碱高粱秸秆接枝固沙剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碱高粱秸秆接枝固沙剂及其制备方法。本发明专利技术利用乳液预乳化工艺，以碱高粱秸秆为底物接枝丙烯酸酯及醋酸酯乳液合成新型固沙剂，所制备获得的新型环保固沙抑尘剂具备良好固沙性能，在300℃以下热稳定性良好，具有良好的亲水保水性，固化后具有良好的韧性，固含量1％时，沙柱压缩强度大于1MPa，能够有效促进种子的出芽率及生长度，满足应用要求。并且该制备方法成本低廉，简单易行。

【技术实现步骤摘要】
碱高粱秸秆接枝固沙剂及其制备方法
本专利技术涉及农业
，尤其是一种碱高粱秸秆接枝固沙剂及其制备方法。
技术介绍
高粱秸秆的再利用处理方式一般分为饲料和焚烧还田。一直存在资源利用率低，环境污染大等问题。高粱秸秆由大量纤维素、半纤维素和木质素等组成，具备良好的亲水性。对秸秆废弃物回收再利用，改性与单体反应制备新型高分子材料是当前研究的热点之一。仁怀市处于典型喀斯特地貌地区，目前水土流失是造成环境恶化的主要成因。而天然高分子接枝共聚固沙剂被认为是解决这类问题的最佳方法。Lepoutre等成功将漂白的造纸浆粕与聚丙烯腈接枝，使得利用这类天然高分子化合物制备新型材料的研究开始活跃。钟帅等GS-3生态固沙剂是一种改性醋酸乙烯酯高分子聚合物(阳离子P(VAc-BA-DMC)乳液)以及张佳珺等合成了纤维素丙烯酰胺接枝共聚物具备一定固沙能力，但保水性较差；杨明坤等合成了以羧甲基纤维素钠接枝丙烯酰胺的环保固沙剂以及孔维青等利用秸秆制备丙烯酸酯乳液新型固沙抑尘剂，由于其原料便宜，性能一般，是制备固沙剂新的研究方向和趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种碱高粱秸秆接枝固沙剂及其制备方法，它具备良好固沙性能，还能很好促进固沙草种的生长，而且制备方法简单易行。本专利技术是这样实现的：碱高粱秸秆接枝固沙剂，采用乳液接枝共聚法，以碱性高粱秸秆作为接枝底物，制备丙烯酸丁酯/醋酸乙烯酯；按质量份数计算，包括丙烯酸丁酯25-35份、醋酸乙烯酯65-75份、乳化剂3-5份、引发剂0.8-1.2份、接枝底物2-3份及足量的去离子水为制备原料。所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述的引发剂为过硫酸铵。碱高粱秸秆接枝固沙剂的制备方法将接枝底物和乳化剂混合并加入去离子水，保持搅拌升温至80-90℃，完全溶解15-20分钟，滴加1/4量的引发剂到混合溶液中，将混合好的聚合物单体取1/4量滴加混合溶液中，反应1-1.5小时后再缓慢滴加余下的引发剂溶液和单体混合液，同时全部滴完，恒温65℃反应1h，停止加热，继续搅拌熟化1h，降温出料，即获得碱高粱秸秆接枝固沙剂。所述的接枝底物的制备是，将高粱秸秆烘干粉碎后过100目筛，加入0.1mol/LNaOH溶液，固液比为1:20Kg/L，在45-55℃下搅拌浸泡24小时以上，然后用稀盐酸中和至中性，再进行洗涤抽滤，烘干，得碱高粱秸秆作为接枝底物。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术利用乳液预乳化工艺，以碱高粱秸秆为底物接枝丙烯酸酯及醋酸酯乳液合成新型固沙剂，所制备获得的新型环保固沙抑尘剂具备良好固沙性能，在300℃以下热稳定性良好，具有良好的亲水保水性，固化后具有良好的韧性，固含量1％时，沙柱压缩强度大于1MPa，能够有效促进种子的出芽率及生长度，满足应用要求。并且该制备方法成本低廉，简单易行。附图说明图1为固沙剂和两种单体的红外光谱图；图1中，a:乙酸乙烯酯；b：丙烯酸甲酯；c:碱高粱秸秆；d:接枝固沙剂；图2为固沙剂热重曲线图；图3为沙粒粘结状态的扫描电镜图像；图4为不同固含量制作的沙柱非标准样模型；图5为不同固含量沙柱的最大抗压强度曲线；图6为不同固含量沙模在不同时间的保水量曲线；图7为固沙剂对植被生长与发芽的影响。具体实施方式本专利技术的实施例：碱高粱秸秆接枝固沙剂，采用乳液接枝共聚法，以碱性高粱秸秆作为接枝底物，制备丙烯酸丁酯/醋酸乙烯酯；按质量份数计算，包括丙烯酸丁酯30份、醋酸乙烯酯70份、乳化剂5份、引发剂1.2份、接枝底物2份及足量去离子水。乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，引发剂为过硫酸铵。