CN111154492B - 一种磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂及其使用方法 - Google Patents

一种磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂及其使用方法。固沙剂包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括1～10份环氧树脂和90～99份腐殖酸盐；B剂包括1～5份磷酸酯。使用方法包括：步骤1，按照质量份数计，将A剂溶于400～1900份水中，混合均匀，得到C剂；按照质量份数计，将B剂溶于95～99份水中，混合均匀，得到D剂；步骤2，先将步骤1中的C剂喷淋在土壤上，再喷淋步骤1中的D剂，进行固沙。该固沙剂不但能对土壤进行固结，起到固沙作用，且具有一定的改良土壤的作用。

Description

一种磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂及其使用方法
技术领域
本发明属于化学固沙领域，涉及一种具备治沙、改善土壤肥力和有效抵抗风蚀性能的固沙剂，尤其涉及一种磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂及其使用方法。
背景技术
在现今世界，人类面临的环境问题有很多，土地荒漠化问题尤为重要，而中国则尤为严重，我国西北部干旱少雨，土地荒漠化问题尤为突出。
土地荒漠化的治理是人们越来越关注的问题。目前人类研究较多的是化学固沙，它是利用有机或无机材料对易发生或已发生荒漠化土壤表层进行固结，使其能够防止风力吹蚀，以达到防止和改善土壤沙害环境。其优点是成本低，施工简便，见效快。化学固沙是治理土地荒漠化问题的一种重要途径。但是，现有化学固沙方法只是纯粹的对土壤进行固结，而没有对土壤进行改良以达到种植农作物的目的。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂及其使用方法，该固沙剂不但能对土壤进行固结，起到固沙作用，且具有一定的改良土壤的作用。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括1～10份环氧树脂和90～99份腐殖酸盐；B剂包括1～5份磷酸酯。
优选的，环氧树脂为阴离子型水性环氧树脂。
优选的，腐殖酸盐为腐殖酸钠或腐殖酸钾。
优选的，磷酸酯为磷酸单甲酯。
所述的磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂的使用方法，包括如下步骤：
步骤1，按照质量份数计，将A剂溶于400～1900份水中，混合均匀，得到C剂；按照质量份数计，将B剂溶于95～99份水中，混合均匀，得到D剂；
步骤2，先将步骤1中的C剂喷淋在土壤上，再喷淋步骤1中的D剂，进行固沙。
优选的，将步骤1中的C剂喷淋在土壤上0.5h～6h后再喷淋步骤1中的D剂。
优选的，步骤2中，C剂与土壤质量比为1:(10～15)。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述的磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，其中的环氧树脂存在环氧基，经过固化作用，环氧基开环与沙粒表面的羟基形成C-O键，从而起到固沙、耐风蚀的作用，本发明的固沙剂与沙粒之间分子间作用力强，具有抗压、抗风蚀等特点，且其中腐殖酸钠具有一定的改良土壤的作用，能有效的为土壤提供有机质，增加土壤的养分，达到种植农作物的目的。本发明的固沙剂无环境污染、与沙粒粘结性大，具有耐温、抗冻、耐风蚀等特点，使用方便，成本低廉。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明的水溶性固沙剂以环氧树脂、腐殖酸盐为单体，以磷酸酯为交联剂，以水为溶剂，不使用有机溶剂。固沙剂包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括1～10份环氧树脂和90～99份腐殖酸盐；B剂包括1～5份磷酸酯。使用时通过酯化反应和交联固化，得到覆膜结构进行固沙。
其使用方法具体包括以下步骤，所有物质均为质量份数：
(1)共混：
取400～1900份去离子水、1～10份环氧树脂和90～99份腐殖酸盐，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到C剂。
取95～99份去离子水和1～5份磷酸酯，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到D剂；
(2)反应：
将步骤(1)中的C剂按照质量比为1:(10-15)喷淋在未耕种的土壤上，待过0.5h～6h后，喷淋步骤(1)中的D剂，让环氧树脂与磷酸酯、腐殖酸盐与磷酸酯之间进行相互酯化反应和交联固化，使其生成粘结性物质，自动与沙粒进行粘结作用，进行固沙。
其中，环氧树脂优选采用阴离子型水性环氧树脂，腐殖酸盐采用腐殖酸钠或腐殖酸钾，磷酸酯采用磷酸单甲酯。
本发明固沙机理：沙粒表面存在大量的羟基(-OH)、负电荷，而阴离子型水性环氧树脂存在环氧基，经过固化作用，环氧基开环与沙粒表面的羟基形成C-O键，进行固沙。本发明固沙剂进行固沙的反应机理如以下反应式所示。
