一種水溶性木質(zhì)素磺酸鹽接枝脲醛樹脂固沙劑的合成及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)固沙領(lǐng)域，具體涉及到一種木質(zhì)素磺酸鹽接枝脲醛樹脂抑塵劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]木質(zhì)素是在自然界中大量存在的可再生資源，是僅次于纖維素的世界上第二大含量的有機物，同時又具有可降解無毒等優(yōu)點，被視為良好的綠色環(huán)保型化工原料。制漿造紙所產(chǎn)生的廢液中含有大量的木質(zhì)素磺酸鹽，廢液的排放不僅造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染還產(chǎn)生了大量的資源浪費，將廢液中的木質(zhì)素磺酸鹽有效地回收利用可以為造紙廢液的處理提供一個可行的方向。
[0003]土地沙漠化是我國面臨的一個重要的環(huán)境問題，土地沙漠化對農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境造成了巨大的影響，并且產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟損失。木質(zhì)素磺酸鹽可單獨作為固沙劑使用，但是這種固沙劑所形成的致密層的強度較小，使其使用受到巨大的限制，對木質(zhì)素磺酸鹽進行改性可以解決這些缺點，擴大使用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種木質(zhì)素磺酸鹽接枝脲醛樹脂固沙劑的制備方法。該固沙劑具有無污染，成本低廉，粘結(jié)強度大，以及良好的水溶性等優(yōu)點。
[0005]本發(fā)明涉及該固沙劑的合成方法及數(shù)據(jù)研宄
[0006]本發(fā)明涉及該固沙劑的紅外光譜測試及研宄
[0007]本發(fā)明涉及該固沙劑的熱重分析測試及數(shù)據(jù)研宄
[0008]本發(fā)明涉及該固沙劑的應(yīng)用性能分析及數(shù)據(jù)研宄
[0009]完成上述各項發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0010]本發(fā)明進一步公開所述固沙劑的制備方法，其特征在于:
[0011]在三口瓶中加入35-50ml質(zhì)量分數(shù)為37%的甲醛溶液，5g三聚氰胺及13_20g尿素，采用氫氧化鈉溶液將體系PH值調(diào)為9.0，升溫至70°C進行羥甲基化反應(yīng)。1min后加入第二批量3-8g尿素繼續(xù)反應(yīng)。升溫至90°C，pH調(diào)至10.5-11.5，加入8_15g亞硫酸氫鈉進行磺化反應(yīng)。反應(yīng)90min后，降溫至65-80°C，并將pH調(diào)至4.5-5.5進行縮聚，直至黏度達到所需要求，將pH值調(diào)至7-8，再加入3-20g木質(zhì)素和1.5-5.0g尿素反應(yīng)60min，自然冷卻之后出料得到棕色乳液。
[0012]本發(fā)明公開的固沙劑的合成優(yōu)點在于:
[0013](I)合成過程簡單，重現(xiàn)性好，產(chǎn)率高，反應(yīng)周期短。
[0014](2)合成的固沙劑具有較強的粘結(jié)強度及優(yōu)異的保水性。
[0015]本發(fā)明的紅外光譜測定方法如下:將固沙劑研磨為粉末測定紅外光譜。
[0016]本發(fā)明的掃描電鏡測定方法如下:將固沙劑噴灑到沙粒表面，對表面固結(jié)層進行觀察。
[0017]本發(fā)明的保水性測試方法如下:將固沙劑與沙粒混合注入模具，自然放置，每一小時進行一次稱重，計算質(zhì)量損失率。
[0018]本發(fā)明的抗壓強度測試方法如下:使用壓片機測試沙柱的抗壓強度，沙柱制備方法同保水性測試。
【附圖說明】
[0019]圖1為新型固沙劑、磺化脲醛樹脂以及木質(zhì)素的紅外對比圖
[0020]附圖1的標(biāo)志說明:⑴木質(zhì)素改性脲醛樹脂(2)木質(zhì)素(3)磺化脲醛樹脂
[0021]圖2為固沙劑的熱重及差熱曲線圖
[0022]圖3a為噴灑水的沙堆表面SEM形貌圖
[0023]圖3b為噴灑有固沙劑的沙堆表面SEM形貌圖
[0024]圖4為不同含量固沙劑制成的沙模的壓縮強度曲線
[0025]圖5為噴灑不同濃度固沙劑的沙模在不同時間的保水量曲線
【具體實施方式】
[0026]為了簡單和清楚的目的，本文恰當(dāng)?shù)氖÷粤斯夹g(shù)的描述，以及那些不必要的細節(jié)影響對本技術(shù)方案的描述。本發(fā)明【具體實施方式】不限于下述實施例，不能以下述實施例來限定本發(fā)明的保護范圍。
[0027]實施例1
