專利名稱：一種化學(xué)固沙劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)固沙劑。
背景技術(shù)：
目前已有的固沙技術(shù)分為物理固沙、生物固沙、化學(xué)固沙。已經(jīng)使用的物理固沙方 法有引水拉沙造田和草方格沙障。生物固沙是人工植被，保護或恢復(fù)天然植被固沙，最新 的生物固沙方式是人工藻類結(jié)皮固沙。化學(xué)固沙施工快捷方便，它和生物固沙相結(jié)合可大 大提高植物的成活率。自上世紀(jì)五十年代起，化學(xué)固沙技術(shù)得到快速發(fā)展。到目前為止，已 經(jīng)開發(fā)100多種具有良好效果的化學(xué)固沙劑，但都沒有得到大面積推廣應(yīng)用。化學(xué)固沙劑 按原料性質(zhì)可分為無機膠凝治沙材料與有機膠凝治沙材料兩大類。無機膠凝材料，包括水 硬性和氣硬性；有機膠凝材料，如原油、高分子聚合物如聚乙烯醇等，已有化學(xué)固沙劑沒有 得到大面積推廣，其原因是不能完全滿足以下六個方面1.浸沙能力向沙體滲透0. 5 2cm ；2.化學(xué)固沙劑浸漬后形成凝聚型結(jié)構(gòu)的能力高觸變性、蠕變性、可塑性高，適宜 的堅固性；3.抗風(fēng)化性1 3年的固結(jié)層，在北部地區(qū)，1 2年就足夠了 ；4.沒有毒性和除草性；5.工藝性，應(yīng)當(dāng)便于施工；6.化學(xué)固沙劑的經(jīng)濟性和有效性。聚有機硅氧烷高分子有許多優(yōu)異的化學(xué)、物理和介電性能，已經(jīng)成為用途廣泛的 材料。氯硅烷、烷氧基硅烷等是合成聚有機硅氧烷的原料。烷氧基硅烷為原料合成聚有機 硅氧烷比使用氯硅烷具有一定的優(yōu)勢，例如水解速度可控，反應(yīng)比較溫和等，其預(yù)聚體在低 溫下能快速固化，固化后的樹脂硬度高、耐熱、耐磨、耐輻射、耐水、耐潮、耐大氣老化、低溫 (-500C )不脆化、透明度高、可見光透過率90%以上、無毒。美國專利(US 4231917)公開，以聚有機硅氧烷和不飽和烯烴單體，如苯乙烯、甲 基丙烯酸甲酯、三甲基丙烯腈等，在自由基引發(fā)劑，如二叔丁基過氧化物、偶氮二異丁腈、 過氧化苯甲酰等存在下，進行交聯(lián)反應(yīng)，加入無機填充物，如硅酸鹽水泥、三氧化二鐵、炭 黑等，制備了一種適用于地?zé)峋蜕钣途哪z粘材料；美國專利(US 7312296 B2)公開 了一種末端帶有羥基的聚有機硅氧烷壓敏膠，用于粘接半導(dǎo)體材料；國內(nèi)發(fā)明專利(CN 1100838C)公開了一種有機硅改質(zhì)聚氨酯涂料，該涂料由聚氨酯預(yù)聚體、氨烷基硅烷或硅氧 烷、有機聚硅氧烷增粘劑、含氫硅氧烷、有機溶劑等組成，該涂料在氯鉬酸催化劑存在下可 在150 200°C下固化成膜，對未經(jīng)任何表面處理的硅橡膠有良好的粘接性；國內(nèi)發(fā)明專利 (CN101492308A)公開以水玻璃為膠凝材料，三氯化鋁溶液為固化液，沙子為骨料，制備一種 固沙磚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種化學(xué)固沙劑。一種化學(xué)固沙劑，由有機高分子以及有機硅氧烷預(yù)聚體組成，有機高分子與有機 硅氧烷預(yù)聚體質(zhì)量比為1 100 1 2;其中有機高分子選自聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙 烯酸酯、淀粉中的一種；其中有機硅氧烷預(yù)聚體的結(jié)構(gòu)式為式中T為甲基、乙基、苯基的一種，Z為甲氧基至庚氧基中的一種，η為1至10的整數(shù)?；瘜W(xué)固沙劑與沙子混合后，低溫下能夠快速膠凝固化，固化后的材料具有較高的 剪切強度，且不溶于水。本發(fā)明化學(xué)固沙劑，有機硅氧烷預(yù)聚體的合成采用現(xiàn)有方法，以有機硅氧烷化合 物為原料，在硫酸催化劑存在下，經(jīng)水解和縮合反應(yīng)，合成預(yù)聚體。有機硅氧烷化合物的結(jié) 構(gòu)式為TmSiZ(4_m)，式中T為甲基、乙基、苯基中的一種，Z為甲氧基至庚氧基中的一種，m是 0-3的整數(shù)。