[发明专利]聚乙烯醇水溶液冻凝固沙

说明书

所属技术领域

本发明是一种用高分子化学材料固沙的技术，由于具有良好的保水保肥效果，对植物无毒副作用，可用于沙漠种植牧草和农作物的沙地处理。

背景技术

聚乙烯醇是含有大量的极性基团(-OH)的聚合物，其分子链结构对称规整，具有良好的成膜性、黏结力和乳化性，同时具有一定的生物降解性，是一种环境友好材料。由于聚乙烯醇的耐水、机械性能比较好，是比较理想的治沙材料。而采用其它的固沙材料，以聚丙烯酰胺为例，其单体具有神经毒性，环境友好性远不及聚乙烯醇。

聚乙烯醇传统的治沙方式是将聚乙烯醇水溶液喷洒到沙地，水分蒸发后使沙粒粘结成固结层，实现固沙的目的。但存在聚乙烯醇用量偏高，成本较高；沙地的固结层中聚合物分布不均匀(随着水分的挥发，聚合物被带到表层)；表层浓度高影响了沙地的吸水性等问题。

发明内容

对聚乙烯醇水溶液进行冷冻，分子链在冰相中运行困难，使得分子链间彼此接触的部分能够得到足够的时间来相互作用，以氢键紧密结合，分子间形成了微晶结构，进而形成三维网络结构的聚乙烯醇水凝胶，力学强度得到明显增强。

本发明将形成聚乙烯醇水凝胶的原理应用到固沙方面，采用冬季(在零下15度以下)进行聚乙烯醇水溶液的喷洒作业，水溶液进入沙粒间隙凝结成冰，聚乙烯醇分子链发生物理交联形成三维网络结构，将沙粒有效的包裹在高分子链结成的网中，实现固沙的目的。

由于形成了交联的三维网络，力学强度明显增强，使得聚乙烯醇的使用效率大幅度提高，降低了使用量，减少了固沙成本。解冻后聚乙烯醇以凝胶的形式存在，水分的挥发不会影响固结层中高分子聚合物的分布，整个固结层的力学性能相同，这有利于对沙地进行耕作，形成有利于植物生长的团粒结构，并具有良好的吸水和保水保肥性能。

具体实施方式

本发明采用完全醇解型、较高聚合度的聚乙烯醇作为原料(如PVA2099)，配置成浓度为2％左右的水溶液，(配置浓度需要根据沙粒的平均孔隙率、固沙的目的所需要的强度等因素进行调节)，根据需要的固结层厚度，环境温度(-15度以下)确定喷洒量和喷洒液温度。

下面通过实验对本发明固沙效果进行测试。

1、抗压强度测试：制作直径16mm，厚度5.5mm干燥的固沙圆柱体，在圆柱体上放置重物，达到100Kg，圆柱体保持稳定，其抗压强度可以达到4.5MPa，说明本发明具有较高的抗压强度。

2、保水性能测设：制作直径56mm，厚度5.5mm的固沙圆柱体，干燥后称重(23.5克)，在水中浸泡20分钟，取出控干称重(28.5克)。取同样重量的沙子放入直径为56mm的烧杯中，加入5克水和固沙样品同时放入70摄氏度恒温箱中。30分钟后固沙样减重1.48克，普通沙子减重1.81克；90分钟后固沙样减重3.37克，普通沙子减重3.79克。以此说明本发明提高了沙子的保水效果。

3、柔韧性性：固沙样品在水中浸泡后，部分聚乙烯醇吸水溶胀，使得固沙样品具有一定柔韧性，直径较小的固沙团粒可以受外力任意变形而不使团粒解体。