黏土基高分子復(fù)合材料的制備及其保水固沙性能研究.pdf

1、土地荒漠化、沙漠化嚴重威脅國家生態(tài)安全，制約社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，是當(dāng)前重大的民生問題，防沙治沙顯得尤為重要。新型的環(huán)境友好型固沙材料必須要具有較強的粘結(jié)作用，能夠使松散的沙粒粘結(jié)在一起，形成粘結(jié)強度高的固結(jié)層。同時，還要有一定的吸水能力和保水能力，以降低蒸發(fā)，儲存水分，保證沙生植物生長過程中的水分供給，為植物生長創(chuàng)造良好的條件。在天然高分子（海藻酸鈉、黃原膠等）和礦物黏土的基礎(chǔ)上研究開發(fā)有機-無機復(fù)合保水及固沙材料，既能達到了防風(fēng)固沙、

2、恢復(fù)植被的目的，又可以避免不易降解的高分子材料對沙漠地區(qū)的污染。
　　基于上述研究目的，本文通過在溶液中接枝聚合的方法制備了PVA-g-PAA/APT和NaAlg-g-PAA/organo-loess兩種高吸水復(fù)合材料，和XG-g-PAA/laterite復(fù)合固沙材料，討論了各因素對復(fù)合材料性質(zhì)及性能的影響，并對復(fù)合材料進行了結(jié)構(gòu)和形貌的表征，以及應(yīng)用性能的測試。主要工作如下:
　　1.在水溶液中，采用接枝聚合的方法，以聚乙

3、烯醇，坡縷石黏土和部分中和的丙烯酸為原料，過硫酸銨（APS）和N, N-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）分別為引發(fā)劑和交聯(lián)劑，制備了PVA-g-PAA/APT高吸水復(fù)合材料，并對該高吸水復(fù)合材料中坡縷石黏土的用量進行了考察及優(yōu)化，最優(yōu)條件下制備的樣品在蒸餾水和0.9 wt％ NaCl溶液中的溶脹倍率分別為680 g/g和53 g/g，坡縷石黏土的引入使得高吸水復(fù)合材料的溶脹倍率明顯增大。高吸水復(fù)合材料在不同 pH值溶液、離子型表面活性劑溶液、

4、不同價態(tài)的電解質(zhì)溶液中的溶脹倍率及其保水性能表明其可以滿足不同沙土條件的應(yīng)用。此外，在不同價態(tài)的鹽溶液中的溶脹-去溶脹行為測試表明，該高吸水復(fù)合材料也可用于去除溶液中的多價金屬離子。
　　2.在水溶液中，以海藻酸鈉，部分中和的丙烯酸和有機黃土為原料，以過硫酸銨和N，N-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）分別為引發(fā)劑和交聯(lián)劑，通過接枝聚合的方法制備了NaAlg-g-PAA/organo-loess高吸水復(fù)合材料，優(yōu)化了黃土及有機黃土的添加量

5、，最優(yōu)條件下制備得到的高吸水復(fù)合材料在蒸餾水和0.9 wt% NaCI溶液中的溶脹倍率分別為656 g/g和69 g/g。高吸水復(fù)合材料在較寬的pH值范圍（pH=4-10）內(nèi)表現(xiàn)出了幾乎恒定且相對較高的溶脹倍率。在表面活性劑溶液中，高吸水復(fù)合材料的溶脹能力主要取決于表面活性劑的類型和濃度，且在相同濃度下其在陰離子表面活性劑溶液中的溶脹倍率大于陽離子表面活性劑。
　　3.在水溶液中，通過接枝聚合黃原膠、丙烯酸和紅土，成功制備了一種新

6、型的有機-無機復(fù)合固沙材料（XG-g-PAA/laterite）?？疾炝斯躺巢牧系暮繉ο嚓P(guān)固沙性能的影響。結(jié)果表明，這種化學(xué)固沙材料能夠顯著提高固沙試樣的抗壓強度。同時，固沙試樣具有良好的耐水性、耐熱性、抗冷凍-融性和抗紫外老化性。除此之外，用固沙材料處理的沙洋表現(xiàn)出了優(yōu)異耐水性的保水性。因此，該固沙材料的固沙前景可觀。
　　此外，上述復(fù)合材料采用FTIR，XRD，F(xiàn)E-SEM，TEM，TGA，DSC和element mappi