长链疏水改性苯丙共聚物乳液的合成及固沙性能

曾湘楚; 张光华; 武哲

doi:10.6054/j.jscnun.2021090

长链疏水改性苯丙共聚物乳液的合成及固沙性能

陕西科技大学化学与化工学院//陕西省轻化工助剂重点实验室，西安 710021

基金项目:

国家自然科学基金项目 31670596

陕西省自然科学基础研究计划项目 2020GY-232

详细信息

通讯作者:
张光华，Email: zhanggh@sust.edu.cn

中图分类号: O631
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出版历程
- 收稿日期: 2021-07-08
- 网络出版日期: 2022-01-09
- 刊出日期: 2021-12-24

The Synthesis and Sand Solidification Properties of Long Chain Hydrophobic Modified Styrene-acrylic Copolymer Emulsion

Shaanxi Provincial Key Laboratory of Chemical Additives for Industry//College of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi'an 710021, China

摘要

摘要: 以苯乙烯(St)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为硬单体，丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸(AA)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为软单体，丙烯酸十八酯(SA)为功能单体，过硫酸钾(KPS)为引发剂，聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)和十二烷基硫酸钠(SDS)为复合乳化剂，采用种子乳液聚合，制备了长链疏水改性苯丙共聚物乳液，采用氢核磁共振(¹H NMR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)等对共聚物进行表征并研究其固沙性能. 结果表明：当乳化剂SDS与OP-10的质量比为1 ∶ 1，亲油亲水平衡值(HLB)为27.50时，乳液最稳定，平均粒径为1.423 μm，乳液分散指数(TSI)为0.413. 丙烯酸十八酯质量分数为3%(占单体总质量的比例)时，聚合物热分解温度约为340 ℃，胶膜硬度达到3 H，吸水率降低至3.25%，水接触角提高至78.6°. 改性苯丙共聚物乳液作为固沙剂使用，当固沙剂固含量(质量分数)为15%、添加量为5 g/cm³时，沙柱的无侧限抗压强度为118.32 kPa、内聚强度为16.53 kPa、内摩擦角为8.68°，沙盘的相对冲刷保留率为98.2%，相对风蚀保留率为100%.
- 苯丙乳液 /
- 丙烯酸十八酯 /
- 疏水改性 /
- 固沙剂 /
- 种子乳液聚合
Abstract: A long chain hydrophobic modified styrene-acrylic copolymer emulsion was prepared with seed emulsion polymerization using styrene(St) and methyl methacrylate(MMA) as hard monomer, butyl acrylate(BA), acrylic acid(AA) and hydroxyethyl acrylate(HEA) as soft monomer, stearyl acrylate(SA) as functional monomer, potassium persulfate(KPS) as initiator, polyoxyethylene octyl phenol ether-10(OP-10) and sodium dodecyl sulfate (SDS) as compound emulsifier. the copolymer was characterized with ¹HNMR, SEM, TEM, TGA, etc. And its sand-fixation performance was studied. The results showed that when the mass ratio of emusifiers of SDS to OP-10 was 1 ∶ 1 and the hydrophilic lipophilic balance(HLB) was 27.50, the emulsion was the most stable with an average particle size of 1.423 μm and a TSI of 0.413. When the amount of stearyl acrylate(SA) was 3%(the total mass of monomer), the thermal decomposition temperature of polymer was about 340 ℃, the hardness of film reached to 3 H, the water absorption rate decreased to 3.25% and the water contact angle increased to 78.6°. The modified styrene-acrylic copolymer emulsion could be used as a sand solidification agent with a solid content of 15% and a dosage of 5 g/cm³, the unconfined compressive strength of the sand column was 118.32 kPa, the shear strength was 16.53 kPa, the internal friction angle was 8.68°, the relative resistance to erosion rate of the sand table was 98.2%, and the relative resistance to wind erosion rate was 100%.
- styrene-acrylic emulsion /
- stearyl acrylate /
- hydrophobic modification /
- sand solidification agent /
- seeded emulsion polymerization

