[發明專利]疏水性砂，其生產方法及其用途

無效

• 申請號: 201080030863.3
• 申請日: 2010-04-27
• 公開（公告）號: CN102459496A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: M.弗里德爾;S.吉斯勒-布蘭克;P.霍恩;R.阿卡姆
• 申請（專利權）人: 贏創德固賽有限公司
• 主分類號: C09K3/18
• 分類號: C09K3/18;C09K17/40;C09C1/30;C09C3/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周鐵;林森

全世界遭遇越來越大的沙漠化和水量不足的難題。然而，在農業和園藝應用中，對于植物的生長卻需要足夠的水量。因此急需為農業或園藝可用面積供應足夠的水量。足夠的水量也是迄今未利用的土地面積的開墾所需要的。

借助于水道，灌溉設備，人工噴灑或類似方式可將水運輸到所設想的地點并且加以利用。然而，含水的土壤必須在盡可能長的時間中貯存一定量的水以便能夠以經濟的方式實現足夠的植物生長。

改進水分保持能力的一種可能性是改良土壤本身，防止水的滲漏。如在DE?4325692中所述，為此目的，能夠生產具有拒水性能的人造土壤結構。上述專利申請的一個缺點是其中所使用的聚硅氧烷改性砂在酸性和堿性介質中不具有足夠長時間的穩定性，而用氟化取代基處理的砂因為此類氟化化合物的生物可降解性不足而在生態上是不可接受的。

WO?0232213，US?6060557和EP?1591476描述了使用有機聚合物(尤其交聯丙烯酸酯)的，以便使土壤具有農業用的保水層。然而，由于此類層對砂基質無化學鍵合以及有機聚合物的耐紫外線穩定性欠缺(B.?R?nby,?Journal?of?Analytical?and?Applied?Pyrolysis?1989,?15,?237-247.)，該處理的耐久性一般是成問題的。

JP?2000-023559記載了用醇酸樹脂或聚硅氧烷處理過的砂的生產方法和用途。缺點是需要較大用量的有機反應樹脂和交聯劑，以及含Si的起始原料。此外，植物不再能夠在與有機樹脂粘在一起的砂質土壤中生根，因此限制了植物生長。其中描述的砂因此被稱為“非草地”土壤。

WO?9841408描述了用含有蜂蠟的試劑改性的砂的生產方法和用途。以這種方式可獲得的材料的一個缺點是由蜂蠟所引起的粘性和適合于樣板目的，但是在農業應用中有障礙。

當然，也可采用賦予土壤顆粒以拒水性的選擇(下面也稱作疏水化)。

JP?07-048559描述了硅烷化無機材料的生產。缺點在于必須在有機溶劑中使用氯硅烷來生產所述材料。

JP?07-194286描述了用硅烷化合物處理的砂材料的生產方法和用途。能夠獲得的砂能夠用于阻止雜草的生長。在該文件中設想，經處理過的砂的效果源于所處理的砂不再能蓄水并且因此阻止了空中傳播的種子的生長。所述材料的缺點是植物的生長被抑制并且無法為有用植物的生長提供較為有利的條件。此外，所需的劑量必須通過實驗來確定，并且不能根據所要處理的砂的性質來確定。

本發明的目的因此是提供拒水性的砂，該砂能夠通過使用少量的硅烷化試劑以簡單方式生產。這一目的根據獨立權利要求來實現并且在下面更詳細地進行解釋。

令人吃驚地發現，用低消耗量的水性含硅化合物可使砂具有拒水性，其中所需量取決于砂顆粒的平均粒度。

根據本發明，砂顆粒用合適的疏水化試劑賦予拒水性。根據本發明的疏水化試劑是含硅的化合物，例如硅烷、硅氧烷和/或聚硅氧烷。這些在下文被稱作硅烷化試劑。這些硅烷化試劑的水乳液或水溶液在下面被稱作硅烷化試劑乳液。

本發明因此提供了生產疏水性砂的方法，該方法包括以下步驟：

(a)?提供砂，

(b)?去除平均砂粒尺寸>2000μm的粗砂粒部分，然后

(c)?測定步驟(b)后獲得的砂的砂粒體積密度、平均粒度和內部表面積_砂，然后

(d)?將步驟(c)之后獲得的砂與硅烷化試劑乳液在混合設備中在500轉/分-4000轉/分的轉速下以0.19·10^-2至5.0·10^-2(g硅烷化試劑)/(m²內表面積_砂)的量混合1-10分鐘的時間，然后

(e)?在30-90℃的溫度下干燥0.5-2小時。

全部類型的砂例如石英砂、河砂或海砂，流沙或石粉都可以適合作為砂。合適的砂可具有150μm?-?2000μm，優選200μm?-?2000μm，特別優選300μm?-?1800μm的粒徑。

因此，根據權利要求保護的方法使用硅烷化試劑來使砂具有拒水性。此類硅烷化試劑可具有通式結構I的烷基取代的硅烷，

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其中R¹是C₁-C₁₈烷基，基團R²是相同或不同的，并且R²是氫原子或具有1-6個碳原子、優選具有1個或2個碳原子的烷基。