[发明专利]一种可生物降解水性聚氨酯固沙剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生态型营养型固沙剂，尤其涉及一种可生物降解水性聚氨酯固沙剂及其制备方法。

背景技术

沙漠化是当前人类面临的重大全球性生态环境问题，困扰着人类社会的生存和发展，而我国是受沙漠化严重危害的国家之一。不断加剧的沙尘暴和沙化土地的扩展更使得生态环境雪上加霜，吞噬着中华民族的生存空间，给国民经济和社会发展造成了极大的危害。同时在沙漠及荒漠接壤地带还常伴有强风流沙、地表干旱和水土流失等系列生态问题。由此引发的一系列农林业问题，严重阻碍了绿化植物和农作物的生长发育，造成缺苗、减产和死亡等现象，浪费了大量土地资源和宝贵水资源。沙漠化治理的主要途径有3种：生物防治技术、物理或机械防治技术和化学防治技术。化学防治技术是指在沙漠化土地表层施用有机或无机沙土稳定材料，以提高沙土的稳定性和保水性，或对盐碱化土地进行脱盐处理，从而达到改良和治理沙漠化土地的目的。化学防治技术的优点是施工简便、成本低、见效快，可迅速改良沙漠化土地，为植物生长创造良好的水土条件，提高生态环境工程建设的质量和效率。

我国自20世纪80年代起开展了化学固沙的研究工作，采用的固沙材料有乳化沥青、酚醛树脂、脲醛树脂、聚丙烯酰胺、丁苯胶乳等。其中大部分都是有机高分子产品，施用以后虽然可以起到防风固沙的目的，但是由于它们自身都难以在自然界中降解，会对沙漠地区造成污染，这在一定程度上限制了化学固沙的应用。如申请号为200810056148.1的发明专利公开了采用种子乳液聚合的工艺合成了丙烯酸丁酯改性的聚醋酸乙烯酯乳液固沙剂并用于固沙。申请号为00109093.3的发明专利公开了一种含诸如聚丙烯酰胺等水溶性高分子聚合物和膨润土的固沙剂，该固沙剂可以快速治理沙漠及沙漠化土壤，经过本发明固沙剂治理的沙漠化土壤的持水能力成倍提高，可以大幅度提高植树、植草的成活率。

因此开发具有可生物降解、无毒、富含营养等集多功能于一体的化学固沙剂是国内外固沙领域的发展方向。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有化学固沙剂不具有可生物降解性、污染环境、缺乏植物生长所需营养等问题，提供一种具有可生物降解、无毒、无污染、含N、P、K营养成分等优点的可生物降解水性聚氨酯固沙剂。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种可生物降解水性聚氨酯固沙剂，该固沙剂包括以羟值为200～400mgKOH/g的可生物降解型低聚多元醇、二羟甲基丙酸和二异氰酸酯为原料，氨水为中和剂，通过聚合反应制备得到；该固沙剂的固含量为30～45％，pH值为6～8，25℃下粘度为20～500mPa.s。所述的可生物降解水性聚氨酯分散液平均粒径(即分散液中分散介质的粒径)为20～2000nm，分散液成膜后的邵氏硬度为35～50。优选25℃下粘度为100～350mPa.s，平均粒径为200～500nm，分散液成膜后的邵氏硬度为40～45，储存稳定性大于6个月。

所述的羟值为200～400mgKOH/g的可生物降解型低聚多元醇是通过以下步骤制备得到的：将聚乙二醇400，甘油和浓硫酸按100∶2～30∶1～6的质量比混合配成复合液化试剂，将液化试剂和植物原料按质量比3～6∶1混合，在恒温至110～150℃的容器中，搅拌条件下加热回流反应1～3h。其中，浓硫酸为浓度≥70％的硫酸溶液。

所述植物原料为农作物秸秆、甘蔗渣、稻壳、木纤维、玉米淀粉、绿豆淀粉、木薯淀粉、甘薯淀粉、红薯淀粉、马铃薯淀粉、麦类淀粉、菱角淀粉、藕淀粉中的一种。

上述聚合反应具体包括以下步骤：

a、将羟值为200～400mgKOH/g的可生物降解型低聚多元醇、二羟甲基丙酸和二异氰酸酯按官能团摩尔比-NCO/-OH＝1.1～1.4/1的比例混合后在催化剂作用下在60～90℃进行反应，制得端基以异氰酸酯基团为主、羧基含量为0.6～1.5％的聚氨酯预聚物；

b、向预聚物中加入助溶剂，使预聚物25℃的粘度降至5000mPa.s以下，加入氨水将预聚物中的羧酸根中和成盐；

c、将步骤b得到的物料加入去离子水进行分散，然后升温除去分散液中30～90％的助溶剂，得到可生物降解水性聚氨酯分散液。