HTML全文

在拓扑动力系统中，拓扑熵^[1]是一个拓扑共轭不变量，可用来刻画系统的复杂程度。非紧集的拓扑熵^[2-3]与测度熵、Lyapunov指数等密切相关^[4-11]，可用来研究系统中的重分形谱^[12]、饱和集^[6]和非正则集等^{[5, 7]}。

学者们从多个角度对拓扑熵进行了深入研究，发现系统中满足一定条件的零测集具有与整个系统相同的拓扑熵或Hausdorff维数。如：BARREIRA和SCHMELING^[4]证明了针对拓扑混合的有限型子转移，如果Hölder连续函数g对0是非上同调的，那么g的Birkhoff平均不规则集上的拓扑熵等于这个有限型子转移的拓扑熵; PESIN^[5]证明了针对符号系统，非generic点集上的拓扑熵等于整个系统的拓扑熵; CHEN等^[6]证明了满足specification性质的非正则集上的拓扑熵等于整个系统的拓扑熵; TIAN^[7]证明了系统中若干周期类点集的差集上的拓扑熵等于整个系统的拓扑熵; ZHU和MA^[8]将文献[6-7]的结论推广到了自由半群作用的系统中。

在迭代函数系统(IFS)中，ELTON^[13]得到了一个遍历定理(Elton定理)：对任意连续函数，符号空间中几乎所有的点，IFS的时间平均等于空间平均。受文献[4-8]的启发，本文探讨符号空间中Elton定理不成立的点构成的集合的性质及其拓扑熵、Hausdorff维数与整个系统的拓扑熵、Hausdorff维数的关系。

1. 主要结果

设(X, d)是紧致度量空间。映射T: X→X称为一个压缩映射，如果 $d(T(x), T(y)) \leqslant \theta d(x, y)$ , $\forall x, y \in X$ ，其中θ(0 < θ < 1)是一个常数。如果{T₀, T₁, …, T_m-1}是X上的压缩映射族，那么称(X, T₀, T₁, …, T_m-1)为迭代函数系统(IFS)。由文献[14]可知，对于迭代函数系统(X, T₀, T₁, …, T_m-1)，如果存在唯一的非空子集 $E \subset X$ ，使得 $E=\bigcup\limits_{j=0}^{m-1} T_j(E)$ ，则E被称为 $\left(X, T_0, T_1, \cdots, T_{m-1}\right)$ 的吸引子。

设(X, T₀, T₁, …, T_m-1)是一个迭代函数系统，(p₀, p₁, …, p_m-1)是一个概率向量，即 $p_i>0(0 \leqslant i \leqslant m-1), \sum_{i=0}^{m-1} p_i=1$ 。HUTCHINSON^[14]证明了存在唯一的Borel概率测度ν，使得对所有的Borel集 $Z \subset X$ ，有

$\nu(Z)=\sum\limits_{j=0}^{m-1} p_j \nu\left(T_j^{-1} Z\right)$

且supp ν是(X, T₀, T₁, …, T_m-1)的吸引子E, 这个概率测度ν称为是(X, T₀, T₁, …, T_m-1)的关于概率向量(p₀, p₁, …, p_m-1)的不变测度。

设 $\varSigma=\prod\limits_{n=1}^{\infty}\{0, 1, \cdots, m-1\}$ 为符号空间，(p₀, p₁, …, p_m-1)是一个概率向量，P为由每一个因子的测度p({i})=p_i诱导的乘积测度。

1987年，ELTON^[13]得到了迭代函数系统(X, T₀, T₁, …, T_m-1)中的一个遍历定理：

定理A^[13] (Elton定理)对于X上的任意连续函数f和任意 $x \in X$ , 有

$\lim _{n \rightarrow \infty} \frac{1}{n} \sum\limits_{i=0}^{n-1} f\left(T_{j_i} \circ T_{j_{i-1}} \circ \cdots \circ T_{j_0}(x)\right)=\int_X f \mathrm{~d} \nu,$

