CN102348775A - 粉尘抑制剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制品，该制品包括多尘表面和在所述多尘表面上的包括Tg小于-20℃的涂料聚合物的涂层，并提供一种减少粉尘的方法。在一些实施例中，所述涂料聚合物的Tg小于-30℃，并且在特定的实施例中，所述涂料聚合物的Tg小于-45℃。所述多尘表面可以是例如碎石、煤、铁矿石、砂砾、砂石或其他聚集体(例如屋面粒料)或者土表面。通常，所述涂料聚合物包括聚丙烯酸酯、聚氨酯、合成橡胶和天然橡胶、有机硅和其他有机聚合物。在特定的实施例中，所述涂料聚合物含有丙烯酸类乳液聚合物。

Description

粉尘抑制剂
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年2月9日提交的美国临时专利申请No.61/151021的权益。
技术领域
本申请涉及粉尘抑制剂领域，以用于减少气载粉尘粒子。
背景技术
粉尘形成/产生及散发已经成为环境和健康问题的持续原因。粉尘散发是在运输干道、矿山、矿物运输和储堆、尾矿储存、发电厂原料堆、建筑工地、未铺砌路面的道路以及其他区域(在这些区域微粒可能分散到空气中和周围表面上)中常见的问题。粉尘产生是指形成粉尘，即材料的小粒子。例如，在无机颗粒如屋面粒料的加工和处理中，产生小粒子。当这些粒子足够小(＜30mm)时，它们变成粉尘。通常，粉尘是气载的或能够变成气载的。
粉尘粒子的散发和产生提出了必须由制造商、配销商和最终使用者处理的环境(空气质量)问题。已被用来抑制和控制粉尘的常见方法为仅仅用水润湿所述区域。
用水润湿是环境友好的且成本低。然而，这种方法具有非常有限的持续时间，因为一旦水蒸发，效果就不再存在。而且，由于其有限的持续时间，浪费了极大量的水资源。为了对此进行改善，经常向水中加入吸湿性盐类如氯化镁或氯化钙，以尝试提高表面保湿性。尽管这些组合物更为有效，但其导致大量使用盐类并且具有不希望的环境影响。用来控制粉尘产生的另一方法是用油喷射所述区域。虽然该方法在较长时间段内相当有效地抑制粉尘产生，但其并非是环境友好的。除了可能的环境问题之外，其还可能造成显著的长期清理问题以及甚至潜在的健康问题。而且，油处理过的基材可能粘附到交通工具上，所述交通工具试图在经处理的表面上移动，从而产生不想要的清理，在机械设备上过度磨损，并且加速经处理表面的损坏。另外，油可能改变经涂覆表面的性质，例如，油可能导致不想要的颜色变化。合成聚合物也已被用来通过改变土或多尘表面的物理性质而减少粉尘散发。聚合物分子有可能能够将粉尘粒子涂覆并聚集在一起，使得它们更重并因此显著地减少粉尘粒子的散发。
所报道过的聚合物粉尘抑制剂中的大多数为聚醋酸乙烯酯和乙烯基丙烯酸类聚合物胶乳。参见例如美国专利6,372,842。例如，在美国专利5,194,174、4,417,992和4,801,635中还描述了水溶液。
其他实例包括那些在EP01234106A2、美国专利3,900,611、美国专利3,763,072、WO 2005/121272和美国专利申请2007/073590中描述的实例。然而，性能与聚合物链的柔韧性(如通过其玻璃化转变温度Tg所测量的)之间的关系从未被揭示。实际上，所有报道过的基于聚合物的粉尘抑制剂均具有相对高的玻璃化转变温度(Tg＞0℃)。这些相对高Tg的聚合物粉尘抑制剂可以在静态应用中提供足够的性能，然而，它们在动态应用中的性能可能很差，原因在于在表面上所形成的膜太易碎而不能在动态条件(例如移动和滚动以及繁重交通)下保持完好无损。具体而言，动态条件包括在未铺砌路面道路上的繁重交通、在传送带上的材料和粉碎操作，以及在屋面粒料处理中。
发明内容
本申请涉及软质聚合物组合物(Tg＜-20℃)的优异粉尘抑制剂性能的发现以及使用这类聚合物组合物来降低粉尘形成/散发水平的方法。
本申请涉及一种制品，所述制品包括多尘表面和在所述多尘表面上的包括Tg小于-20℃的涂料聚合物的涂层。在一些实施例中，所述聚合物的Tg小于-30℃，并且在特定的实施例中，所述聚合物的Tg小于-45℃。所述多尘表面可以是例如碎石、煤、铁矿石、砂砾、砂石或其他聚集体(例如屋面粒料，)或者土表面。
