本发明涉及一种高聚物土壤固化剂的制备方法，属于土壤固化剂技术领域。
背景技术：
土壤固化剂是在常温下能直接胶结土体中土壤颗粒表面或能够与粘土矿物反应生成胶凝物质的土壤硬化剂。国际上，欧洲建筑最先提出土力学理论；日本由于地理因素限制，对土壤固化剂的研究投入很大，成果较多；美国和加拿大在利用土壤固化技术建设道路上有很多成功的例子；还有像德国、澳大利亚、南非等国也处在研究的前例。国内以国家“七五”项目为牵头，虽然起步较晚，但是掀起了一阵研究高潮，研制了多种固化剂，并且部分成果已经从实验室走到了应用第一线，对国家建设作出了贡献。但是土壤本身的活性很低，再加上道路施工对土壤固化剂的要求较高，到目前为止，国际国内的各种固化剂都有各自的缺点，在实际应用上国内还处于起步阶段，而研究工作也处于低潮。
从固化剂的发展过程以及固结机理来看，现有的固化剂大致可以分成五大类。石灰和水泥在建筑施工上的广泛应用使得它们自然成为固化土壤的首选。但是其缺点是固化土壤的早期强度不高；由于固化剂加入量较大，形成凝胶的过程会产生较大的形变，固化土容易干缩，形成裂缝，破坏结构，影响水稳定性；而且这类固化剂的固化效果依赖于土壤的颗粒度和含水量，在施工上存在着限制。矿渣硅酸盐类固化剂的元素组成与土壤较为相近，主要是活性硅氧化物、铝氧化物等，与水泥相区别。由于这类固化剂采用的水硬性成分，所以防水抗冻性能较好。缺点是这类固化剂适用的土壤类型有限，而且固化剂掺入量仍然较大，施工量没有降低，对于本地缺乏资源的地区，进行施工需要较高的运输成本，这也是限制其应用的一大因素。高聚物类固化剂种类很多，包括多种树脂、纤维、表面活性剂等。传统的高聚物改良土壤包括水土保持、土壤保湿、疏松土质等，在此基础上，研究发现利用聚合物交联形成立体结构包裹和胶结土粒，或者利用表面活性剂改变土粒表面亲水性质，形成有效的抗水能力，在土壤压实的基础上，可以得到较好的抗压强度，从而发展成为一类新的土壤固化剂。缺点是这类固化剂普遍的抗水性能较差，遇水强度急剧降低，一些成型的产品同样存在这类问题。并且土壤的强度建立在聚合物本身的胶结能力上，土壤的结构成分复杂，对聚合物本身的稳定性也是一种考验，有待进一步发展和实践检验。电离子溶液类固化剂的机理是利用强离子来破坏土壤颗粒表面的双电层结构，减弱土壤表面与水的化学作用力，并且从根本上改变土壤颗粒的表面性质，使其趋于憎水性，在压力的作用下使得土壤形成强度和良好的抗水性能，其中还包括一定的离子交换促使土壤具备一些活性，从而促进土壤的稳定性和强度。但是有较大的缺点，由于施工需要的用水量比较大，所以在北方和西部一些缺水的地方施工存在困难；另外这种固化剂对土壤成分有一定的要求，这也在很大程度上限制了其应用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对目前传统的固化剂普遍存在抗水性能较差，遇水强度急剧降低，掺入量较大的问题，提供了一种高聚物土壤固化剂的制备方法，该方法首先将椰子油在酰化酶的作用下与二苯基甲烷二胺反应得到聚酰胺，然后高温灭酶，再将聚酰胺与聚氧硅烷在反应得到有机硅改性聚酰胺，将苯乙烯在过氧化苯甲酰的作用下与丙烯腈反应得到苯乙烯-丙烯腈共聚物，然后将有机硅改性聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物混合，再加入引发剂、交联剂和其它助剂搅拌得到一种高聚物土壤固化剂。本发明制成的高聚物土壤固化剂抗水性能优良，遇水强度无明显变化，用于土壤固化时掺入量较常规固化剂减少了3/4，使用寿命比常规固化剂长5～7年，耐候性、稳定性明显增强，并且固化剂对土壤成分无要求，本发明成本低廉，操作简单，易于工业化生产。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取10～20g椰子油加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在50～60℃，再加入8～12g二苯基甲烷二胺，搅拌20～30min，再加入0.3～0.5g酰化酶，搅拌反应2～3h，升温至90～100℃，搅拌反应20～30min，得到聚酰胺；
（2）向上述聚酰胺中加入2～4g聚氧硅烷，搅拌10～20min，再依次加入0.3～0.5g过氧化月桂酰、0.5～0.8g三甲氧基硅烷，搅拌反应3～4h，得到有机硅改性聚酰胺，备用；
