CN101113320A - 一种天然物质改性的抑尘剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种按照分子结构式(I)和分子结构式(II)改性的天然物质改性的抑尘剂，其中(I)式中R’、R”、R”’和(II)式中的R1是含C－有机基团，其意义是：R’、R是一个直接通过树脂酸的环烷化试剂开环，再阳离子化键合成的有机基团，R”和R”’是直接通过双键加成和环烷化试剂开环接链，在相转移催化剂的作用下再阳离子化键合成的有机基团。本发明是以树木分泌的天然物质即烷基氢化菲树脂酸为原料，采用分子设计方法对其进行改性，得到具有较好效果的粉尘抑制剂，它无毒、无污染、抗流失性能强，且无刺激性和腐蚀性，可广泛应用于港口、矿场、料场、道路等不同场所的抑尘处理。
Description
一技术领域
本发明涉及一种控制粉尘污染的抑尘剂，特别是一种天然物质改性的抑尘剂。
二背景技术
粉尘污染的危害在许多行业显现的非常突出，比如高速公路路面的灰尘会常常引起路面打滑，引起司机视线距离短以及汽车效率降低等等，矿藏企业也会因为粉尘过多存在爆炸的危险，施工工地的粉尘过多也会引起环境的污染，港口码头堆放的矿石物料如铁矿石、煤炭等堆积物中含有大量颗粒物，在空气流动状况下很容易起尘扬尘。特别是那些小于200nm的细微颗粒漂浮之后不容易沉降造成周边区域的大气污染。由此对粉尘进行控制已经刻不容缓。目前对这类污染的控制主要采用防风墙、洒水以及喷洒化学抑尘剂等方法进行治理，这些方法各有优缺点，防风墙只能用于固定较小的场所，一次性投资较大，对于物料堆放高度有严格的要求，对于高物料堆不起作用，但这种方法的运行费用较低，只需要墙体的维护。洒水防尘方法能够起到较好的抑制扬尘作用，但水分流失或蒸发后立刻将会失去防护作用，必需不断补充水分进行洒水作业，其运行费用很高。化学抑尘法，如2004年1月21日公开的中国专利申请“生态型路面抑尘剂”(申请号：03128148.6)，它主要由羧甲基淀粉、硅酸钠及丙三醇组成。使用前，将三者于水中浸泡后或直接搅拌溶解即可，其中的主要成分为表面活性剂类化学品物质和高分子聚合物，如渗透剂，润湿剂，高分子吸水剂以及高分子成膜剂等等。这些物质通常有一定污染性，在雨水作用下其中的大部分物质如表面活性剂渗透剂，润湿剂以及没有完全聚合的高分子单体等会溶解于水，随着雨水进入地下，河流和大海对地下水，河流和海洋形成局部污染。又如2003年3月5日公开的中国专利申请“一种可生物降解的降尘剂及其制备方法与应用“(申请号：CN01123865.8)，该降尘剂主要由碱金属或碱土金属的氯化物、可生物降解的复配高分子物质、表面活性剂和水制成的乳化液，其中的主要成分碱金属或碱土金属的氯化物在对煤炭和矿物堆料进行降尘时，会降低煤炭的燃烧值，污染矿物物质，使矿物物质纯度降低，另外碱金属或碱土金属的氯化物和表面活性剂会溶解于水，随着雨水进入地下、河流和大海，对地下水、河流和海洋形成局部污染。
三发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较好抑制粉尘漂浮效果，无毒、无污染、抗流失性能强，且无刺激性和腐蚀性的天然物质改性的粉尘抑制剂。
为实现上述目的，本发明所述的天然物质改性的粉尘抑制剂，它是以树木中提取的烷基氢化菲的树脂酸天然物质为原料，采用分子设计方法，对烷基氢化菲树脂酸的两种分子形式按下列结构式(I)和(II)进行改性：
其中(I)式中R’、R”、R和(II)式中的R1是含C-有机基团，它们具有以下的意义：
