一種固沙劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及化學固沙技術領域，具體的，涉及一種固沙劑及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 沙漠化的治理途徑主要有三種：植物固沙、物理或機械固沙、化學固沙。
[0003] 化學固沙是在易造成沙害的沙漠周邊區域和穿越沙漠地區的公路、鐵路以及容易 被沙害覆蓋的文物保護區外，噴灑化學粘結材料，把松散的沙粒粘結起來，形成固結層，防 止風力對沙粒的吹揚和迀移，起到固定流沙的作用。我國自20世紀80年代起，就展開了一 系列化學固沙的研究工作，采用的固沙材料主要有硅酸鈉、聚丙酰胺、木質素和木質素磺酸 鹽、醋酸乙烯酯等。在長期應用中發現，很多化學固沙材料存在滲透性差、膠結不均勻、固結 層強度低、固結層耐久性差等缺點。
[0004] 因此有必要開發一種滲透性好、固結強度高、耐久性好的化學固沙劑。
【發明內容】
[0005] 為此，本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的缺陷，提供一種滲透性好、固 結強度高、耐久性好的化學固沙劑。
[0006] 本發明提供了一種固沙劑的制備方法，其中，該方法包括以下步驟：將聚合醇、稀 釋劑、水和催化劑進行第一接觸，獲得預聚體，再使預聚體與異氰酸酯化合物進行第二接 觸。
[0007] 優選的，相對于100重量份的水，稀釋劑的添加量為80-150重量份；異氰酸酯化合 物的添加量為40-100重量份；聚合醇的添加量為100-200重量份；催化劑的添加量為1-5 重量份。
[0008] 本發明還提供了一種固沙劑，其中，所述固沙劑是按照本發明所提供的方法制備 的。
[0009] 本發明還提供了所述的固沙劑在化學固沙領域的應用。
[0010] 本發明所提供的固沙劑及其制備方法和應用，解決了現有固沙劑存在的缺陷，提 供了一種制備方法簡單，產品流動性好，固結強度高、粘結性好、耐強風、耐高溫且固結時間 可調的化學固沙劑。
【具體實施方式】
[0011] 本發明提供了許多可應用的創造性概念，該創造性概念可大量的體現于具體的上 下文中。在下述本發明的實施方式中描述的具體的實施例僅作為本發明的具體實現方式的 示例性說明，而不構成對本發明范圍的限制。
[0012] 本發明提供了一種固沙劑的制備方法，其中，該方法包括以下步驟：將聚合醇、稀 釋劑、水和催化劑進行第一接觸，獲得預聚體，再使預聚體與異氰酸酯化合物進行第二接 觸。
[0013] 在本發明所提供的方法中，對于所述第一接觸和第二接觸的方法沒有特別的限 制，只要能夠使得各種物料充分的混合均勻即可。優選的情況下，可以采用攪拌15-25分鐘 的方式使得參加第一接觸的各個物料混合均勻，可以采用攪拌5-15分鐘的方式使得參加 第二接觸的各個物料混合均勻。
[0014] 在獲得所述預聚體后，優選在0. 5h內加入異氰酸酯化合物進行第二接觸。
[0015] 本發明所提供的方法中，各個操作步驟均是在常溫常壓的條件下進行的。
[0016] 在本發明所提供的方法中，相對于100重量份的水，稀釋劑的添加量為80-150重 量份；異氰酸酯化合物的添加量為40-100重量份；聚合醇的添加量為100-200重量份；催 化劑的添加量為1-5重量份；優選的，相對于100重量份的水，稀釋劑的添加量為100-120 重量份；異氰酸酯化合物的添加量為50-80重量份；聚合醇的添加量為140-180重量份；催 化劑的添加量為2-4重量份。
[0017] 在本發明所提供的方法中，所述異氰酸酯化合物選自甲苯二異氰酸酯、二苯基甲 烷二異氰酸酯、多苯基多亞甲基多異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯 和對苯二異氰酸酯中的一種或幾種。
