本發(fā)明公開了一種化學(xué)固沙劑的制備方法，屬于環(huán)境治理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
固沙的方法有三種，即機(jī)械固沙、植物固沙和化學(xué)固沙。機(jī)械固沙如設(shè)置沙障、草方格等，見效快，但投入較大，不適合大范圍使用；植物固沙：主要是在沙漠的邊緣或腹地種植防護(hù)林或者在沙面上進(jìn)行植物結(jié)皮，降低沙漠的風(fēng)速，防止沙漠起沙，進(jìn)而達(dá)到固沙的目的，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力；化學(xué)固沙是三者中使用效果好、較便捷的一種方法，它是利用固沙劑在沙面形成一種不透性的薄膜，進(jìn)而起到沙面固定的作用。
目前常用的固沙劑為聚氨酯型固沙劑，它是一種帶有活性異氰酸基（-nco）的預(yù)聚體，當(dāng)固沙劑與水按一定的比例稀釋，噴灑在撒播植被草種的砂土層上后，聚氨酯預(yù)聚體將與水快速反應(yīng)，形成高分子聚合物。這種高分子聚合物便會(huì)填充土中孔隙及包裹土顆粒，從而在土顆粒和固沙劑之間形成物理的或化學(xué)的聯(lián)系，同時(shí)通過高分子自身的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，充分利用高分子末端大量的活性羥基或羧基等官能團(tuán)，與土顆粒表面基團(tuán)發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，將土顆粒粘結(jié)成網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)整體，在表面形成一定厚度的固化層。但該類固沙劑抗沖刷能力弱，保水性和抗?jié)B能力差，使用后固化層厚度薄強(qiáng)度低，導(dǎo)致作用持久性降低，固沙效果不佳。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對(duì)現(xiàn)有的固沙劑存在保水性和固沙能力差的問題，提供了一種化學(xué)固沙劑的制備方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：
（1）將衣康酸、丙烯酸和無水乙醇加入到燒瓶中，再加入引發(fā)劑，攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，將燒瓶中的物料旋蒸濃縮，得到含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液；
（2）將含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液與二氯亞砜反應(yīng)，得到產(chǎn)物，將產(chǎn)物旋蒸至干，得到含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物，將含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%氫氧化鈉溶液和氨基胍攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束，再加入無水乙醇混合、靜置分層，得到上層液，將上層液噴霧干燥，得到含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物；
（3）將高嶺土、氧化鈣、聚乙烯醇混合粉碎、過篩，得到混合粉末；
（4）將蜘蛛絲、混合粉末、含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物混合即可得到化學(xué)固沙劑。
步驟（1）所述的含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液的制備步驟為：將40～50g衣康酸、15～20g丙烯酸和200～300ml無水乙醇加入到燒瓶中，再加入0.1～0.3g引發(fā)劑，于溫度為60～70℃，攪拌反應(yīng)2～3h，反應(yīng)結(jié)束后，將燒瓶中的物料旋蒸濃縮，得到含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液。
所述的引發(fā)劑為過硫酸銨、過氧化二異苯丙、過氧化苯甲酰中的一種或幾種。
步驟（2）所述的含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物的制備步驟為：將含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液與200～300ml二氯亞砜，于溫度為80～90℃，攪拌反應(yīng)1～2h，得到產(chǎn)物，將產(chǎn)物旋蒸至干，得到含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物。
步驟（2）所述的含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物的制備步驟為：將含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物、200～300ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%氫氧化鈉溶液和15～20g氨基胍攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束，再加入200～300ml無水乙醇混合、靜置分層，得到上層液，將上層液噴霧干燥，得到含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物。
步驟（3）所述的混合粉末的制備步驟為：將200～300g高嶺土、60～80g氧化鈣和15～20g聚乙烯醇粉碎、過篩，得到混合粉末。
步驟（4）所述的化學(xué)固沙劑的制備步驟為：按重量份數(shù)計(jì)，稱取20～30份蜘蛛絲、15～20份混合粉末、30～40份含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物攪拌混合5～10min，得到化學(xué)固沙劑。
