【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于土壤处理领域，特别涉及一种土壤疏水乳液及其制备方法和应用。
技术介绍
1、土壤水分管理问题在农业、环境以及生态系统等领域引发了广泛的注意。尽管土壤在水分吸收和保持方面具有显著优势，但也伴随着一系列潜在危害。过量的土壤水分导致积水问题，可能引发农田和地表区域的洪涝灾害，对农作物和生态系统造成严重威胁。此外，由于土壤亲水性，农田排水不畅可能导致土壤盐碱化，限制了作物的正常生长和产量。随着城市建设和发展，出现了大量建筑废土和淤泥，这些是由地下空间开挖、河道疏浚以及桩基钻孔等所产生。这些废弃物通常被自然堆放处置，但却占用了大量的农田土地，同时还带来环境污染和堆放安全等多重风险。在环境保护日益重要的背景下，面临着宕渣、石料等资源短缺的挑战，废弃的土壤如何得到有效利用，进而作为筑路材料的资源化利用成为当前急需解决的问题之一。
2、传统的疏水剂通常使用氟化合物作为主要材料，例如氟化聚合物。尽管这些材料具有出色的防水和防污性能，但它们会产生有害的氟化物，对环境造成潜在危害，并可能对人体健康产生负面影响。与此同时，目前疏水剂种类繁多，一般以酒精为溶剂的疏水乳液，酒精属于易燃易爆物质，其在大量运输过程中会造成严重的安全隐患。随着环保意识的增强，人们对替代无氟安全材料的需求日益迫切。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是提供一种土壤疏水乳液及其制备方法和应用，该土壤疏水乳液在土壤的无机表面形成优良的超疏水效果，其形成的纳米疏水土壤具有更好的耐候性，延长了使用寿命。>
2、本专利技术提供了一种土壤疏水乳液，通过在乳化剂中加入疏水原料而得；其中，所述疏水原料为十八烷基三氯硅烷、聚甲基氢硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷、辛基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
3、进一步的，所述乳化剂包括阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。
4、优选的，所述阴离子表面活性剂包括磷酸酯盐、硫酸酯盐、脂肪酸盐和磺酸盐中的一种或几种。
5、优选的，所述磷酸酯盐为单月桂醇磷酸酯一钠盐、脂肪醇磷酸酯一钠盐、脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐中的一种或几种；所述硫酸酯盐为十二烷基硫酸钠、甲酰硫酸酯钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、氨基甲酰硫酸酯盐钠、乙二醇硫酸酯盐钠中的一种或几种；所述脂肪酸盐为脂肪酸钠、棕榈酸钠、亚油酸钠中的一种或几种；所述磺酸盐为磺酸钠、乙烯基磺酸钠、苯磺酸钠、甲磺酸钠中的一种或几种。
6、优选的，所述非离子表面活性剂为烷基醇酰胺、多元醇酯、嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
7、优选的，所述烷基醇酰胺为甲酰胺、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、高碳脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或几种；所述多元醇酯为乙二醇单硬脂酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、甘油单硬脂酸酯、蔗糖单硬脂酸酯中的一种或几种；所述嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯醚为聚二甲基硅氧烷-聚氧乙烯、聚氧乙烯-聚氧丙烯醚、聚乙烯醚-聚丙烯醚、聚甲基氧丙基硅氧烷-聚氧乙烯中的一种或几种；所述脂肪醇聚氧乙烯醚为脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、脂肪醇聚氧乙烯(10)醚、脂肪醇聚氧乙烯(15)醚、油醇聚氧乙烯(10)醚中的一种或几种。
8、本专利技术还提供了一种土壤疏水乳液的制备方法，包括如下步骤：
9、(1)将乳化剂与水混合均匀并进行机械搅拌，室温下静置后调节ph值，得到混合物；
10、(2)上述混合物在搅拌条件下加入疏水原料，继续搅拌，得到土壤疏水乳液。
11、进一步的，所述步骤(1)中的机械搅拌具体为：在温度20-80℃、转速200-1000rpm和搅拌30-120分钟下进行机械搅拌。
12、进一步的，所述步骤(1)中调节ph值至6.5-7.5，采用弱酸或弱碱调节。所述弱酸包含次氯酸、醋酸、碳酸、硅酸中的至少一种；所述弱碱包含氢氧化钠、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化亚铁中的至少一种。
13、进一步的，所述步骤(2)中加入疏水原料时的搅拌采用高速剪切机进行，转速为1000-1500rpm。
14、进一步的，所述步骤(2)中加入疏水原料后的搅拌转速为1500-3000rpm，时间为30-120分钟。
15、进一步的，所述乳化剂占土壤疏水乳液总体积的1％-15％；所述疏水原料占土壤疏水乳液总体积的10％-60％；所述水占土壤疏水乳液总体积的30％-70％。
16、本专利技术还提供了一种土壤疏水乳液在土壤改性中的应用。
17、有益效果
18、(1)本专利技术的土壤疏水乳液在土壤的无机表面形成优良的超疏水效果，其形成的纳米疏水土壤具有更好的耐候性，延长了使用寿命；
19、(2)本专利技术的土壤疏水乳液与土壤相结合，乳液内部的硅氧烷分散体形成硅羟基和土壤表面极性基团通过化学键紧密结合，从而去除造成亲水的羟基并把非极性的疏水有机硅牢牢地键合在土壤表面，并形成纳米级多孔硅颗粒状薄膜，从而形成整体疏水改性结构；所述疏水改性结构相较于现有技术，拥有更大的比表面积和丰富的活性基团，这些基团能够与内部孔隙形成化学键合，从而赋予超疏水涂层出色的机械性能，使其难以脱落或磨损。即使在外力作用下磨损或脱落后，土壤表面孔隙中疏水材料在外力牵扯作用下移动到外侧，可以在短时间内原位地修复表面因外力被破坏的结构和化学性质，因而可以制备长效超疏水涂层；