[0028]在三口瓶中加入35ml質(zhì)量分數(shù)為37%的甲醛溶液，5g三聚氰胺及17g尿素，采用氫氧化鈉溶液將體系pH值調(diào)為9.0，升溫至70°C進行輕甲基化反應(yīng)。1min后加入第二批量5g尿素繼續(xù)反應(yīng)。升溫至90°C，pH調(diào)至11，加入1g亞硫酸氫鈉進行磺化反應(yīng)。反應(yīng)90min后，降溫至80°C，并將pH調(diào)至4.5進行縮聚，直至黏度達到所需要求，將pH值調(diào)回7，再加入5g木質(zhì)素和2.4g尿素反應(yīng)60min，自然冷卻之后出料得到棕色乳液。
[0029]實驗合成乳液具有良好的穩(wěn)定性，在35°C下，將乳液固含量稀釋至5%測得其粘度為3.042ImPa.s?所制得沙柱的抗壓強度為1.042MPa，國際上要求抗壓強度大于IMPa，所以該固沙劑能夠滿足沙漠地區(qū)的風(fēng)沙環(huán)境使用要求。甲醛量不足會使羥甲基化反應(yīng)不充分，影響磺化反應(yīng)，使水溶性降低。
[0030]其中，黏度是在35°C下，用烏氏黏度計測得的結(jié)果，以下黏度測試方法相同。
[0031]實施例2
[0032]在三口瓶中加入42ml質(zhì)量分數(shù)為37%的甲醛溶液，5g三聚氰胺及17g尿素，采用氫氧化鈉溶液將體系pH值調(diào)為9.0，升溫至70°C進行輕甲基化反應(yīng)。1min后加入第二批量5g尿素繼續(xù)反應(yīng)。升溫至90°C，pH調(diào)至11，加入1g亞硫酸氫鈉進行磺化反應(yīng)。反應(yīng)90min后，降溫至80°C，并將pH調(diào)至4.5進行縮聚，直至黏度達到所需要求，將pH值調(diào)回8，再加入5g木質(zhì)素和2.4g尿素反應(yīng)60min，自然冷卻之后出料得到棕色乳液。
[0033]實驗合成乳液具有良好的穩(wěn)定性，在35°C下，將乳液固含量稀釋至5%測得其粘度為3.3248mPa.s?所制得沙柱的抗壓強度為1.628MPa，國際上要求抗壓強度大于IMPa，所以該固沙劑能夠滿足沙漠地區(qū)的風(fēng)沙環(huán)境使用要求。
[0034]實施例3
[0035]在三口瓶中加入50ml質(zhì)量分數(shù)為37%的甲醛溶液，5g三聚氰胺及17g尿素，采用氫氧化鈉溶液將體系pH值調(diào)為9.0，升溫至70°C進行輕甲基化反應(yīng)。1min后加入第二批量5g尿素繼續(xù)反應(yīng)。升溫至90°C，pH調(diào)至11，加入1g亞硫酸氫鈉進行磺化反應(yīng)。反應(yīng)90min后，降溫至80°C，并將pH調(diào)至4.5進行縮聚，直至黏度達到所需要求，將pH值調(diào)回7，再加入5g木質(zhì)素和2.4g尿素反應(yīng)60min，自然冷卻之后出料得到棕色乳液。
[0036]實驗合成乳液具有良好的穩(wěn)定性，在35°C下，將乳液固含量稀釋至5%測得其粘度為3.7158mPa.s?所制得沙柱的抗壓強度為1.843MPa，國際上要求抗壓強度大于IMPa，所以該固沙劑能夠滿足沙漠地區(qū)的風(fēng)沙環(huán)境使用要求。甲醛含量繼續(xù)增加會使黏性在一定程度內(nèi)上升，但是也會產(chǎn)生大量的游離甲醛，對環(huán)境造成較大污染。
[0037]實施例4
[0038]在三口瓶中加入42ml質(zhì)量分數(shù)為37%的甲醛溶液，5g三聚氰胺及13g尿素，采用氫氧化鈉溶液將體系pH值調(diào)為9.0，升溫至70°C進行輕甲基化反應(yīng)。1min后加入第二批量5g尿素繼續(xù)反應(yīng)。升溫至90°C，pH調(diào)至11，加入1g亞硫酸氫鈉進行磺化反應(yīng)。反應(yīng)90min后，降溫至80°C，并將pH調(diào)至5.5進行縮聚，直至黏度達到所需要求，將pH值調(diào)回8，再加入5g木質(zhì)素和2.4g尿素反應(yīng)60min，自然冷卻之后出料得到棕色乳液。
[0039]實驗合成乳液具有良好的穩(wěn)定性，在35°C下，將乳液固含量稀釋至5%測得其粘度為3.8632mPa *s。所制得沙柱的抗壓強度為1.747MPa,國際上要求抗壓強度大于IMPa，所以該固沙劑能夠滿足沙漠地區(qū)的風(fēng)沙環(huán)境使用要求。
[0040]實施例5
[0041]在三口瓶中加入42ml質(zhì)量分數(shù)為37%的甲醛溶液，5g三聚氰胺及20g尿素，采用氫氧化鈉溶液將體系pH值調(diào)為9.0，升溫至70°C進行輕甲基化反應(yīng)。1min后加入第二批量5g尿素繼續(xù)反應(yīng)。升溫至90°C，pH調(diào)至11，加入1g亞硫酸氫鈉進行磺化反應(yīng)。反應(yīng)90min后，降溫至80°C，并將pH調(diào)至5.5進行縮聚，直至黏度達到所需要求，將pH值調(diào)回7，再加入5g木質(zhì)素和2.4g尿素反應(yīng)60min，自然冷卻之后出