R’、R1是一个直接通过树脂酸的环烷化试剂开环，再阳离子化键合成的有机基团；R”和R是直接通过双键加成和环烷化试剂开环接链，在相转移催化剂的作用下再阳离子化键合成的有机基团；R1、R’、R”和R是含C的有机基团，即-OOCnH2nN(R。)3HR，其中的n＝1～4，R为卤素原子如Cl、F、Br、I，N(R。)3为NH3、N(CH3)3、N(CH2CH3)3，R1、R’、R”和R是-OOCH2N(R。)3HR的基团。
本发明是将树木中提取的烷基氢化菲的树脂酸进行阳离子化反应从而制成天然改性拟尘剂。它可抑制灰尘的漂浮，烷基氢化菲的树脂酸是由树木分泌的天然物质，该物质有很好的延展性，胶粘在粉尘颗粒之间起到架桥连接的作用，使粉尘微小颗粒相互粘结，在阳光照射下不会脆变，同时烷基氢化菲的树脂酸分子中含有羧基基团和大量羟水性羟基基团，与水分子之间形成共价键具有很好的保湿功能，烷基氢化菲的树脂酸不溶于水，下雨时不会被雨水带走，为了使得烷基氢化菲的树脂酸能够与水均匀混合易于喷洒作业，同时不破坏原有的特性，采用分子设计的方法在烷基氢化菲的树脂酸的分子的羧基基团或羟基基团上对接一个含有高亲水性基团的分子，以此增大烷基氢化菲的树脂酸分子对水的亲合性，使其在大于90°的热水中乳化成均匀的乳液。避免了烷基氢化菲的树脂酸在乳化过程中添加乳化剂等溶于水的化学物质对环境的二次污染。经过分子改性后的烷基氢化菲的树脂酸乳液在均匀喷洒后，乳液中的烷基氢化菲的树脂酸乳化液滴被粉尘颗粒所吸引，乳化液滴的表面张力发生改变而破裂，破裂后其中的烷基氢化菲的树脂酸释放出来其亲油端与粉尘连接并将粉尘颗粒包裹起来并相互连接在一起形成一个整体，起到抑制扬尘的功能，同时烷基氢化菲的树脂酸中的亲水基团与水形成共价键，将水分子保留下来，起到保湿功能，进一步抑制扬沙。
本发明与现有技术相比其显著的效果是：1)以树木分泌的天然物质即烷基氢化菲树脂酸为原料，采用分子设计方法对该天然物质进行改性，即在烷基氢化菲树脂酸的分子的羧基基团或羟基基团上对接一个含有高亲水性基团的分子，以此增大烷基氢化菲的树脂酸分子对水的亲合性，避免了松树树脂在乳化过程中需要添加乳化剂等溶于水的化学物质对环境的二次污染；2)经过分子改性后的烷基氢化菲的树脂酸乳液在均匀喷洒后，乳液中的烷基氢化菲的树脂酸乳化液滴被粉尘颗粒所吸引，乳化后液滴的表面张力发生改变而破裂，破裂后其中的烷基氢化菲的树脂酸释放出来其亲油端与粉尘连接并将粉尘颗粒包裹起来并相互连接在一起形成一个整体，起到抑制扬尘的功能，同时烷基氢化菲的树脂酸中的亲水基团与水形成共价键，将水分子保留下来，起到保湿功能，进一步抑制扬沙；3)本发明所述的天然物质主要是指从松树中分泌的松树树脂，而松树是我国主要的经济植物，其松树树脂的产量占世界第一位，以此作为原料开发天然抑尘剂，其资源十分丰富，还可以降低成本，4)本发明所述的由天然物质改性的抑尘剂，其最低抑尘浓度0.5％，使用溶度通常为1-3％。可广泛应用于港口、矿场、料场、道路等不同场所的抑尘处理，还可以用于冷却循环水和油田回注水的杀菌除藻以及用于木材的防腐防霉。
四具体实施方式
本发明利用松树分泌的松树树脂(即烷基氢化菲的树脂酸)为原料，运用分子设计的方法，对松树树脂进行改性，下面以对烷基氢化菲的树脂酸的两种分子形式改性为例对本发明作进一步详细描述。
实例1：
首先通过植物提出物——烷基氢化菲的树脂酸进行环烷化以及阳离子化处理，获得一种抑制粉尘漂浮的改性制剂。提供的结构式如下：
其中的R1是-OOCH2N(R。)3HR的基团：