[0018] 優選的，所述異氰酸酯化合物甲苯二異氰酸酯和苯二亞甲基二異氰酸酯的組合， 或者可以為多亞甲基多異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯。
[0019] 其中，當所述異氰酸酯化合物為甲苯二異氰酸酯和苯二亞甲基二異氰酸酯的組合 時，二者的重量比優選為7:10。
[0020] 當所述異氰酸酯化合物為多亞甲基多異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯和六亞甲 基二異氰酸酯時，三者的重量比優選為5 :2 :7。
[0021] 在本發明所述的方法中，所述聚合醇為聚乙二醇和/或聚乙二醇單甲醚，二者的 重量比為1:1 _2。
[0022] 在本發明所提供的方法中，述稀釋劑為乙二醇或醋酸丁酯。
[0023] 在本發明中，所使用的催化劑為叔胺類催化劑，具體的，催化劑選自由三乙胺、三 亞乙基二胺、甲基二乙醇胺、N-甲基嗎啡啉和N，N-甲基二環乙基氨所組成的組中的一種或 多種。
[0024] 最為優選的，所述叔胺類催化劑為三乙胺和三亞乙基二胺的組合。
[0025] 本發明還提供了一種固沙劑，其中，所述固沙劑是按照本發明所述的方法制備的。
[0026] 本發明的一個方面還包括所述的固沙劑在化學固沙領域的應用。
[0027] 本發明所提供的固沙劑可以應用于農業、林業、建筑業、環保等領域的固沙作業 中。
[0028] 本發明對所述固沙劑的使用方法沒有特別的限制，可以按照本領域常規的化學固 沙劑使用方法進行。例如可以將本發明所提供的固沙劑噴灑在砂層表面，噴灑的量一般為 每平方米0. 1-0. 2kg。在噴灑后固沙劑從砂層表面滲入一定的深度，待其固化后可以形成固 化砂層，該固化砂層能夠隔離流動沙與風的接觸，起到固沙的作用。
[0029] 下面通過實施例更詳細地描述本發明。
[0030] 在以下實施例中，異氰酸酯化合物購自上海聯恒異氰酸酯有限公司。
[0031] 以下實施例中，
[0032] 凝固時間測定：將產品浸透沙層（將沙子置于維卡儀圓環內，裝滿）測定完全凝固 所用的時間。
[0033] 固結體強度通過制成長寬高均為40mm的立方體試件，用JSE-300型壓力試驗機 進行測試。
[0034] 粘度通過ZNN-D6B型電動六速粘度計測得。
[0035] 實施例1-9
[0036] 實施例1-9用于說明本發明所提供的固沙劑的制備方法。
[0037] 按照表1列出的組分含量，制備固沙劑。
[0038] 在混合釜中，加入聚合醇、稀釋劑、水、催化劑，25 °C下攪拌20min，混合均勻后得到 預聚體，再向預聚體中加入異氰酸酯化合物，25°C下攪拌10分鐘，混合均勻后得到固沙劑 廣品。
[0039] 表 1
[0040]
[0041 ] 實施例1-9中，各組分的具體選擇如下：
[0042] 實施例1-5中各組分的選擇如下：稀釋劑（乙二醇或醋酸丁酯），異氰酸酯化合物 (甲苯二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯的重量比為1 :1)，聚合醇為（聚乙二醇和聚乙二 醇單甲醚的重量比為1 :1)，催化劑（N，N-甲基二環己基氨）。
[0043] 實施例6
[0044] 按照實施例1的方法制備固沙劑，不同的是，稀釋劑由乙二醇和醋酸丁酯按照1 :1 的重量比混合組成。
[0045] 實施例7
[0046] 按照實施例1的方法制備固沙劑，不同的是，異氰酸酯化合物由多苯基多亞甲基 多異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯按照25 :9 :34的重量比組成。
[0047] 實施例8
[0048] 按照實施例1的方法制備固沙劑，不同的是，所使用的聚合醇為聚酯聚合醇。
