[发明专利]双组份纳米高分子固沙材料及其固沙方法

说明书

技术领域

本发明涉及沙漠及荒漠化治理领域，尤其涉及双组份纳米高分子固沙材料及其固沙方法。

背景技术

土地沙漠化是当今世界面临的最大环境和社会经济问题之一，也是我国荒漠化类型中面积最大、危害最严重的一种。土地沙漠化不仅使原本脆弱的生态环境更加恶化，而且给沙漠化地区的工农业生产和人民生活带来了严重影响。沙漠化土地面积的迅速扩张，造成环境恶化和巨大的经济损失，成为全球广泛关注的热点。要遏止日益猖獗的沙漠化势头，就必须进行固沙。现今固沙方式主要有三种：工程固沙、植物(生物) 固沙和化学固沙。

化学固沙是在流动的沙地上喷洒有机或无机化学黏结材料，在流动沙表面形成覆盖层，或渗入表层沙中，把松散的沙粒粘结起来形成具有一定抗风蚀性能的固结层（硬壳），从而防止风力对沙粒的吹扬和搬运，提高沙土的稳定性和保水性，达到固定流沙、防治沙害，进而改良和治理荒漠化土地的目的。化学固沙与生物固沙、工程固沙相比有其自身的优势，化学固沙技术施工简单、成本低、见效快，可迅速改良荒漠化土地，为植物生长创造良好的水土条件。

化学固沙按照化学材料的组成主要有以下四大类：水泥浆、水玻璃类、石油产品类和高分子聚合物高吸水树脂类。高分子聚合物高吸水树脂类固沙材料是当今化学固沙材料的研究热点之一，用它来治理流沙，能使分散的无结构沙粒聚合成大的富有一定弹性、不易破碎的稳定体，从而达到稳定沙丘的目的。其固沙效果比其他普通化学材料均较为显著和稳定。但是吸水性较好的高分子固沙材料，往往固沙强度不够，综合性能较差。

聚乙烯醇是一种重要的水溶性聚合物，其力学性能优良。环氧树脂具有良好的化学稳定性、黏接性和加工性，但其最大的弱点是固化后质脆、耐冲击性较差并容易开裂。聚氨酯是一类含极性氨基甲酸酯重复链段的高分子化合物，具有耐磨、耐高温、耐腐蚀、加工性能好等优异性能。以聚氨酯作为一种组分与环氧树脂混合，可形成性能优异的互穿聚合物网络材料。

纳米粒子由于具有量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面与界面效应等特点而在聚合物改性领域得到了广泛应用。研究表明纳米二氧化硅与聚合物分子链之间会形成缠结结构，从而对聚合物的性能产生明显影响。但是目前尚未见有纳米二氧化硅改性聚乙烯醇-环氧树脂-聚氨酯三元互穿聚合物网络的报道，更没有原位聚合形成该材料用做化学固沙剂的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种综合性能良好、易规模施工的双组份纳米高分子固沙材料。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该固沙材料的固沙方法。

为解决上述问题，本发明所述的双组份纳米高分子固沙材料，其特征在于：该材料由无机纳米颗粒改性的聚乙烯醇-环氧树脂共混物构成的组份A和聚氨酯预聚体构成的组份B组成；其中

所述组份A是指将纳米二氧化硅分散于N,N-二甲基甲酰胺中，加热至80~100℃，在搅拌下向其中加入聚乙烯醇，待聚乙烯醇完全溶解后再向其中依次加入环氧树脂和交联剂DMP30，继续搅拌1~3小时后降至室温即得；所述纳米二氧化硅与所述N,N-二甲基甲酰胺的比例为0.01~0.05kg：100~500mL，所述纳米二氧化硅与所述聚乙烯醇的比例为0.01~0.05kg：0.15~0.25kg，所述纳米二氧化硅与所述环氧树脂的比例为0.01~0.05kg：0.15~0.25kg；所述纳米二氧化硅与所述DMP30的比例为0.01~0.05kg：0.01~0.02kg；

所述组份B是指在N,N-二甲基甲酰胺中加入蓖麻油，加热至40~60℃，在搅拌下加入甲苯-2,4-二异氰酸酯，继续搅拌反应0.5~1.5小时，降至室温即得；所述蓖麻油与所述N,N-二甲基甲酰胺的比例为0.2~0.28kg：100~500mL，所述蓖麻油与所述甲苯-2,4-二异氰酸酯的比例为0.2~0.28kg：0.3~0.42kg。

所述纳米二氧化硅的粒径为20~100纳米。

所述聚乙烯醇的数均相对分子质量为140000~210000。

如上所述的双组份纳米高分子固沙材料的固沙方法，其特征在于：该方法是指以干基计，分别将组份A按0.0208~0.0371 kg/m²、组份B按0.0325~0.0455kg/m²的喷洒量喷洒于流沙表面，使沙面形成3~5毫米厚的固沙结皮即可。