R1是一个直接通过环烷化试剂开环接链，再阳离子化键合成的有机基团。基团中的R为卤素原子如Cl、F、Br、I，N(R。)3为NH3、N(CH3)3、N(CH2CH3)3。
烷基氢化菲的树脂酸通过与环烷化试剂环氧氯丙烷开环接链，在相转移催化剂的作用下再与N(R。)3进行阳离子化反应，形成带有阳离子基团的一种抑制粉尘漂浮的改性制剂，烷基氢化菲的树脂酸、环氧氯丙烷和N(R。)3的比例为：1∶(1～2)∶(1～2)。
实例2：
首先通过植物提出物——烷基氢化菲的树脂酸直接通过双键加成和环烷化以及阳离子化处理，获得一种抑制粉尘漂浮的改性制剂。提供的结构式如下：
其中的R’、R”和R是-OOCH2N(R。)3HR的基团：
R’是一个直接通过环烷化试剂开环接链，再阳离子化键合成的有机基团。R”和R是直接通过双键加成和环烷化试剂开环接链，再阳离子化键合成的有机基团。基团中的R为卤素原子如Cl、F、Br、I，N(R。)3为NH3、N(CH3)3、N(CH2CH3)3。烷基氢化菲的树脂酸通过与含有双键和羧酸基团的物质(如顺丁烯二酸酐)发生加成反应，然后与环烷化试剂环氧氯丙烷开环接链，在相转移催化剂的作用下再与N(R。)3进行阳离子化反应，形成带有阳离子基团的一种抑制粉尘漂浮的改性制剂，烷基氢化菲的树脂酸、顺丁烯二酸酐、环氧氯丙烷和N(R。)3的比例为：1∶(0.5～1.5)∶(1～4)∶(1～4)。
Claims (3)
1.一种天然物质改性的抑尘剂，它是以树木分泌的天然物质即烷基氢化菲树脂酸为原料，采用分子设计方法对其进行改性，即在烷基氢化菲树脂酸的分子的羧基基团或羟基基团上对接一个含有高亲水性基团的分子，采用的分子结构式如(I)和(II)所示：
其中(I)式中R’、R”、R和(II)式中的R1是含C-有机基团，其意义是：R’、R1是一个直接通过树脂酸的环烷化试剂开环，再阳离子化键合成的有机基团，R”和R是直接通过双键加成和环烷化试剂开环接链，在相转移催化剂的作用下再阳离子化键合成的有机基团。
2.根据权利要求1所述的天然物质改性的抑尘剂，(I)式中R’、R”、R和(II)式中的R1是-OOCnH2nN(R。)3HR的有机基团，其中的n＝1～4，R为卤素原子如Cl、F、Br、I，N(R。)3为NH3、N(CH3)3、N(CH2CH3)3。
3.根据权利要求1或2所述的天然物质改性的抑尘剂，分子结构式(I)改性中，烷基氢化菲的树脂酸、顺丁烯二酸酐、环氧氯丙烷和N(R。)3的比例为：1∶(0.5～1.5)∶(1～4)∶(1～4)；分子结构式(II)改性中，烷基氢化菲的树脂酸、环氧氯丙烷和N(R。)3的比例为：1∶(1～2)∶(1～2)。
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|---|---|---|---|---|
| CN102465711A (zh) * | 2010-11-02 | 2012-05-23 | 山东科技大学 | 一种煤矿用复合抑尘剂及其制备方法 |
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2006
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| CN102465711B (zh) * | 2010-11-02 | 2014-08-13 | 山东科技大学 | 一种煤矿用复合抑尘剂及其制备方法 |
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