[发明专利]一种水溶性高分子固沙剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学固沙领域，具体涉及到一种水溶性高分子固沙剂的制备方法。

背景技术

随着我国工业，农业、采矿业等的迅猛发展，推动了我国的经济发展，同时在发展的过程中，还会带来大量的粉尘污染和土壤的沙漠化。近年来，我国一直十分重视粉尘污染和土壤沙漠化的治理，取得了一定的进展。使得局部区域的土地沙漠化得到了遏制，风沙区的生态环境得到了改善。但是还有大量的沙漠化土壤需要治理，矿区、城市建筑工地、码头料堆等会产生大量的粉尘污染，给人们的身体健康造成了很大的危害。固沙技术主要包括机械工程固沙、植物固沙、化学固沙和综合固沙。其中，化学固沙由于其施工简单方便，固沙周期短，具有良好的发展前景。目前我国主要是采用机械固沙-化学固沙-植物固沙相结合的方法进行治理，在治理过程中，化学固沙材料的选择是固沙过程的十分重要的部分。本专利研制了一种成本较低、具有良好的固沙抑尘效果的化学固沙抑尘剂。它的研制及应用将会产生良好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明提供了一种水溶性高分子固沙抑尘剂（VAc-MA聚合物）及其制备方法，该固沙抑尘剂具有自然条件无环境污染、粘结强度大、亲水保水性能优良、耐水蚀和风蚀、抗冻耐温等特点，制备工艺简单，使用方便，生产成本较低。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

一种水溶性高分子固沙剂制备方法，以醋酸乙烯酯（VAc）和丙烯酸甲酯（MA）为主单体，丙烯酸（AA）和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）为功能单体，以过硫酸铵(APS)为引发剂，十二烷基硫酸钠（SDBS）和OP–10为复合乳化剂，以水为分散介质，不使用有机溶剂，通过乳液聚合法，得到共聚固沙抑尘剂，具体包括以下步骤，所有物质均为质量份数：

（1）预乳化

取10-50份去离子水、1.8-2.1份复合乳化剂、1.2份丙烯酸、0.45-0.6份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、7.5份主单体混合液，加入反应器中，升温至60-65℃，反应30-40min，进行预乳化，得到种子单体溶液；用20份水溶解0.1 8-0.30份的过硫酸铵，得到过硫酸铵溶液；

（2）引发

待步骤（1）预乳化结束后，向反应器中加入过硫酸铵溶液5份，引发种子单体反应。

（3）聚合

待步骤（2）无回流时，再升温至60-90℃，分别滴加剩余的过硫酸铵溶液和22.5份主单体混合液，保持引发剂与单体混合物同步滴完，然后升温至85℃保温1小时，自然冷却至室温出料，得固沙抑尘剂乳液。

上述主单体中，醋酸乙烯酯（VAc）和丙烯酸甲酯（MA）的质量比为1-7:1，优选比优选5-7：3，更优选5:3；复合乳化剂中，十二烷基硫酸钠（SDBS）和OP-10的质量比优选1:2，  2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸优选0.45份，步骤（1）中的水优选20份，过硫酸铵优选0.24份。

上述方法所合成的醋酸乙烯酯-丙烯酸甲酯共聚乳液，即本发明的固沙抑尘剂乳液，是一种水溶性的高分子聚合物。用水稀释后可以直接作为固沙抑尘剂使用。采用种子乳液聚合方法，对聚合反应的单体配比、引发剂用量、乳化剂用量及内比等实验条件进行了优化，得出了较优的工艺合成路线，表征了固沙抑尘剂的物化性质，并对其应用性能进行了测试。

（1）固结层电镜表征

由喷洒水的沙堆表层SEM照片（可参见图1）和喷洒固沙抑尘剂的沙堆表层SEM照片（可参见图2）可以看出，喷洒水的沙粒排布比较松散；喷洒固沙抑尘剂的沙堆表层，固沙抑尘剂与沙粒紧紧的粘合在一起，形成网状结构，能够有效的防止风蚀，起到了很好的固沙抑尘效果。

（2）固沙抑尘剂的保水性

将本发明的高分子固沙抑尘剂用水稀释到固含量分别为0%（相当于纯水）、1%、2%、3%、4%、5.5%、7%、10%的乳液，用喷雾器均匀喷洒在沙堆表面（用量1L/m²），自然干燥，称重。在沙堆表面喷洒相同量的水，模拟自然条件，将沙堆置于自然条件下，根据质量损失率测定其保水性能。

实验结果表明，喷水的沙堆在13小时后完全失水，喷洒固沙抑尘剂的沙堆其保水性能较好。随着固含量的增加，保水性越来越好。在实际应用中，喷洒了固沙抑尘剂的沙面由于具有良好的保水性，可以提供植物所需的水分，起到固沙、治沙的效果。

（3）沙模的抗风蚀性

喷洒水的沙堆，其固结层较为松软，采用模拟强风并近距离吹扫沙堆表面，10min后沙堆表面固结层被破坏。同样条件下，喷洒固沙抑尘剂的沙堆表面固结层未被破坏。

本发明的优点：