[0049] 實施例9
[0050] 按照實施例1的方法制備固沙劑，不同的是，所使用的催化劑為三亞乙基二胺和 N-甲基嗎啡啉按照重量比1 :2組合獲得的。
[0051] 對比例1
[0052] 將200克聚乙烯醇PVA20-88溶解在2升水中，獲得固沙劑10。
[0053] 測試實施例1
[0054] 固化時間、固結體抗壓強度根據JC/T2041-2010中規定的方法測試，粘度根據GB/ T2794-1995中規定的方法測試。
[0055] 本測試實施例測定固沙劑1-10的固化時間、固結體強度、粘度。
[0056]表2
[0057]
[0058] 應該注意的是，上述實施例對本發明進行說明而不是對本發明進行限制，并且本 領域技術人員在不脫離所附權利要求的范圍的情況下可設計出替換實施例。在權利要求 中，不應將位于括號之間的任何參考符號構造成對權利要求的限制。單詞"包含"不排除存 在未列在權利要求中的元件或步驟。單詞第一、第二以及第三等的使用不表示任何順序，可 將這些單詞解釋為名稱。
【主權項】
1. 一種固沙劑的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：將聚合醇、稀釋劑、水 和催化劑進行第一接觸，獲得預聚體，再使預聚體與異氰酸酯化合物進行第二接觸。2. 根據權利要求1所述的制備方法，其中，相對于100重量份的水，稀釋劑的添加量為 80-150重量份；異氰酸酯化合物的添加量為40-100重量份；聚合醇的添加量為100-200重 量份；催化劑的添加量為1-5重量份。3. 根據權利要求2所述的制備方法，其中，相對于100重量份的水，稀釋劑的添加量為 100-120重量份；異氰酸酯化合物的添加量為50-80重量份；聚合醇的添加量為140-180重 量份；催化劑的添加量為2-4重量份。4. 根據權利要求1-3中任意一項所述的制備方法，其中，所述異氰酸酯化合物選自甲 苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、多苯基多亞甲基多異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸 酯、六亞甲基二異氰酸酯和對苯二異氰酸酯中的一種或幾種。5. 根據權利要求1-3中任意一項所述的制備方法，其中，所述聚合醇為聚乙二醇和/或 聚乙二醇單甲醚。6. 根據權利要求1-3中任意一項所述的制備方法，其中，所述稀釋劑為乙二醇或醋酸 丁酯。7. 根據權利要求1-3中任意一項所述的制備方法，其中，所述催化劑為叔胺類催化劑。8. 根據權利要求7所述的制備方法，其中，催化劑選自由三乙胺、三亞乙基二胺、甲基 二乙醇胺、N-甲基嗎啡啉和N，N-甲基二環乙基氨所組成的組中的一種或多種。9. 一種固沙劑，其特征在于，所述固沙劑是按照權利要求1-8中任意一項所述的方法 制備的。10. 權利要求9所述的固沙劑在化學固沙領域的應用。
【專利摘要】本發明公開了一種固沙劑及其制備方法和應用，其中，所述固沙劑的制備方法包括以下步驟：將聚合醇、稀釋劑、水和催化劑進行第一接觸，獲得預聚體，再使預聚體與異氰酸酯化合物進行第二接觸。本發明所提供的固沙劑及其制備方法和應用，解決了現有固沙劑存在的缺陷，提供了一種制備方法簡單，產品流動性好，固結強度高、粘結性好、耐強風、耐高溫且固結時間可調的化學固沙劑。
【IPC分類】C08G18/67, C08G18/42, C09K17/30, C08G18/73, C08G18/48
【公開號】CN105175677
【申請號】
【發明人】葉長文, 陳禮儀, 王勝, 李之軍, 袁進科, 霍宇翔, 袁學武, 韋猛
【申請人】成都理工大學
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2014年8月4日