Figure GDA0002820981270000041
具体实施例如下。
实施例1
本发明磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括1份阴离子型水性环氧树脂和99份腐殖酸钠；B剂为3份磷酸单甲酯。
其使用方法为：
(1)共混
取400份去离子水、1份阴离子型水性环氧树脂和99份腐殖酸钠，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到C剂。
取97份去离子水和3份磷酸单甲酯，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到D剂。
(2)交联
将步骤(1)中的C剂按照质量比为1:10喷淋在未耕种的土壤上，待过1h后喷淋步骤(1)中的D剂，让其阴离子型水性环氧树脂与磷酸单甲酯、腐殖酸与磷酸单甲酯之间进行相互酯化反应和交联固化反应，使其生成粘结性物质，自动与沙粒进行粘结作用，进行固沙。
实施例2
本发明磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括3份阴离子型水性环氧树脂和97份腐殖酸钠；B剂为3份磷酸单甲酯。
其使用方法为：
(1)共混
取400份去离子水、3份阴离子型水性环氧树脂、97份腐殖酸钠，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到C剂。
取97份去离子水、3份磷酸单甲酯，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到D剂。
(2)交联
将步骤(1)中的C剂按照质量比为1:10喷淋在未耕种的土壤上，待过1h后喷淋步骤(1)中的D剂，让其阴离子型水性环氧树脂与磷酸单甲酯，腐殖酸与磷酸单甲酯之间进行相互酯化反应和交联固化反应，使其生成粘结性物质，自动与沙粒进行粘结作用，进行固沙。
实施例3
本发明磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括5份阴离子型水性环氧树脂和95份腐殖酸钠；B剂为3份磷酸单甲酯。
其使用方法为：
(1)共混
取400份去离子水、5份阴离子型水性环氧树脂、95份腐殖酸钠，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到C剂。
取97份去离子水、3份磷酸单甲酯，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到D剂。
(2)交联
将步骤(1)中的C剂按照质量比为1:10喷淋在未耕种的土壤上，待过1h后喷淋步骤(1)中的D剂，让其阴离子型水性环氧树脂与磷酸单甲酯，腐殖酸与磷酸单甲酯之间进行相互酯化反应和交联固化反应，使其生成粘结性物质，自动与沙粒进行粘结作用，进行固沙。
实施例4
本发明磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括10份阴离子型水性环氧树脂和95份腐殖酸钠；B剂为3份磷酸单甲酯。
其使用方法为：
(1)共混
取400份去离子水、10份阴离子型水性环氧树脂、90份腐殖酸钠，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到C剂。
取97份去离子水、3份磷酸单甲酯，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到D剂。
(2)交联
将步骤(1)中的C剂按照质量比为1:10喷淋在未耕种的土壤上，待过1h后喷淋步骤(1)中的D剂，让其阴离子型水性环氧树脂与磷酸单甲酯、腐殖酸与磷酸单甲酯之间进行相互酯化反应和交联固化反应，使其生成粘结性物质，自动与沙粒进行粘结作用，进行固沙。
实施例5
本发明磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括5份阴离子型水性环氧树脂和95份腐殖酸钠；B剂为1份磷酸单甲酯。
其使用方法为：
(1)共混
取1000份去离子水、5份阴离子型水性环氧树脂、95份腐殖酸钠，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到C剂。
取99份去离子水、1份磷酸单甲酯，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到D剂。
(2)交联
将步骤(1)中的C剂喷淋在未耕种的沙土上，待过0.5h后喷淋步骤(1)中的D剂，让其阴离子型水性环氧树脂与磷酸单甲酯、腐殖酸与磷酸单甲酯之间进行相互酯化反应和交联固化反应，使其生成粘结性物质，自动与沙粒进行粘结作用，进行固沙。
实施例6
本发明磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括5份阴离子型水性环氧树脂和95份腐殖酸钠；B剂为2份磷酸单甲酯。
其使用方法为：
(1)共混
取1500份去离子水、5份阴离子型水性环氧树脂、95份腐殖酸钠，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到C剂。
取98份去离子水、2份磷酸单甲酯，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到D剂。