（3）称取8～10g苯乙烯加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在80～90℃，再加入0.5～0.8过氧化苯甲酰，搅拌5～10min，再加入2～4g丙烯腈，搅拌反应3～4h，得到苯乙烯-丙烯腈共聚物；
（4）向上述共聚物中加入上述步骤（2）中备用的有机硅改性聚酰胺，搅拌5～10min，控制温度在25～35℃，再依次加入1～3gN-羟甲基丙烯酰胺、0.5～0.8g过氧化月桂酰，搅拌20～30min，得到有机硅改性聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物混合液；
（5）向上述有机硅改性聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物混合液中依次加入3～5g硅酸锌、1～3g钙矾石、2～4g细陶砂、1～3g粗陶砂、1～3g钛白粉，搅拌10～20min，再依次加1～3g入磺化三聚氰胺甲醛树脂、1～3g硬脂酸锌，搅拌20～30min，得到一种高聚物土壤固化剂。
本发明的应用方法：将本发明制备的固化剂稀释8～10倍后均匀的洒到土地表面，每平方米洒施稀释后的固化剂用量为60～80mL，经2～3d自然风干，可形成2～4cm厚的粘结层，然后经测定，土层坚实度可达40～42kg/cm3，是未进行固土的5～6倍，保水持续时间由18～20天增加至50～60天。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制成的高聚物土壤固化剂抗水性能优良，遇水强度无明显变化，用于土壤固化时掺入量较常规固化剂减少了3/4；
（2）本发明制成的高聚物土壤固化剂使用寿命比常规固化剂长5～7年，耐候性、稳定性明显增强，并且固化剂对土壤成分无要求；
（3）本发明成本低廉，操作简单，易于工业化生产。
具体实施方式
首先称取10～20g椰子油加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在50～60℃，再加入8～12g二苯基甲烷二胺，搅拌20～30min，再加入0.3～0.5g酰化酶，搅拌反应2～3h，升温至90～100℃，搅拌反应20～30min，得到聚酰胺；向上述聚酰胺中加入2～4g聚氧硅烷，搅拌10～20min，再依次加入0.3～0.5g过氧化月桂酰、0.5～0.8g三甲氧基硅烷，搅拌反应3～4h，得到有机硅改性聚酰胺，备用；称取8～10g苯乙烯加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在80～90℃，再加入0.5～0.8过氧化苯甲酰，搅拌5～10min，再加入2～4g丙烯腈，搅拌反应3～4h，得到苯乙烯-丙烯腈共聚物；向上述共聚物中加入上述步骤中备用的有机硅改性聚酰胺，搅拌5～10min，控制温度在25～35℃，再依次加入1～3gN-羟甲基丙烯酰胺、0.5～0.8g过氧化月桂酰，搅拌20～30min，得到有机硅改性聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物混合液；向上述有机硅改性聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物混合液中依次加入3～5g硅酸锌、1～3g钙矾石、2～4g细陶砂、1～3g粗陶砂、1～3g钛白粉，搅拌10～20min，再依次加1～3g入磺化三聚氰胺甲醛树脂、1～3g硬脂酸锌，搅拌20～30min，得到一种高聚物土壤固化剂。
实例1
首先称取10g椰子油加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在50℃，再加入8g二苯基甲烷二胺，搅拌20min，再加入0.3g酰化酶，搅拌反应2h，升温至90℃，搅拌反应20min，得到聚酰胺；向上述聚酰胺中加入2g聚氧硅烷，搅拌10min，再依次加入0.3g过氧化月桂酰、0.5g三甲氧基硅烷，搅拌反应3h，得到有机硅改性聚酰胺，备用；称取8g苯乙烯加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在80℃，再加入0.5g过氧化苯甲酰，搅拌5min，再加入2g丙烯腈，搅拌反应3h，得到苯乙烯-丙烯腈共聚物；向上述共聚物中加入上述步骤中备用的有机硅改性聚酰