本發(fā)明的有益效果是：
（1）本發(fā)明以含有羧基的衣康酸和丙烯酸為單體進(jìn)行聚合，得到含有多個(gè)羧基基團(tuán)的聚合物，衣康酸丙烯酸共聚物中的羧基為親水性基團(tuán)，可使聚合物具有保水性，然后用二氯亞砜與部分羧基反應(yīng)生成酰氯基團(tuán)，酰氯基團(tuán)與氨基胍的氨基反應(yīng)，得到含有氨基和羧基的聚合物，從而引入更多的親水性基團(tuán)，使聚合物具有更強(qiáng)的保水性，且聚合物中的親水基團(tuán)可與沙粒表面的si-oh、ca2+、mg2+等通過交聯(lián)作用、吸附作用等物理化學(xué)作用使相鄰的松散細(xì)沙顆粒由高分子鏈相互聯(lián)接，進(jìn)而達(dá)到固沙的作用；
（2）高嶺土中的氧化鋁在氧化鈣作用下可與沙粒表面的si-oh通過交聯(lián)作用形成凝膠狀高聚物，可在沙粒表面形成固化層，從而達(dá)到固沙的目的；
（3）蜘蛛絲具有高粘結(jié)性能，可將表面的沙粒粘結(jié)在一起，進(jìn)一步增強(qiáng)固沙效果。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所需原料有：衣康酸、丙烯酸、無水乙醇、二氯亞砜、15%氫氧化鈉溶液、氨基胍、高嶺土、氧化鈣、聚乙烯醇、蜘蛛絲、高嶺土、引發(fā)劑。
稱取40～50g衣康酸、15～20g丙烯酸和200～300ml無水乙醇加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為60～70℃，再向燒瓶中加入0.1～0.3g引發(fā)劑，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)2～3h，以衣康酸和丙烯酸為單體進(jìn)行聚合生成含有羧基的聚合物，待反應(yīng)結(jié)束后，將燒瓶中的物料置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮30～40min，得到含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液，將含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液置于燒瓶中，再向燒瓶中加入200～300ml二氯亞砜，并將燒瓶移入恒溫?cái)?shù)顯磁力攪拌器中，于溫度為80～90℃，轉(zhuǎn)速為300～400r/min條件下攪拌反應(yīng)1～2h，衣康酸丙烯酸共聚物的羧基與二氯亞砜反應(yīng)可形成酰氯，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮至干，得到含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物，將含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物、200～300ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%氫氧化鈉溶液和15～20g氨基胍加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為105～115℃，攪拌反應(yīng)2～3h，衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的酰氯基團(tuán)與氨基胍的氨基發(fā)生縮合反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束，再向燒瓶中加入200～300ml無水乙醇，攪拌混合3～5min后，靜置分層，得到上層液，將上層液進(jìn)行噴霧干燥，得到含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物，同時(shí)依次稱取200～300g高嶺土、60～80g氧化鈣和15～20g聚乙烯醇加入到粉碎機(jī)中粉碎，過80～100目篩，得到含有高嶺土、氧化鈣和聚乙烯醇的混合粉末，高嶺土中的氧化鋁在堿性條件下可與沙粒表面的si-oh基團(tuán)通過交聯(lián)作用于沙粒，使沙粒聯(lián)接成為一個(gè)整體，最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取20～30份蜘蛛絲、15～20份含有高嶺土、氧化鈣和聚乙烯醇的混合粉末、30～40份含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物加入到燒杯中，攪拌混合5～10min，得到化學(xué)固沙劑。
所述的引發(fā)劑為過硫酸銨、過氧化二異苯丙、過氧化苯甲酰中的一種或幾種。
實(shí)例1
稱取40g衣康酸、15g丙烯酸和200ml無水乙醇加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為60℃，再向燒瓶中加入0.1g過硫酸銨，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)2h，待反應(yīng)結(jié)束后，將燒瓶中的物料置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮30min，得到含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液，將含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液置于燒瓶中，再向燒瓶中加入200ml二氯亞砜，并將燒瓶移入恒溫?cái)?shù)顯磁力攪拌器中，于溫度為80℃，轉(zhuǎn)速為300r/min條件下攪拌反應(yīng)1h，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮至干，得到含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