(2)交联
将步骤(1)中的C剂喷淋在未耕种的沙土上，待过3h后喷淋步骤(1)中的D剂，让其阴离子型水性环氧树脂与磷酸单甲酯、腐殖酸与磷酸单甲酯之间进行相互酯化反应和交联固化反应，使其生成粘结性物质，自动与沙粒进行粘结作用，进行固沙。
实施例7
本发明磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括10份阴离子型水性环氧树脂和90份腐殖酸钠；B剂为5份磷酸单甲酯。
其使用方法为：
(1)共混
取1900份去离子水、10份阴离子型水性环氧树脂、90份腐殖酸钠，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到C剂。
取95份去离子水、5份磷酸单甲酯，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到D剂。
(2)交联
将步骤(1)中的C剂喷淋在未耕种的沙土上，待过6h后喷淋步骤(1)中的D剂，让其阴离子型水性环氧树脂与磷酸单甲酯、腐殖酸与磷酸单甲酯之间进行相互酯化反应和交联固化反应，使其生成粘结性物质，自动与沙粒进行粘结作用，进行固沙。
实施例8
本发明磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括10份环氧树脂和90份腐殖酸钾；B剂为3份磷酸单甲酯。
其使用方法为：
(1)共混
取400份去离子水、10份环氧树脂、90份腐殖酸钾，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到C剂。
取97份去离子水、3份磷酸单甲酯，加入容器中，通过搅拌，使其混合均匀，得到D剂。
(2)交联
将步骤(1)中的C剂喷淋在未耕种的沙土上，待过1h后喷淋步骤(1)中的D剂，让其阴离子型水性环氧树脂与磷酸单甲酯、腐殖酸与磷酸单甲酯之间进行相互酯化反应和交联固化反应，使其生成粘结性物质，自动与沙粒进行粘结作用，进行固沙。
本发明的磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂固化后为一种水溶性的聚合物。本发明固沙剂采用酯化反应和交联固化反应，对反应单体配比、交联剂用量等实验条件进行了优化，得到了较优的工艺合成路线，对固沙剂的抗压和抗风蚀性能进行了测试：(以下环氧树脂质量浓度以腐殖酸钠和环氧树脂质量总和为基准)
(1)抗风蚀性能研究
将粗砂用筛网过滤，选取粒径在0.3mm到0.45mm之间的沙粒，取500g沙粒通过投料漏斗均匀的添加到表面皿中，得到形状一致的沙堆模型，按照1L/m2的喷洒量将不同浓度的固沙剂喷洒到沙堆模型上，等待干燥形成固结层之后，用电动风机模拟自然风从正面吹沙堆模型，看固结层是否被破坏，半小时后记录沙堆质量。结果如下表1所示。
表1表示固沙剂进行固沙的抗风蚀强度
Figure GDA0002820981270000101
(2)抗压性能
将粗砂用筛网过滤，选取粒径在0.3mm到0.45mm之间的沙粒，称取250g沙粒与20g固沙剂混合均匀，加入规格为高4.0cm、直径7.0cm的模具中，夯实，干燥之后既得沙柱模型，将制得的沙柱模型放入材料力学试验机进行压缩，直到沙模破碎，测试速度为5mm/min。结果如下表2所示。
表2表示固沙剂进行固沙的抗压强度
Figure GDA0002820981270000111
如上可以看出，随着环氧树脂质量浓度的增加，抗风蚀强度和抗压强度均有提高。

Claims (7)

1.一种磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，其特征在于，包括A剂和B剂，按照质量份数计，A剂包括1～10份环氧树脂和90～99份腐殖酸盐；B剂包括1～5份磷酸酯。
2.根据权利要求1所述的磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，其特征在于，环氧树脂为阴离子型水性环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，其特征在于，腐殖酸盐为腐殖酸钠或腐殖酸钾。
4.根据权利要求1所述的磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂，其特征在于，磷酸酯为磷酸单甲酯。
5.一种权利要求1-4任一项所述的磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，按照质量份数计，将A剂溶于400～1900份水中，混合均匀，得到C剂；按照质量份数计，将B剂溶于95～99份水中，混合均匀，得到D剂；
步骤2，先将步骤1中的C剂喷淋在土壤上，再喷淋步骤1中的D剂，进行固沙。
6.根据权利要求5所述的磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂的使用方法，其特征在于，将步骤1中的C剂喷淋在土壤上0.5h～6h后再喷淋步骤1中的D剂。
7.根据权利要求5所述的磷酸酯体系腐殖酸覆膜固沙剂的使用方法，其特征在于，步骤2中，C剂与土壤质量比为1:(10～15)。
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