相对于乘积测度P而言，对几乎所有的(j₀, j₁, …) $\in$ Σ成立。

对任意f $\in$ C(X)和任意 $x \in X$ ，记f的Elton定理不成立的点构成的集合为

$\begin{aligned} &B_1(f, x)=\left\{\left(j_0, j_1, \cdots\right) \in \varSigma \mid \lim _{n \rightarrow \infty} \frac{1}{n} \sum\limits_{i=0}^{n-1} f\left(T_{j_i} \circ T_{j_{i-1}} \circ \cdots \circ\right.\right. \\ &\left.T_{j_0}(x)\right) \text { 不存在\}。 } \end{aligned}$

根据定理A，对Σ上的每一个乘积测度P，均有P(B₁(f, x))=0，B₁(f, x)是σ-不变的，其中σ是Σ上的推移映射。

本文研究集合B₁(f, x)的拓扑熵、Hausdorff维数与整个系统的拓扑熵、Hausdorff维数的关系。

设A为m×m阶矩阵，A的每个元素a_ij取值为0或1。设 $\varSigma_A \subset \varSigma$ 是紧致的σ-不变子集，使得任意(i₀, i₁, …) $\in$ Σ_A，满足a_i_n i_n+1 =1，n≥0，映射σ|_{Σ_A}称为由矩阵A决定的有限型子转移。称σ|_{Σ_A}拓扑混合当且仅当存在一个正整数k，使得A^k的所有元素的值都是正的。σ|_{Σ_A}的拓扑熵为h(σ|_{Σ_A})=log ρ(A)^[15]，其中ρ(A)表示A的谱半径。

如果存在连续函数 $\psi: \varSigma_A \rightarrow \mathbb{R}$ ，存在 $c \in \mathbb{R}$ ，使得 $g_1-g_2=\psi-\psi \circ \sigma+c$ ，则称2个函数 $g_1, g_2: \varSigma_A \rightarrow \mathbb{R}$ 是上同调的。对于每一个连续函数 $g: \varSigma_A \rightarrow \mathbb{R}$ ，定义g的Birkhoff平均的不规则集为

$B(g)=\left\{\left(j_0, j_1, \cdots\right) \in \varSigma_A \mid \lim _{n \rightarrow \infty} \frac{1}{n} \sum\limits_{i=1}^n g\left(\sigma^k\left(j_0, j_1, \cdots\right)\right)\right. \text { 不 } \\ 存在\}。$

注意，集合B(g)是σ-不变的。根据Birkhoff遍历定理^[15]，对于Σ_A上每一个σ-不变测度μ，有μ(B(g))=0。1997年，BARREIRA和SCHMELING^[4]证明了满足一定条件的Birkhoff平均不规则集上的拓扑熵等于这个有限型子转移的拓扑熵。

定理B^[4] 对于拓扑混合的有限型子转移，如果Hölder连续函数g对0是非上同调的，那么

$h(\sigma \mid B(g))=h\left(\sigma \mid \varSigma_A\right),$

其中，h(σ|B(g))、h(σ|Σ_A)分别表示B(g)、Σ_A上的σ拓扑熵，B(g)表示g的Birkhoff平均不规则集，Σ_A表示由矩阵A确定的符号空间Σ的σ-不变子集。

下面给出本文定理证明需要用到的一个结论：

定理C^[12] 对符号系统(Σ, σ)，对任意 $Z \subset \Sigma$ ，有

$h(\sigma \mid Z)=\mathrm{HD}(Z) \cdot \log m,$

其中，Σ由m个符号生成，h(σ|Z)表示Z上的拓扑熵，HD(Z)表示Z上的Hausdorff维数。

本文主要结论如下：

定理1 设(X, T₀, T₁, …, T_m-1)是一个迭代函数系统，对任意g $\in$ C₁(X)和任意 $x \in X$ ，这里 $C_1(X)=\{g \in \left.C(X) \mid \int_X g \mathrm{~d} \nu_1 \neq \int_X g \mathrm{~d} \nu_2, \forall \nu_1, \nu_2 \in M(X), \nu_1 \neq \nu_2\right\}$ , $M(X)$ 表示(X, T₀, T₁, …, T_m-1)中关于所有概率向量的不变测度的集合，有

