5的透气控水防渗颗粒，其特征在于，所述聚四氟乙烯的粒径小于5μm，纯度大于99.9％。
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