[发明专利]一种多功能固土剂及其制备方法

说明书

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。