本发明专利技术公开了一种化学固沙剂。固沙剂由有机高分子以及有机硅氧烷预聚体组成，与沙子混合后，低温下能够快速胶凝固化，固化后的材料具有较高的剪切强度，且不溶于水。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种化学固沙剂。
技术介绍
目前已有的固沙技术分为物理固沙、生物固沙、化学固沙。已经使用的物理固沙方 法有引水拉沙造田和草方格沙障。生物固沙是人工植被，保护或恢复天然植被固沙，最新 的生物固沙方式是人工藻类结皮固沙。化学固沙施工快捷方便，它和生物固沙相结合可大 大提高植物的成活率。自上世纪五十年代起，化学固沙技术得到快速发展。到目前为止，已 经开发100多种具有良好效果的化学固沙剂，但都没有得到大面积推广应用。化学固沙剂 按原料性质可分为无机胶凝治沙材料与有机胶凝治沙材料两大类。无机胶凝材料，包括水 硬性和气硬性；有机胶凝材料，如原油、高分子聚合物如聚乙烯醇等，已有化学固沙剂没有 得到大面积推广，其原因是不能完全满足以下六个方面1.浸沙能力向沙体渗透0. 5 2cm ；2.化学固沙剂浸渍后形成凝聚型结构的能力高触变性、蠕变性、可塑性高，适宜 的坚固性；3.抗风化性1 3年的固结层，在北部地区，1 2年就足够了 ；4.没有毒性和除草性；5.工艺性，应当便于施工；6.化学固沙剂的经济性和有效性。聚有机硅氧烷高分子有许多优异的化学、物理和介电性能，已经成为用途广泛的 材料。氯硅烷、烷氧基硅烷等是合成聚有机硅氧烷的原料。烷氧基硅烷为原料合成聚有机 硅氧烷比使用氯硅烷具有一定的优势，例如水解速度可控，反应比较温和等，其预聚体在低 温下能快速固化，固化后的树脂硬度高、耐热、耐磨、耐辐射、耐水、耐潮、耐大气老化、低温 (-500C )不脆化、透明度高、可见光透过率90%以上、无毒。美国专利(US 4231917)公开，以聚有机硅氧烷和不饱和烯烃单体，如苯乙烯、甲 基丙烯酸甲酯、三甲基丙烯腈等，在自由基引发剂，如二叔丁基过氧化物、偶氮二异丁腈、 过氧化苯甲酰等存在下，进行交联反应，加入无机填充物，如硅酸盐水泥、三氧化二铁、炭 黑等，制备了一种适用于地热井和深油井的胶粘材料；美国专利(US 7312296 B2)公开 了一种末端带有羟基的聚有机硅氧烷压敏胶，用于粘接半导体材料；国内专利技术专利(CN 1100838C)公开了一种有机硅改质聚氨酯涂料，该涂料由聚氨酯预聚体、氨烷基硅烷或硅氧 烷、有机聚硅氧烷增粘剂、含氢硅氧烷、有机溶剂等组成，该涂料在氯钼酸催化剂存在下可 在150 200°C下固化成膜，对未经任何表面处理的硅橡胶有良好的粘接性；国内专利技术专利 (CN101492308A)公开以水玻璃为胶凝材料，三氯化铝溶液为固化液，沙子为骨料，制备一种 固沙砖。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种化学固沙剂。一种化学固沙剂，由有机高分子以及有机硅氧烷预聚体组成，有机高分子与有机 硅氧烷预聚体质量比为1 100 1 2;其中有机高分子选自聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙 烯酸酯、淀粉中的一种；其中有机硅氧烷预聚体的结构式为式中T为甲基、乙基、苯基的一种，Z为甲氧基至庚氧基中的一种，η为1至10的整数。化学固沙剂与沙子混合后，低温下能够快速胶凝固化，固化后的材料具有较高的 剪切强度，且不溶于水。本专利技术化学固沙剂，有机硅氧烷预聚体的合成采用现有方法，以有机硅氧烷化合 物为原料，在硫酸催化剂存在下，经水解和缩合反应，合成预聚体。有机硅氧烷化合物的结 构式为TmSiZ(4_m)，式中T为甲基、乙基、苯基中的一种，Z为甲氧基至庚氧基中的一种，m是 0-3的整数。本专利技术化学固沙剂的使用方法分别称取有机高分子与有机硅氧烷预聚体，以醇 或醇与水的混合物为溶剂，完全溶解后，得到化学固沙剂溶液；该溶液与沙子搅拌混合，常 压下压模成型，在室温或高于室温下，有机硅氧烷预聚体进行交联反应，合成网状结构的聚 有机硅氧烷高分子。其中有机硅氧烷预聚体和溶剂的质量比为1 1 1 12。本专利技术的化学固沙剂可以使用在沙漠中，典型的诸如青藏铁路及高速公路沿线。 