丙烯酸聚合物固沙剂的合成及性能研究

论文摘要

论文首先以丙烯酸为原料,采用紫外光引发合成聚丙烯酸均聚物,并将其应用于固沙实验,对其固结沙柱的抗压强度、抗剪切强度以及抗风蚀性能进行了测试。实验结果表明,聚丙烯酸固沙剂固结沙柱的抗压强度大于1MPa,而且能有效的抵御风沙的侵蚀。并通过对其固结沙柱的断面进行SEM表征,对固沙剂的原理进行了讨论。根据沙漠中水份蒸发的特点,提出了化学固沙的新思路。在化学固沙结皮的表面,形成一个疏水层,将降水快速引入沙层深处。合成了甲基丙烯酸十三氟辛酯（PFOMA）与丙烯酸（AA）的共聚物。将共聚物溶液喷洒于聚丙烯酸固沙层,可以在固结沙粒表层形成一层含氟共聚物的包覆层,实验结果表明,该共聚物层能显著降低聚丙烯酸固结沙柱的表面能,改变固沙层的渗水性和吸水性。当共聚物的单体组成比为AA/PFOMA=7/3时,水将无法渗入沙柱；共聚物AA/PFOMA=9/1和8/2时,25ml水渗过5cm高聚丙烯酸固结沙柱的渗水时间从23’33’’降到了4’30’’’,同时沙柱吸水率也从约50%降到了15%左右。说明AA和PFOMA的共聚物能显著地提高聚丙烯酸固沙剂的渗水性并降低吸水率。采用CaCl2水溶液浸润聚丙烯酸固结沙层,通过Ca2+的交联作用,可以在沙层的沙粒之间形成网状结构,能够有效的提高固结沙层的耐水性能。将用CaCl2水溶液浸润前后的固结沙柱置于水中进行耐水性测试,一个月后,浸润前沙柱沙层松散、表面沙子脱落,而浸润后沙柱表面坚硬,说明采用CaCl2水溶液浸润后,沙柱的耐水性能有了明显的提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 沙漠化
• 1.1.1 沙漠化的成因
• 1.1.2 全球沙漠化的现状
• 1.1.3 沙漠化的危害
• 1.2 沙漠治理的主要方法
• 1.2.1 工程固沙
• 1.2.2 植物治理
• 1.2.3 化学治理
• 1.2.4 固沙的综合技术
• 1.3 化学固沙材料
• 1.3.1 水泥浆
• 1.3.2 水玻璃
• 1.3.3 石油产品类固沙剂
• 1.3.4 高吸水树脂类
• 1.3.5 合成高分子类
• 1.3.6 新型化学固沙材料
• 1.4 本实验原理和主要内容
• 第二章 聚丙烯酸均聚物的合成及其固沙性能研究
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 聚丙烯酸均聚物的合成
• 2.1.4 聚合物粘均分子量的测定
• 2.1.5 沙柱试样的制备
• 2.1.6 固结沙盘断面形貌表征
• 2.1.7 沙柱抗压强度的测试
• 2.1.8 沙柱抗剪切强度测试
• 2.1.9 固结沙层抗风蚀性测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 聚丙烯酸均聚物分子量测量
• 2.2.2 固结沙盘断面形貌表征
• 2.2.3 沙柱抗压强度测试
• 2.2.4 沙柱抗剪切强度测试
• 2.2.5 固结沙层抗风蚀性测试
• 2.3 本章小结
• 第三章 含氟共聚物对聚丙烯酸固沙剂性能的影响
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 丙烯酸/甲基丙烯酸十三氟辛酯共聚物的合成
• 3.1.4 沙柱试样的制备
• 3.1.5 含共聚物的沙柱吸水率
• 3.1.6 含共聚物的沙柱耐水性
• 3.1.7 固沙剂渗水时间
• 3.1.8 接触角测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 丙烯酸/甲基丙烯酸十三氟辛酯共聚物的合成
• 3.2.2 共聚物结构
• 3.2.3 含共聚物的沙柱吸水率
• 3.2.4 含共聚物的沙柱耐水性
• 3.2.5 固沙剂渗水时间测试
• 3.3 本章小结
• 2溶液对聚丙烯酸固沙剂性能的影响'>第四章 CaCl₂溶液对聚丙烯酸固沙剂性能的影响
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 实验仪器
• 2+浓度对PAA水溶液粘度的影响'>4.1.3 不同Ca²⁺浓度对PAA水溶液粘度的影响
• 4.1.4 不同离子对PAA水溶液粘度的影响
• 4.1.5 沙柱试样的制备
• 2溶液对固沙剂耐水性能影响'>4.1.6 CaCl₂溶液对固沙剂耐水性能影响
• 2+表面处理后沙柱吸水率测试'>4.1.7 Ca²⁺表面处理后沙柱吸水率测试
• 4.1.8 固沙剂渗水时间测试
• 4.2 结果与讨论
• 2+浓度对PAA水溶液粘度的影响'>4.2.1 不同Ca²⁺浓度对PAA水溶液粘度的影响
• 4.2.2 不同离子对PAA水溶液粘度的影响
• 2对固沙剂耐水性能影响'>4.2.3 表面交联剂CaCl₂对固沙剂耐水性能影响
• 2对固沙剂吸水率的影响'>4.2.4 表面交联剂CaCl₂对固沙剂吸水率的影响
• 2溶液对沙柱渗水性能影响'>4.2.5 CaCl₂溶液对沙柱渗水性能影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书