胺，搅拌5min，控制温度在25℃，再依次加入1gN-羟甲基丙烯酰胺、0.5g过氧化月桂酰，搅拌20min，得到有机硅改性聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物混合液；向上述有机硅改性聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物混合液中依次加入3g硅酸锌、1g钙矾石、2g细陶砂、1g粗陶砂、1g钛白粉，搅拌10min，再依次加1g入磺化三聚氰胺甲醛树脂、1～3g硬脂酸锌，搅拌20～30min，得到一种高聚物土壤固化剂。
将本发明制备的固化剂稀释10倍后均匀的洒到土地表面，每平方米洒施稀释后的固化剂用量为60mL，经2d自然风干，可形成2cm厚的粘结层，然后经测定，土层坚实度可达40kg/cm3，是未进行固土的5倍，保水持续时间由18天增加至50天。
实例2
首先称取15g椰子油加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在55℃，再加入10g二苯基甲烷二胺，搅拌25min，再加入0.4g酰化酶，搅拌反应2.5h，升温至95℃，搅拌反应25min，得到聚酰胺；向上述聚酰胺中加入3g聚氧硅烷，搅拌15min，再依次加入0.4g过氧化月桂酰、0.6g三甲氧基硅烷，搅拌反应3.5h，得到有机硅改性聚酰胺，备用；称取9g苯乙烯加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在85℃，再加入0.6g过氧化苯甲酰，搅拌8min，再加入3g丙烯腈，搅拌反应3.5h，得到苯乙烯-丙烯腈共聚物；向上述共聚物中加入上述步骤中备用的有机硅改性聚酰胺，搅拌8min，控制温度在30℃，再依次加入2gN-羟甲基丙烯酰胺、0.6g过氧化月桂酰，搅拌25min，得到有机硅改性聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物混合液；向上述有机硅改性聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物混合液中依次加入4g硅酸锌、2g钙矾石、3g细陶砂、2g粗陶砂、2g钛白粉，搅拌15min，再依次加2g入磺化三聚氰胺甲醛树脂、2g硬脂酸锌，搅拌25min，得到一种高聚物土壤固化剂。
将本发明制备的固化剂稀释9倍后均匀的洒到土地表面，每平方米洒施稀释后的固化剂用量为70mL，经2.5d自然风干，可形成3cm厚的粘结层，然后经测定，土层坚实度可达41kg/cm3，是未进行固土的5.5倍，保水持续时间由19天增加至55天。
实例3
首先称取20g椰子油加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在60℃，再加入12g二苯基甲烷二胺，搅拌30min，再加入0.5g酰化酶，搅拌反应3h，升温至100℃，搅拌反应30min，得到聚酰胺；向上述聚酰胺中加入4g聚氧硅烷，搅拌20min，再依次加入0.5g过氧化月桂酰、0.8g三甲氧基硅烷，搅拌反应4h，得到有机硅改性聚酰胺，备用；称取10g苯乙烯加入到带有温度计和回流装置的三口烧瓶中，将烧瓶置于水浴锅中，控制温度在90℃，再加入0.8g过氧化苯甲酰，搅拌10min，再加入4g丙烯腈，搅拌反应4h，得到苯乙烯-丙烯腈共聚物；向上述共聚物中加入上述步骤中备用的有机硅改性聚酰胺，搅拌10min，控制温度在35℃，再依次加入3gN-羟甲基丙烯酰胺、0.8g过氧化月桂酰，搅拌30min，得到有机硅改性聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物混合液；向上述有机硅改性聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物混合液中依次加入5g硅酸锌、3g钙矾石、4g细陶砂、3g粗陶砂、3g钛白粉，搅拌20min，再依次加3g入磺化三聚氰胺甲醛树脂、3g硬脂酸锌，搅拌30min，得到一种高聚物土壤固化剂。
将本发明制备的固化剂稀释8倍后均匀的洒到土地表面，每平方米洒施稀释后的固化剂用量为80mL，经3d自然风干，可形成4cm厚的粘结层，然后经测定，土层坚实度可达42kg/cm3，是未进行固土的6倍，保水持续时间由20天增加至60天。