为了快速简捷地建立防风防沙墙，可以直接使用沙子为原料，采用本专利技术的化学固沙剂溶 液，经胶凝固化反应后，制备块状材料，该材料不仅具有较高的剪切强度，而且具有较好的 抗水性。实施例1 18. 95克(0. Ilmol)甲基三乙氧基硅烷，4. 87克(0. 27mol)蒸馏水，0.02克浓盐酸 混合后加入到100毫升三颈烧瓶中，三颈烧瓶装有温度计，回流冷凝管，磁子搅拌。在75°C 的条件下，回流反应2小时。合成预聚体I，得到白色粘稠液体9. 2克，MS (1. 53X 108ev)m/ e(int(% ) :447. 5(8) ；417. 6(20) ；387. 7(48) ；357. 6(14) ；283. 5(100) ；253. 5(55)。预聚体I溶解在乙醇中，得到40毫升溶液。0. 1克聚乙烯醇PVA20-88溶解在40毫 升水中。分别将这两种溶液各10毫升和98克的沙子混合，压模成型。在110°C烘干固化后， 分别施加50kPa，100kPa，150kPa，200kPa共四级正应力，通过正应力 剪应力的试验曲线 求得粘聚力为168. 4kPa(当剪应力值为零时的正应力值就是粘聚力)，内摩擦角为43. 7°。实施例2 17. 82克(0. Imol)甲基三乙氧基硅烷，4. 52克(0. 25mol)蒸馏水和40微升12% 的盐酸混合后加入滴液漏斗中。当温度为44°C时，开始滴加酸和水的混合物，5分钟内滴加 完毕。升温到75°C，回流反应4小时。将反应后的混合物用乙醚萃取，水洗至中性。将有机 相用无水硫酸钠干燥过夜，过滤，旋转蒸发，合成了预聚体II，得到白色粘稠液体8. 71克。8. 71克预聚体II溶解在一定量的乙醇中，得到40毫升溶液。0. 2克聚乙烯醇 PVA20-88溶解在40毫升水中。分别将这两种溶液各10毫升和98克的沙子混合，压模成 型，制备了 4个试样。在110°C干燥固化。通过正应力 剪应力的试验曲线求得粘聚力为 81.2kPa，内摩擦角为22. 0°。实施例3 按照实施例2的合成方法，合成有机硅氧烷预聚体，按照不同比例取有机硅氧烷 预聚体和聚乙烯醇，并按照实施例2的方法制备沙样。测试沙样的抗压强度值，通过正应 力 剪应力的试验曲线，分别求得粘聚力和内摩擦角。抗剪强度试验结果如表1所示。表1不同配比固沙剂所做沙样的抗剪强度试验结果 权利要求1. 一种化学固沙剂，由有机高分子以及有机硅氧烷预聚体组成，有机高分子与有机硅 氧烷预聚体质量比为1 100 1 2 ；其中有机高分子选自聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯 酸酯、淀粉中的一种；其中有机硅氧烷预聚体的结构式为全文摘要本专利技术公开了一种化学固沙剂。固沙剂由有机高分子以及有机硅氧烷预聚体组成，与沙子混合后，低温下能够快速胶凝固化，固化后的材料具有较高的剪切强度，且不溶于水。文档编号C09K17/38GK102093897SQ20091011768公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日专利技术者曲建军, 王来来, 赵水侠 申请人:中国科学院兰州化学物理研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种化学固沙剂，由有机高分子以及有机硅氧烷预聚体组成，有机高分子与有机硅氧烷预聚体质量比为１∶１００～１∶２；其中有机高分子选自聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、淀粉中的一种；其中有机硅氧烷预聚体的结构式为： ＊＊＊ 式中Ｔ为甲基、乙基、苯基的一种，Ｚ为甲氧基至庚氧基中的一种，ｎ为１至１０的整数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王来来，赵水侠，曲建军，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：62
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