$h\left(\sigma \mid B_1(g, x)\right)=h(\sigma)=\log m,$

即B₁(g, x)是满熵的，且具有满Hausdorff维数。

证明仿照定理B的证明方法，设(p₀, p₁, …, p_m-1)和(q₀, q₁, …, q_m-1)是任何概率向量，且

$\left(p_0, p_1, \cdots, p_{m-1}\right) \neq\left(q_0, q_1, \cdots, q_{m-1}\right)。$

设P₁、P₂分别表示由(p₀, p₁, …, p_m-1)、(q₀, q₁, …, q_m-1)诱导的乘积测度，ν₁、ν₂分别表示(X, T₀, T₁, …, T_m-1)关于(p₀, p₁, …, p_m-1)、(q₀, q₁, …, q_m-1)的不变测度，则有P₁≠P₂, ν₁≠ν₂。给定ε>0，存在概率向量(p₀, p₁, …, p_m-1)和(q₀, q₁, …, q_m-1)，使得(p₀, p₁, …, p_m-1)≠(q₀, q₁, …, q_m-1)，h_{P_i}(σ)>h(σ)-ε(i=1, 2)。其中h_{P_i}(σ)表示关于P_i的σ测度论熵。因为ν₁≠ν₂，所以 $\int_X g \mathrm{~d} \nu_1 \neq \int_X g \mathrm{~d} \nu_2, g \in C_1(X)$ 。选择δ $\in$ (0, ε), 使得 $\left|\int_X g \mathrm{~d} \nu_1-\int_X g \mathrm{~d} \nu_2\right|>4 \delta$ 。固定 $x \in X$ , 设Γ_i^l(i=1, 2;l≥1)表示Σ中满足下面不等式的点(j₀, j₁, …)构成的集合：对任意n≥l，满足

$\left|\frac{1}{n} \sum\limits_{i=0}^{n-1} g\left(T_{j_i} \circ T_{j_{i-1}} \circ \cdots \circ T_{j_0}(x)\right)-\int_X g \mathrm{~d} \nu_i\right| <\delta。$

令 $p_s=s(\bmod 2), l_s$ 是正整数的递增序列，使得对每一个整数 $s \geqslant 1$ , 有 $P_{p_s}\left(\Gamma_{P_s}^{l_s}\right)>1-\varepsilon / 2^s$ 。令 $m_1= n_1=l_1, m_s=\left(n_{s-1}+1+l_{s+1}\right)!, n_s=n_{s-1}+1+m_s$ 。构造如下柱集族： $\mathscr{C}_s=\left\{C_{m_s}\left(j_0, j_1, \cdots\right) \mid\left(j_0, j_1, \cdots\right) \in \Gamma_{p_s}^{l_s}\right\}, \mathscr{D}_1= \mathscr{C}_1$ 和 $\mathscr{D}_s=\left\{\underline{C} C \bar{C} \mid \underline{C} \in \mathscr{D}_{s-1}, \bar{C} \in \mathscr{C}_s\right.$ , 柱集的长度|C|=1}。

令 $\varLambda=\bigcap\limits_{s \geqslant 1} \cup C$ ，定义Λ上的测度μ如下:

$\begin{gathered} \mu(C)=P_1(C), C \in \mathscr{D}_1=\mathscr{C}_1, \\ \mu(\underline{C} C \bar{C})=\mu(\underline{C}) P_{p_s}(\bar{C}), \underline{C} C \bar{C} \in \mathscr{D}_s, s>1 。 \end{gathered}$

