專利名稱：一種提高高分子類化學(xué)固沙劑固沙層滲水速率且降低吸水率的聚合物、制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，涉及一種(甲基)丙烯酸及丙烯酰胺和(甲基)丙烯酸氟代烷基酯的聚合物，利用此聚合物水溶液噴灑高分子類化學(xué)固沙劑固沙層，可以提高固沙層的滲水速率且降低其吸水率，同時在聚合物水溶液中加入水溶性多價金屬鹽，可以提高高分子類化學(xué)固沙劑固沙層的耐水性。
背景技術(shù)：
高分子類化學(xué)固沙材料是20世紀(jì)60年代以來發(fā)展起來的新型化學(xué)固沙材料， 使用高分子聚合物固定流沙，施工簡便，可改善勞動條件和縮短工期，其效力較其它化學(xué)材料顯著和穩(wěn)定。其中脲醛樹脂是目前價格最為低廉的合成高分子材料，國外曾將其改性材料作為土壤穩(wěn)定劑中的分散劑組分(Plastic Materialfor Stabilizing Soils :US， 19703495412 [P])。脲醛膠粘劑本身粘度較大且水溶性差，難以均勻方便地施用在沙土中， 因此并不是實用的固沙材料。聚丙烯酰胺可以提高土壤的聚集度，防止水土流失，在美國西部，應(yīng)用聚丙烯酰胺作為土壤改良劑已推廣到20萬公頃?；诰郾０吩谏惩练€(wěn)定方面取得的成功，人們利用分子設(shè)計的原理制備了 PVA、PAA、PVAc，以及一些新型高分子聚合物， 試驗表明，它們都具有一定的固沙效果(生物質(zhì)化學(xué)工程，2006,40 (3)，pp44-47)。1980年， 中國科學(xué)院蘭州沙漠研究所(中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2004，15 ), pp78-81)選用PVA、 PAA、PVAc、PAN進(jìn)行了固沙研究工作，認(rèn)為PVA、PVAc乳液是較優(yōu)良的化學(xué)固沙材料。由蘭州大學(xué)開發(fā)研制的LD系列新型高分子巖土膠結(jié)材料，具有粘度低，凝膠時間易控制，無毒性，遇水可無限稀釋的優(yōu)點，還有良好的物理、力學(xué)性能及很寬的形成條件。韓致文(環(huán)境科學(xué)，2000，2 (5)，pp86-88)等研制了 4種不同品種和配方的高分子材料固沙劑LVA、LVP, WBS、STB，并結(jié)合塔里木沙漠公路的沙害環(huán)境，對固沙劑理化性能、粘結(jié)體力學(xué)性能和抗風(fēng)蝕性能等進(jìn)行了測試。測定結(jié)果表明，4種固沙劑有良好的適應(yīng)性，在現(xiàn)場初步固沙試驗中， 固沙劑噴灑后固結(jié)速度快，固結(jié)層強度較高，固沙效果明顯，是理想的優(yōu)良固沙材料。王銀梅等(巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2003，22(增幻，pp^83-2887)通過大量的室內(nèi)試驗，研制了 SH新型高分子化學(xué)固沙材料，研究了其固化沙體的強度及相關(guān)特征，并采用紅外光譜、掃描電鏡結(jié)合電子能譜等現(xiàn)代分析方法，從微觀上探討了 SH固沙強度形成的機理。但是目前的一些化學(xué)固沙材料僅僅只能夠起到固沙的作用，而為了盡快地恢復(fù)植被生物，固沙劑需要有良好的水滲透性以及防止水蒸發(fā)的作用。這個功能是目前高分子類化學(xué)固沙劑所不具備的，這樣就會導(dǎo)致沙漠植被因缺水而無法存活，從而影響到植物的生長。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種新的化學(xué)固沙思路。針對沙漠蒸發(fā)特點，從改進(jìn)傳統(tǒng)高分子類化學(xué)固沙劑的性能出發(fā)，利用高分子類化學(xué)固沙劑將沙層固定，然后用(甲基)丙烯酸及丙烯酰胺和(甲基)丙烯酸氟代烷基酯的聚合物為功能化處理劑，在固化的沙粒團(tuán)聚體的孔隙間形成疏水的通道，讓降水快速地滲透到保水層以下。同時，這種疏水涂層也可以阻止沙漠深層的水分通過毛細(xì)作用向蒸發(fā)層的運動，以在實現(xiàn)固沙的同時，充分地利用降水。本發(fā)明所述的一種提高高分子類化學(xué)固沙劑固沙層滲水速率且降低吸水率的 (甲基)丙烯酸及丙烯酰胺和(甲基)丙烯酸氟代烷基酯的聚合物的結(jié)構(gòu)可以用下式表示
權(quán)利要求
1. 一種提高高分子類化學(xué)固沙劑固沙層滲水速率且降低吸水率的聚合物，其特征在于，所述的聚合物的結(jié)構(gòu)式如下
2.權(quán)利要求1所述的聚合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟將(甲基)丙烯酸及丙烯酰胺單體、(甲基)丙烯酸氟代烷基酯單體以及引發(fā)劑溶于丁酮中，采用自由基聚合方法，引發(fā)劑采用過氧類或偶氮類自由基引發(fā)劑，含氟單體的摩爾濃度含量為0. 5% 50%,(甲基)丙烯酸及丙烯酰胺的摩爾濃度含量為50% 99.5%。
3.權(quán)利要求1所述的聚合物的用于提高固沙層滲水速率且降低吸水率的應(yīng)用方法其特征在于，將含氟聚合物溶于水中，配成質(zhì)量濃度為0. 5% 10%的溶液，噴灑于或浸潤高分子類化學(xué)固沙劑固結(jié)的沙層。
4.按照權(quán)利要求3的方法，請?zhí)卣髟谟?，含氟聚合物溶于水中還含有含氟聚合物質(zhì)量 1 20%的水溶性多價金屬鹽作為交聯(lián)劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提高高分子類化學(xué)固沙劑固沙層滲水速率且降低吸水率的聚合物、制備方法及應(yīng)用，屬于高分子材料領(lǐng)域。聚合物的結(jié)構(gòu)式為其中R`為氫原子或甲基，R為氫原子或甲基，n和m為整數(shù)，n＝1～3，m＝0～6，x、y、z為整數(shù)，其中x(x+y+z)＝0.5％～50％。將含氟聚合物溶于水中，配成質(zhì)量濃度為0.5％～10％的溶液，噴灑于或浸潤高分子類化學(xué)固沙劑固結(jié)的沙層?？梢栽谏沉１砻嫘纬墒杷畬?，從而能夠提高高分子類化學(xué)固沙劑固結(jié)沙層的滲水速率并降低其吸水率。多價金屬鹽水溶液浸潤含聚合物的固結(jié)沙層，提高高分子類化學(xué)固沙劑固沙層的耐水性，減緩高分子類化學(xué)固沙劑的流失。
文檔編號C08F220/06GK102206298SQ201110101020
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者楊萬泰, 蘇鵬, 馬育紅 申請人:北京化工大學(xué)