[发明专利]一种亲水反应型聚氨酯的制备方法及其在修复固沙中的应用

说明书

本发明属于高分子聚氨酯合成技术领域，涉及亲水型聚氨酯的制备方法，尤其涉及一种亲水反应型聚氨酯的制备方法及其在修复固沙中的应用。本发明所公开的制备方法，包括：异氰酸酯在搅拌条件下缓慢加入环氧改性聚醚多元醇EO/PO‑OH，升温至25～180℃反应0.5～10h，继续加入剩余异氰酸酯,于25～180℃，反应0.5～10h，反应结束后，加入溶剂作为稀释剂，所制备的亲水反应型聚氨酯，密封阴凉干燥避光处保存。本发明还公开了所制备的亲水反应型聚氨酯在修复固沙中的应用。本发明操作简易，条件可控；所制得的HRPU具有优良的渗透性，可完全分散于水相中，固化速率可控，以浓度调节与水的反应速率，应用于藏北退化草原的植被恢复过程操作简便，具有较高的实用和推广价值。

技术领域

本发明属于高分子聚氨酯合成技术领域，涉及亲水型聚氨酯的制备方法，尤其涉及一种亲水反应型聚氨酯的制备方法及其在修复固沙中的应用。

背景技术

藏北草原位于高海拔极寒地区，生态极其脆弱，随着人类活动，例如放牧等压力的增强，严重影响该地区的生态环境并制约经济的发展。近年来草地不同程度的退化、甚至沙化现象，对当地生态安全构成严重威胁。如何实现或者选用何种措施实现草原退化—微沙化—退化加重—沙化加重这种恶性循环的终止和良性恢复，是值得挑战和有意义的课题。高寒草原植被的恢复是改善退化-沙化现象的有效方法，而沙化土壤的固定是植被恢复的关键因素之一。工程和生物措施是目前常见的固土方法。藏北草原地处高海拔高寒的特殊环境，工程措施操作难及高耗费等原因难以在藏北地区全面开展；而生物措施在气候环境极其恶劣的藏北高原存在植物难以存活的问题。因此，高效沙化土壤固定措施对藏北退化草原的恢复具有重要意义。

材料措施在沙土固定应用中，是指将无机、有机或无机-有机复合材料喷洒于沙土表面形成覆盖层或渗入表层沙土中，利用黏结作用形成固结层，起到固土的效果。20 世纪50 年代以来，我国开始对土地沙化进行研究和治理，1956 年开始研究化学固沙。先后试验了水玻璃液态高效复合材料、聚乙烯醇、聚乙烯酸酯、聚丙烯酰胺乳化沥青及乳化原油等固沙剂。由于操作工艺复杂、成本较高，部分材料稀缺，效果欠佳、环境污染等因素，化学固沙剂的发展受到严重制约。近年来，有机高分子材料应用于水土保持以及荒漠化治理的研究取得长足进步。

2001年兰州大学研制开发出了新型高分子SH 固化材料，其为水溶性高分子材料，凝胶时间易于控制，遇水可无限稀释（王银梅, 谌文武, 韩文峰, SH固沙机理的微观探讨,岩土力学, 2005, 26(4):650-654.）。但此种高分子化学固沙剂研究未涉及固结后的疏水性能，因此所形成固结体在降雨条件下的稳定性得不到保障。

近年来，国内引进日本等先进国家有机高分子复合材料（W-OH）（Zhiren Wu,Weimin Gao, Zhishen Wu et.al, Synthesis and characterization of a novelchemical sand-fixing material of hydrophilic polyurethane. Journal of theJapan Society of Material Science, 2011, 60 (7): 674-679.），在沙漠化等生态脆弱领域植生应用中取得较好成果。江苏艾特克环境工程研究院有限公司与日本东海大学，通过国际科技合作项目“荒漠化防治环境友好型材料及其生态修复技术合作研究”，引进W-OH复合材料，应用于荒漠化治理，在沙洲绿化方面取得较好成果，表明聚氨酯材料在荒漠化固沙-植生中具有较大推广空间（梁止水，杨才千，吴智仁, W-OH 与砒砂岩固结体力学性能研究, 人民黄河, 2016, 38 (6): 30-34.）。此材料所应用的区域为沙漠地带，沙粒颗粒大小固定，W-OH材料易于渗透，固化，并非藏北退化草原的沙土混合土样；黄河水利科学研究院在砒砂岩区开展国家科技支撑计划项目“黄河中游砒砂岩区抗蚀促生技术集成与示范”，将W-OH复合材料应用砒砂岩地区的边坡稳定治理，取得了较好的示范成果（高卫民，吴智仁，吴智深，杨才千, 荒漠化防治新材料W-OH的力学性能研究, 水土保持学报, 2010, 24(5):1-5.）。