对于每个可测集 $A \subset \varSigma$ ，令 $\mu(A)=\mu(A \cap \varLambda)$ ，则μ扩展到了Σ上。

如果 $s>1, \underline{C} \in \mathscr{D}_{s-1}$ ，那么

$\mu\left(\bigcup\limits_{\bar{C} \in \mathscr{D}_s} \underline{C} \cap \bar{C}\right) \geqslant \mu(\underline{C})\left(1-\frac{\varepsilon}{2^s}\right)。$

如果ε < 2，那么

$\mu(\varLambda) \geqslant \prod\limits_{s=1}^{\infty}\left(1-\frac{\varepsilon}{2^s}\right)>0。$

设 $\left(j_0, j_1, \cdots\right) \in C \in \mathscr{D}_s$ ，由于 $\left(j_{|C|-m_s}, j_{|C|-m_s+1}, \cdots\right) \in \Gamma_{p_s}^{l_s}$ ，当 $s \rightarrow \infty$ 时，有 $\frac{|C|}{m_s} \rightarrow 1$ 足够大，那么

$\begin{aligned} &\left|\frac{1}{|C|} \sum\limits_{i=0}^{|C|} g\left(T_{j_i} \circ \cdots \circ T_{j_0}(x)\right)-\int_X g \mathrm{~d} \nu_{p_s}\right| \leqslant\\ &\left|\frac{1}{m_s} \sum\limits_{i=0}^{m_s} g\left(T_{j_{\mid C 1-m_s+i}} \circ \cdots \circ T_{j_1 \mid 1-m_s}(x)\right)-\int_X g \mathrm{~d} \nu_{p_s}\right| \times\\ &m_s \sum\limits_{i=0}^{|C|} g\left(T_{j_i} \circ \cdots \circ T_{j_0}(x)\right)\\ &|C| \sum\limits_{i=0}^{m_s} g\left(T_{j_{\mid C l}-m_s+i} \circ \cdots \circ T_{j_{|C|-m_s}}(x)\right) \end{aligned}$

$\begin{aligned} &\left|1-\frac{m_s \sum\limits_{i=0}^{m_s} g\left(T_{j_i} \circ \cdots \circ T_{j_0}(x)\right)}{|C| \sum\limits_{i=0}^{m_s} g\left(T_{j_{|C|}-m_s+i} \circ \cdots \circ T_{\mathrm{j}_{|C|-m_s}}(x)\right)}\right| \times\\ &\left|\int_X g \mathrm{~d} \mu_{v_{p_s}}\right| <2 \delta。 \end{aligned}$

由于 $\delta \in(0, \varepsilon)$ ，可知 $\varLambda \subset B_1(g, x)$ 。现在设 $\left(j_0\right., \left.j_1, \cdots\right) \in \varLambda$ ，如果q足够大，那么

$-\frac{\log \left(\mu\left(C_q\left(j_0, j_1, \cdots\right)\right)\right)}{q} \geqslant h(\sigma)-\eta$

对某 $\eta \in(0, 2 \varepsilon)$ 成立。这意味着

$h\left(\sigma \mid B_1(g, x)\right) \geqslant h(\sigma \mid \varLambda) \geqslant h_{\mu \mid \varLambda}(\sigma) \geqslant h(\sigma)-2 \varepsilon$

由于ε是任意的，则 $h\left(\sigma \mid B_1(g, x)\right)=h(\sigma)$ 。

此外，由定理C可得

$\mathrm{HD}\left(B_1(g, x)\right)=\frac{h\left(\sigma \mid B_1(g, x)\right)}{\log m}=\frac{h(\sigma)}{\log m}=\mathrm{HD}(\varSigma)。$

证毕。

2. 例子

例1 设 $X=[0, 1], T_0: x \mapsto \frac{1}{3} x, T_1: x \mapsto \frac{1}{3} x+$ $\frac{2}{3} \circ\left(X, T_0, T_1\right)$ 的吸引子是Cantor集E：