物，將含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物、200ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%氫氧化鈉溶液和15g氨基胍加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為105℃，攪拌反應(yīng)2h，待反應(yīng)結(jié)束，再向燒瓶中加入200ml無水乙醇，攪拌混合3min后，靜置分層，得到上層液，將上層液進(jìn)行噴霧干燥，得到含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物，同時(shí)依次稱取200g高嶺土、60g氧化鈣和15g聚乙烯醇加入到粉碎機(jī)中粉碎，過80目篩，得到含有高嶺土、氧化鈣和聚乙烯醇的混合粉末，最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取20份蜘蛛絲、15份含有高嶺土、氧化鈣和聚乙烯醇的混合粉末、30份含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物加入到燒杯中，攪拌混合5min，得到化學(xué)固沙劑。
實(shí)例2
稱取50g衣康酸、20g丙烯酸和300ml無水乙醇加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為70℃，再向燒瓶中加入0.3g過氧化二異苯丙，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)3h，待反應(yīng)結(jié)束后，將燒瓶中的物料置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮40min，得到含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液，將含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液置于燒瓶中，再向燒瓶中加入300ml二氯亞砜，并將燒瓶移入恒溫?cái)?shù)顯磁力攪拌器中，于溫度為90℃，轉(zhuǎn)速為400r/min條件下攪拌反應(yīng)2h，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮至干，得到含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物，將含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物、300ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%氫氧化鈉溶液和20g氨基胍加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為115℃，攪拌反應(yīng)3h，待反應(yīng)結(jié)束，再向燒瓶中加入300ml無水乙醇，攪拌混合5min后，靜置分層，得到上層液，將上層液進(jìn)行噴霧干燥，得到含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物，同時(shí)依次稱取300g高嶺土、80g氧化鈣和20g聚乙烯醇加入到粉碎機(jī)中粉碎，過100目篩，得到含有高嶺土、氧化鈣和聚乙烯醇的混合粉末，最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取30份蜘蛛絲、20份含有高嶺土、氧化鈣和聚乙烯醇的混合粉末、40份含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物加入到燒杯中，攪拌混合10min，得到化學(xué)固沙劑。
實(shí)例3
稱取45g衣康酸、18g丙烯酸和250ml無水乙醇加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為65℃，再向燒瓶中加入0.2g過氧化苯甲酰，保溫?cái)嚢璺磻?yīng)2.5h，待反應(yīng)結(jié)束后，將燒瓶中的物料置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮35min，得到含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液，將含有衣康酸丙烯酸共聚物的濃縮液置于燒瓶中，再向燒瓶中加入250ml二氯亞砜，并將燒瓶移入恒溫?cái)?shù)顯磁力攪拌器中，于溫度為85℃，轉(zhuǎn)速為350r/min條件下攪拌反應(yīng)1.5h，待反應(yīng)結(jié)束后，將產(chǎn)物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，旋蒸濃縮至干，得到含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物，將含有衣康酰氯丙烯酰氯共聚物的干燥物、250ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%氫氧化鈉溶液和18g氨基胍加入到燒瓶中，將燒瓶置于水浴鍋中，控制水浴溫度為110℃，攪拌反應(yīng)2.5h，待反應(yīng)結(jié)束，再向燒瓶中加入250ml無水乙醇，攪拌混合4min后，靜置分層，得到上層液，將上層液進(jìn)行噴霧干燥，得到含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物，同時(shí)依次稱取250g高嶺土、70g氧化鈣和18g聚乙烯醇加入到粉碎機(jī)中粉碎，過90目篩，得到含有高嶺土、氧化鈣和聚乙烯醇的混合粉末，最后按重量份數(shù)計(jì)，稱取25份蜘蛛絲、18份含有高嶺土、氧化鈣和聚乙烯醇的混合粉末、35份含有氨基胍改性衣康酸丙烯酸共聚物的干燥物加入到燒杯中，攪拌混合8min，得到化學(xué)固沙劑。