本發(fā)明化學(xué)固沙劑的使用方法分別稱取有機高分子與有機硅氧烷預(yù)聚體，以醇 或醇與水的混合物為溶劑，完全溶解后，得到化學(xué)固沙劑溶液；該溶液與沙子攪拌混合，常 壓下壓模成型，在室溫或高于室溫下，有機硅氧烷預(yù)聚體進行交聯(lián)反應(yīng)，合成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚 有機硅氧烷高分子。其中有機硅氧烷預(yù)聚體和溶劑的質(zhì)量比為1 1 1 12。本發(fā)明的化學(xué)固沙劑可以使用在沙漠中，典型的諸如青藏鐵路及高速公路沿線。 為了快速簡捷地建立防風(fēng)防沙墻，可以直接使用沙子為原料，采用本發(fā)明的化學(xué)固沙劑溶 液，經(jīng)膠凝固化反應(yīng)后，制備塊狀材料，該材料不僅具有較高的剪切強度，而且具有較好的 抗水性。實施例1 18. 95克(0. Ilmol)甲基三乙氧基硅烷，4. 87克(0. 27mol)蒸餾水，0.02克濃鹽酸 混合后加入到100毫升三頸燒瓶中，三頸燒瓶裝有溫度計，回流冷凝管，磁子攪拌。在75°C 的條件下，回流反應(yīng)2小時。合成預(yù)聚體I，得到白色粘稠液體9. 2克，MS (1. 53X 108ev)m/ e(int(% ) :447. 5(8) ；417. 6(20) ；387. 7(48) ；357. 6(14) ；283. 5(100) ；253. 5(55)。預(yù)聚體I溶解在乙醇中，得到40毫升溶液。0. 1克聚乙烯醇PVA20-88溶解在40毫 升水中。分別將這兩種溶液各10毫升和98克的沙子混合，壓模成型。在110°C烘干固化后， 分別施加50kPa，100kPa，150kPa，200kPa共四級正應(yīng)力，通過正應(yīng)力 剪應(yīng)力的試驗曲線 求得粘聚力為168. 4kPa(當(dāng)剪應(yīng)力值為零時的正應(yīng)力值就是粘聚力)，內(nèi)摩擦角為43. 7°。實施例2 17. 82克(0. Imol)甲基三乙氧基硅烷，4. 52克(0. 25mol)蒸餾水和40微升12% 的鹽酸混合后加入滴液漏斗中。當(dāng)溫度為44°C時，開始滴加酸和水的混合物，5分鐘內(nèi)滴加 完畢。升溫到75°C，回流反應(yīng)4小時。將反應(yīng)后的混合物用乙醚萃取，水洗至中性。將有機 相用無水硫酸鈉干燥過夜，過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，合成了預(yù)聚體II，得到白色粘稠液體8. 71克。
8. 71克預(yù)聚體II溶解在一定量的乙醇中，得到40毫升溶液。0. 2克聚乙烯醇 PVA20-88溶解在40毫升水中。分別將這兩種溶液各10毫升和98克的沙子混合，壓模成 型，制備了 4個試樣。在110°C干燥固化。通過正應(yīng)力 剪應(yīng)力的試驗曲線求得粘聚力為 81.2kPa，內(nèi)摩擦角為22. 0°。實施例3 按照實施例2的合成方法，合成有機硅氧烷預(yù)聚體，按照不同比例取有機硅氧烷 預(yù)聚體和聚乙烯醇，并按照實施例2的方法制備沙樣。測試沙樣的抗壓強度值，通過正應(yīng) 力 剪應(yīng)力的試驗曲線，分別求得粘聚力和內(nèi)摩擦角?？辜魪姸仍囼灲Y(jié)果如表1所示。表1不同配比固沙劑所做沙樣的抗剪強度試驗結(jié)果
權(quán)利要求
1. 一種化學(xué)固沙劑，由有機高分子以及有機硅氧烷預(yù)聚體組成，有機高分子與有機硅 氧烷預(yù)聚體質(zhì)量比為1 100 1 2 ；其中有機高分子選自聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯 酸酯、淀粉中的一種；其中有機硅氧烷預(yù)聚體的結(jié)構(gòu)式為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學(xué)固沙劑。固沙劑由有機高分子以及有機硅氧烷預(yù)聚體組成，與沙子混合后，低溫下能夠快速膠凝固化，固化后的材料具有較高的剪切強度，且不溶于水。
文檔編號C09K17/38GK102093897SQ20091011768
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者曲建軍, 王來來, 趙水俠 申請人:中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所