$\begin{aligned} E=& T_0(E) \cup T_1(E)=\left\{x_{i_0 i_1 \cdots}:=\bigcap\limits_{n=0}^{\infty} T_{i_0} \circ T_{i_1} \circ \cdots \circ T_{i_n}(E) \mid\right.\\ &\left.\left(i_0, i_1, \cdots\right) \in \prod\limits_{n=1}^{\infty}\{0, 1\}\right\}。 \end{aligned}$

取g $\in$ C(X), 使得g(x)=a, x $\in$ [0, 1/3], g(x)=b, x $\in$ [2/3, 1], 这里a≠b。对于任意 $x \in X$ ，令E(g, x)={x_i₀ i₁… |(i₀, i₁, …) $\in$ B₁(g, x)} E。那么以下结论成立：

(1) 对于任意的 $x \in X$ ，有

$h\left(\sigma \mid B_1(g, x)\right)=h(\sigma)=\log 2, \mathrm{HD}\left(B_1(g, x)\right)=\mathrm{HD}(\varSigma),$

这里 $\varSigma=\prod\limits_{n=1}^{\infty}\{0, 1\}$ 。

(2) 对于任意 $x \in X$ ，有

$\mathrm{HD}(E(g, x))=\mathrm{HD}(E)=\log 2 / \log 3。$

例1中的结论(1)可由定理1直接得出。结论(2)中集合E(g, x)是Cantor集E的一个子集，由于系统 $\left(\prod\limits_{n=1}^{\infty}\{0, 1\}, \sigma\right)$ 与(E, ψ)是拓扑共轭的，E中任一集合与其在 $\prod\limits_{n=1}^{\infty}\{0, 1\}$ 中的象集有相同的拓扑熵。针对系统(E, ψ)，集合E(g, x)上的Hausdorff维数与其拓扑熵有关系，因此，下面给出结论(2)证明中需用到的一个定理：

定理D^[11] 对紧致系统(X, f)，若存在α>1，对任意充分小的正数ε，当 $d(x, y) < \varepsilon$ 时，有 $d(f(x)$ , $f(y))=\alpha d(x, y)$ ，则对任意 $Z \subset X$ ，有

$h(f \mid Z)=\mathrm{HD}(Z) \cdot \log \alpha。$

例1的证明 (1)设(p₀, p₁)和(q₀, q₁)为任意概率向量，且(p₀, p₁)≠(q₀, q₁)。那么p₀≠q₀, p₁≠q₁。设ν₁、ν₂分别表示(X, T₀, T₁)关于(p₀, p₁)、(q₀, q₁)的不变测度, 则ν₁≠ν₂，且

$\int_X g \mathrm{~d} \nu_1=p_0 a+p_1 b, \int_X g \mathrm{~d} \nu_2=q_0 a+q_1 b。$

因此

$\begin{aligned} &\left(p_0 a+p_1 b\right)-\left(q_0 a+q_1 b\right)=a\left(p_0-q_0\right)+b\left(p_1-q_1\right)= \\ &\quad\left(p_0-q_0\right)(a-b) \neq 0 \end{aligned}$

从而有 $\int_X g \mathrm{~d} \nu_1 \neq \int_X g \mathrm{~d} \nu_2$ 。根据定理1，对任意 $x \in X$ ，有

$h\left(\sigma \mid B_1(g, x)\right)=h(\sigma)=\log 2, \operatorname{HD}\left(B_1(g, x)\right)=\mathrm{HD}(\varSigma) 。$

(2) 对于迭代函数系统(X, T₀, T₁)，可以定义一个连续的自映射

$\psi: E \rightarrow E, \\ \psi(x)=T_j^{-1}(x), x \in T_j(E)(j=0, 1),$

那么(E, ψ)是一个离散动力系统。定义 $\varphi: \prod\limits_{n=0}^{\infty}\{0, 1\} \rightarrow E, \varphi\left(i_0, i_1, \cdots\right)=\bigcap\limits_{n=0}^{\infty} T_{i_0} \circ T_{i_1} \circ \cdots \circ T_{i_n}(E): =x_{i_0 i_1 \cdots}, \forall\left(i_0, \right. \left.i_1, \cdots\right) \in \prod\limits_{n=0}^{\infty}\{0, 1\}$ ，则φ是E到 $\prod\limits_{n=0}^{\infty}\{0, 1\}$ 的同胚，有 $\varphi \circ \sigma=\psi \circ \varphi$ , 也就是说，φ是拓扑共轭，σ是 $\prod\limits_{n=0}^{\infty}\{0, 1\}$ 上的推移映射。易见E(g, x)=φ(B₁(g, x))。由定理C、定理D和(1)，可得

