[发明专利]一种超疏水、高耐久防渗透气砂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超疏水、高耐久防渗透气砂及其制备方法，防渗透气砂包括石英砂及包裹在其表面的疏水膜，其特征在于，所述疏水膜是由疏水树脂、固化剂、聚四氟乙烯和纳米SiO₂在石英砂表面交联固化得到，所述疏水膜表面形成微纳二级粗糙结构。与现有技术相比，本发明解决了防渗透气砂防渗效果不好、耐久性差及表面易黏附等问题，具有制备工艺简单、超疏水、低黏附和耐久性好等特性，具有非常广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及环境工程领域，尤其是涉及一种超疏水、高耐久防渗透气砂及其制备方法。

背景技术

水土资源是人类发展与文明的根基。当前，荒漠化已然成为我国最严重的生态安全问题，制约着生态文明建设的进程。如何整治日趋恶化的生态环境、提高植被覆盖率、恢复和重建受损的生态系统已成为生态文明建设中一个重大而紧迫的发展课题。

对于沙漠治理生态修复，重点在于防止地表水分的渗漏以提高植被的成活率。为在防渗的同时兼顾土壤的呼吸功能，以给土壤微生物及植物生长提供良好的生存环境，我国学者已开发出了兼具抗渗和透气性能的材料-防渗透气砂，其颗粒间存在气体能够通过但水分无法透过的微孔，但颗粒间微孔的存在会显著影响产品的抗渗性能，因而目前该材料无法很好地平衡抗渗和透气性能，主要存在抗渗效果不佳、表面易黏附、耐久性差等问题，无法满足长期的抗渗需求。针对现有技术存在的问题，亟需开发一种超疏水、低黏附、高耐久的防渗透气砂。

专利CN108059390A公开了一种砂基透气控水防渗颗粒及其制备方法，透气控水防渗颗粒包含骨料、偶联剂、石油树脂和聚四氟乙烯，制备方法包括将骨料加热到100℃～200℃，在搅拌下加入石油树脂和偶联剂并搅拌均匀；然后加入聚四氟乙烯并搅拌均匀；加水冷却、过筛、包装。由于石油树脂的热塑性，该发明所制备的颗粒耐热性较差，无法将聚四氟乙烯稳定固化在砂的表面；该颗粒存在疏水效果欠佳、表面易粘附、耐久性差等问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而提供一种超疏水、高耐久防渗透气砂及其制备方法，解决防渗透气砂抗渗效果不佳、表面易黏附、耐久性差等问题，具有制备工艺简单、超疏水、低黏附和高耐久等特性，在保证产品透气性的同时，有效地提升了其抗渗性能，具有非常广阔的应用前景。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种超疏水、高耐久防渗透气砂，包括石英砂及包裹在其表面的疏水膜，所述疏水膜是由疏水树脂、固化剂、聚四氟乙烯和纳米SiO₂在石英砂表面交联固化得到，所述疏水膜表面形成微纳二级粗糙结构。

优选地，该防渗透气砂包括以下重量份的组分：石英砂92-94份、疏水树脂4-5份、固化剂0.4-0.5份、聚四氟乙烯1.2-3份和纳米SiO₂ 0.4-1份。优选地，所述疏水树脂选自甲基硅树脂、氟硅树脂、酚醛树脂或聚酰胺改性环氧树脂中的一种或几种。

优选地，所述固化剂选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、六次甲基四胺、脂肪胺、脂环胺或芳香胺的一种或几种。

进一步优选地，所述疏水树脂采用甲基硅树脂或氟硅树脂时，所述固化剂采用二乙烯三胺或三乙烯四胺；所述疏水树脂采用酚醛树脂时，所述固化剂采用六次甲基四胺；所述疏水树脂采用聚酰胺改性环氧树脂时，所述固化剂采用脂肪胺、脂环胺或芳香胺中的一种或几种。

优选地，所述石英砂粒径为40-70目。

优选地，所述聚四氟乙烯为聚四氟乙烯微粉，粒径为5-70um。

优选地，所述纳米SiO₂粒径为100-300nm。

一种超疏水、高耐久防渗透气砂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将石英砂加热至150-200℃，静置、冷却；