20、(3)本专利技术采用硅烷类聚合物疏水原料制备土壤疏水乳液，制备过程简单，在生产过程中不涉及易燃易爆等危化品，易于控制；
21、(4)本专利技术的土壤疏水乳液对提高土壤的耐水性有显著作用，静态水接触角大于150°，具有超疏水效果。
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1.一种土壤疏水乳液，其特征在于：通过在乳化剂中加入疏水原料而得；其中，所述疏水原料为十八烷基三氯硅烷、聚甲基氢硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷、辛基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的土壤疏水乳液，其特征在于：所述乳化剂包括阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的土壤疏水乳液，其特征在于：所述阴离子表面活性剂包括磷酸酯盐、硫酸酯盐、脂肪酸盐和磺酸盐中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的土壤疏水乳液，其特征在于：所述磷酸酯盐为单月桂醇磷酸酯一钠盐、脂肪醇磷酸酯一钠盐、脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐中的一种或几种；所述硫酸酯盐为十二烷基硫酸钠、甲酰硫酸酯钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、氨基甲酰硫酸酯盐钠、乙二醇硫酸酯盐钠中的一种或几种；所述脂肪酸盐为脂肪酸钠、棕榈酸钠、亚油酸钠中的一种或几种；所述磺酸盐为磺酸钠、乙烯基磺酸钠、苯磺酸钠、甲磺酸钠中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的土壤疏水乳液，其特征在于：所述非离子表面活性剂为烷基醇酰胺、多元醇酯、嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯
6.根据权利要求5所述的土壤疏水乳液，其特征在于：所述烷基醇酰胺为甲酰胺、椰油脂肪酸二乙醇酰胺、高碳脂肪酸二乙醇酰胺中的一种或几种；所述多元醇酯为乙二醇单硬脂酸酯、丙二醇单硬脂酸酯、甘油单硬脂酸酯、蔗糖单硬脂酸酯中的一种或几种；所述嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯醚为聚二甲基硅氧烷-聚氧乙烯、聚氧乙烯-聚氧丙烯醚、聚乙烯醚-聚丙烯醚、聚甲基氧丙基硅氧烷-聚氧乙烯中的一种或几种；所述脂肪醇聚氧乙烯醚为脂肪醇聚氧乙烯(3)醚、脂肪醇聚氧乙烯(10)醚、脂肪醇聚氧乙烯(15)醚、油醇聚氧乙烯(10)醚中的一种或几种。
7.一种如权利要求1-6任一所述的土壤疏水乳液的制备方法，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的机械搅拌具体为：在温度20-80℃、转速200-1000rpm和搅拌30-120分钟下进行机械搅拌。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述乳化剂占土壤疏水乳液总体积的1％-15％；所述疏水原料占土壤疏水乳液总体积的10％-60％；所述水占土壤疏水乳液总体积的30％-70％。
10.一种如权利要求1-6任一所述的土壤疏水乳液在土壤改性中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种土壤疏水乳液，其特征在于：通过在乳化剂中加入疏水原料而得；其中，所述疏水原料为十八烷基三氯硅烷、聚甲基氢硅氧烷、乙烯基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷、辛基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的土壤疏水乳液，其特征在于：所述乳化剂包括阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的土壤疏水乳液，其特征在于：所述阴离子表面活性剂包括磷酸酯盐、硫酸酯盐、脂肪酸盐和磺酸盐中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的土壤疏水乳液，其特征在于：所述磷酸酯盐为单月桂醇磷酸酯一钠盐、脂肪醇磷酸酯一钠盐、脂肪醇磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯盐中的一种或几种；所述硫酸酯盐为十二烷基硫酸钠、甲酰硫酸酯钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸钠、氨基甲酰硫酸酯盐钠、乙二醇硫酸酯盐钠中的一种或几种；所述脂肪酸盐为脂肪酸钠、棕榈酸钠、亚油酸钠中的一种或几种；所述磺酸盐为磺酸钠、乙烯基磺酸钠、苯磺酸钠、甲磺酸钠中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的土壤疏水乳液，其特征在于：所述非离子表面活性剂为烷基醇酰胺、多元醇酯、嵌段聚氧乙烯-聚氧丙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：武猛，朱黎恒，赵张祥，韩甲兴，邴乃慈，于伟，陈汉彝，石启冬，高国锋，王力超，李磊，窦月德，贾亚平，李彦彤，钟阮庭，
申请(专利权)人：上海二十冶建设有限公司，
类型：发明
国别省市：
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