$\mathrm{HD}(E(g, x))=\frac{h(\psi \mid E(g, x))}{\log 3}=\frac{h\left(\sigma \mid B_1(g, x)\right)}{\log 3}=\frac{\log 2}{\log 3}。$

图 1 长链疏水改性苯丙共聚物乳液的反应式

Figure 1. The reaction formula of the long chain hydrophobic modified styrene-acrylic copolymer emulsion

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图 2 共聚物乳液的TEM图

Figure 2. The TEM images of the copolymer emulsion

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图 3 共聚物胶膜的SEM图

Figure 3. The SEM images of the copolymer film

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图 4 共聚物的核磁共振氢谱

Figure 4. The ¹H NMR spectrum of the copolymer

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图 5 共聚物的凝胶渗透色谱

Figure 5. The GPC spectrum of the copolymer

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图 6 共聚物乳液的粒径分布与分散指数

Figure 6. The particle size distribution and TSI of copolymer emulsion

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图 7 SA质量分数对共聚物胶膜热稳定性的影响

Figure 7. The effect of the amount of SA on the thermal stability of copolymer film

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图 8 SA质量分数对共聚物胶膜吸水率和接触角的影响

Figure 8. The effect of the amount of SA on water adsorption and contact angle of copolymer film

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图 9 SA质量分数对共聚物胶膜力学性能的影响

Figure 9. The effect of the amount of SA on the mechanical properties of copolymer film

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图 10 固沙剂添加量对试样无侧限抗压强度的影响

Figure 10. The effect of the dosage of sand solidification agent on the unconfined compressive strength of sample

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图 11 固沙剂添加量对试样剪切强度的影响

Figure 11. The effect of the dosage of sand solidification agent on the shear strength of sample

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图 12 固沙剂添加量对试样相对抗冲蚀率的影响

Figure 12. The effect of the dosage of sand solidification agent on the relative resistance to erosion rate of sample

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图 13 固沙剂添加量对试样相对抗风蚀率的影响

Figure 13. The effect of the dosage of sand solidification agent on the relative resistance to wind erosion rate of sample

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图 14 固沙剂的固沙机理

Figure 14. The sand solidification mechanism of sand solidification agent

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表 1 乳化剂中SDS的质量分数对预乳液稳定性的影响

Table 1 The effect of mass fraction of SDS in of emulsifiers on pre-emulsion stability

w(SDS)/%	HLB	物理性状
71.43	21.43	快速分层，上白下清
66.67	22.67	20 min左右分层
60.00	24.40	30 min后底部有沉淀
50.00	27.50	稳定的牛奶状乳液
40.00	29.60	2 h左右分层
33.33	31.33	快速分层，上清下白
28.57	32.57	乳液发生团聚
注：w(SDS)定义为0.3 g复合乳化剂(OP-10和SDS)中SDS的质量分数.

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表 2 共聚物乳液固沙剂和胶膜的性能分析

Table 2 The performance analysis of the copolymer emulsion sand solidification agent and the copolymer film

共聚物固沙剂乳液	测试结果	共聚物胶膜	测试结果
黏度/(mPa·s)	30	膜硬度/H	3
颜色	白色	吸水率/%	3.25
乳液状态	均匀分散	水接触角/(°)	78.6
对沙子的渗透性	快速渗透	拉伸强度/MPa	0.72
30 ℃下挥发时间/h	3	热分解温度/℃	340

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