本实施例中，高粱秸秆，来自仁怀市五马镇；丙烯酸丁酯(BA)、醋酸乙烯酯(VAc)、过硫酸铵(APS)，天津市光复精细化工研究所；十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，西陇化工股份有限公司。以上试剂均为分析纯。碱高粱秸秆接枝固沙剂的制备方法，将高粱秸秆烘干粉碎后过100目筛，加入0.1mol/LNaOH溶液，固液比为1:20Kg/L，在45-55℃下搅拌浸泡24小时以上，然后用稀盐酸中和至中性，再进行洗涤抽滤，烘干，得碱高粱秸秆作为接枝底物。将接枝底物和乳化剂混合并加入去离子水，保持搅拌升温至80-90℃，充分溶解15-20分钟，滴加1/4量的引发剂到混合溶液中，将混合好的聚合物单体的1/4的量滴加混合溶液中，反应1-1.5小时后再缓慢滴加余下的引发剂溶液和单体混合液，同时全部滴完，恒温65℃反应1h，停止加热，继续搅拌熟化1h，降温出料，即获得碱高粱秸秆接枝固沙剂。为了验证本专利技术的技术效果，进行了如下测试：1.表征与测试黏度测试以35℃去离子水为标准液体，用乌氏黏度计测定稀释10倍后的固沙抑尘剂乳液黏度。红外光谱表征采用红外光谱仪(Nexus670型,美国Nicolet公司)，分别取碱高粱秸秆和接枝后产物少量进行表征，扫描范围4000～500cm-1。热稳定性表征取约10mg的固沙剂乳液，在微机差热天平(HCT-2型，北京恒久科学仪器厂)上分析，升温速度10℃/min，最高温度400℃。抗压强度测试取75g过筛孔尺寸为0.25mm筛网的细沙，加入10mL稀释一倍的固沙抑尘剂，混合均匀，倒入底部直径为5cm，高2.5cm的圆柱形模具，压实得到试验用沙柱。完全干燥后用1185型万能材料测试机(美国Instron公司)测定不同沙柱抗压强度以及抗压保持时间。表面固沙效果评价取一定量过筛孔尺寸为0.25mm筛网的细沙，平铺在表面皿，按1L/m2的量将固沙抑尘剂和去离子水分别喷洒在细沙表面，干燥后取表面沙粒样品，用扫描电镜(S4700型，日本Hitachi公司)观察沙粒间的结合情况。保水性测试沙柱的制作方法同抗压强度中的试样，将制得的沙柱放置在无风条件下，每隔一定时间测其质量，计算出含水量，含水量计算公式为W＝(1-mi/m0)×100％式中W为含水量，mi为失去的水的质量，m0为水的总质量。2.结果与讨论2.1影响固沙抑尘剂性能的因素2.1.1单体配比碱高粱秸秆用量2份(以下百分数均表示占混合单体的质量份数)，APS用量1.2份，SDBS用量5份，聚合温度65℃；粘度测试温度为30℃，固含量3％；静置稳定性以静置两天后为准。考察不同单体配比对合成固沙剂性能影响，见表1。表1单体配比对固沙抑尘剂质量的影响从表1可以看出，当可以丙烯酸丁酯为软单体，用量增加出现结块分层现象；醋酸乙烯酯为硬单体用量增加，黏度增大，用量过大后黏度不成线性变化，影响成品质量。综合黏度、外观以及稳定性，选取丙烯酸丁酯和乙酸乙烯酯配比为3∶7时，合成后的固沙剂性能最优。2.1.2乳化剂本文选取的阴离子乳化剂SDBS的HLB值为14.5，改变乳化剂的用量，其他条件同2.1.1节，考察乳化剂用量对固沙剂性能的影响，结果如表2所示。表2乳化剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱高粱秸秆接枝固沙剂，其特征在于：采用乳液接枝共聚法，以碱性高粱秸秆作为接枝底物，制备丙烯酸丁酯/醋酸乙烯酯；按质量份数计算，包括丙烯酸丁酯25-35份、醋酸乙烯酯65-75份、乳化剂3-5份、引发剂0.8-1.2份、接枝底物2-3份及足量的去离子水为制备原料。/n

【技术特征摘要】
1.一种碱高粱秸秆接枝固沙剂，其特征在于：采用乳液接枝共聚法，以碱性高粱秸秆作为接枝底物，制备丙烯酸丁酯/醋酸乙烯酯；按质量份数计算，包括丙烯酸丁酯25-35份、醋酸乙烯酯65-75份、乳化剂3-5份、引发剂0.8-1.2份、接枝底物2-3份及足量的去离子水为制备原料。


2.根据权利要求1所述的碱高粱秸秆接枝固沙剂，其特征在于：所述的乳化剂为十二烷基苯磺酸钠，所述的引发剂为过硫酸铵。


3.根据权利要求1所述的碱高粱秸秆接枝固沙剂的制备方法，其特征在于：将接枝底物和乳化剂混合并加入去离子水，保持搅拌升温至80-90℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：史天柱，
申请(专利权)人：茅台学院，
类型：发明
国别省市：贵州;52