通常，所述涂料聚合物包括聚丙烯酸酯、聚氨酯、合成橡胶和天然橡胶、有机硅和其他有机聚合物。在特定的实施例中，所述涂料聚合物含有丙烯酸类乳液聚合物。
本申请还涉及一种减少粉尘的方法，该方法包括提供多尘表面，以及用Tg小于-20℃的涂料聚合物涂覆所述表面。
具体实施方式
本申请涉及在多尘表面例如采矿表面、土或建筑表面上的涂层。为了本申请的目的，多尘表面具有在该表面上的截面长度小于30微米的粒子。通常，粒子与表面之间是松散的。表面的实例包括运输道路、开放铁路车中的矿业材料、传送带上的材料、煤和矿业材料如发电厂和钢厂中的铁矿石原料堆、未铺砌路面的乡村道路和屋面粒料表面。多尘表面的特定实例包括聚集体，即，碎石、煤、铁矿石、砂砾和砂石。
涂料聚合物包括水基聚合物。这些聚合物的实例包括聚丙烯酸酯(例如丙烯酸类乳液聚合物)、合成橡胶和天然橡胶、聚氨酯和有机硅聚合物。通常，这些聚合物具有低Tg，例如小于-20℃的Tg。例如，Tg小于-30℃。在特定的实例中，Tg小于-45℃。
聚丙烯酸酯可以通过一种或多种丙烯酸酯单体在表面活性剂和引发剂的存在下的乳液聚合而制备。所述单体可包括丙烯酸异冰片酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸羟丙酯以及它们的混合物。也可以加入0-30％的极性单体来改进这些聚合物的强度。这些极性单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、取代的(甲基)丙烯酰胺如N，N-二甲基丙烯酰胺和N-辛基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、丙烯腈、丙烯酸2-羧乙基酯、马来酸酐，以及它们的混合物。
可用于本申请的水溶性和油溶性引发剂为这样的引发剂，其在暴露于热时，产生引发丙烯酸酯单体聚合的自由基。优选水溶性引发剂。合适的水溶性引发剂包括但并不限于选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠以及它们的混合物的那些引发剂；氧化-还原引发剂，例如上述过硫酸盐与还原剂(如选自焦亚硫酸钠和亚硫酸氢钠的那些还原剂)的反应产物；和4，4′-偶氮二(4-氰基戊酸)及其可溶性盐(例如钠盐、钾盐)。优选的水溶性引发剂为过硫酸钾。合适的油溶性引发剂包括但不限于选自偶氮化合物如VAZO64(2，2′-偶氮二(异丁腈))和VAZO 52(2，2′-偶氮二(2，4-二甲基戊腈))(两者均得自E.I.du Pont de Numours Co.)、过氧化物如过氧化苯甲酰和过氧化月桂酰，以及它们的混合物的那些引发剂。优选的油溶性热引发剂为(2，2′-偶氮二(异丁腈))。当使用引发剂时，按压敏粘合剂配方中100重量份的可共聚组分计，引发剂可以占约0.05至约1重量份，优选占约0.1至约0.5重量份。
可共聚的乳液混合物还可以任选含有链转移剂。可用的链转移剂的实例包括但不限于选自四溴化碳、醇、硫醇以及它们的混合物的那些链转移剂。当存在链转移剂时，优选的链转移剂是巯基乙酸异辛酯和四溴化碳。以100重量份的全部可共聚乳液混合物计，乳液混合物还可以包含至多约0.5重量份的链转移剂，通常为约0.01重量份至约0.5重量份(如果使用的话)，优选约0.05重量份至约0.2重量份。
经由乳液技术的聚合需要存在一种或多种表面活性剂(其也可被称为乳化试剂或乳化剂)。用于制备聚丙烯酸酯乳液的可用表面活性剂包括选自阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂以及它们的混合物的那些表面活性剂。
可用的阴离子表面活性剂包括但并不限于其分子结构中包括下列的那些阴离子表面活性剂：至少一个选自约C6-至约C12-烷基、烷芳基、和/或烯基的疏水部分，和至少一个选自硫酸根、磺酸根、磷酸根、聚氧乙烯硫酸根、聚氧乙烯磺酸根、聚氧乙烯磷酸根等以及这些阴离子基团的盐的阴离子基团，其中所述盐选自碱金属盐、铵盐、叔氨盐等。可用的阴离子表面活性剂的代表性的商业实例包括月桂基硫酸钠，以POLYSTEP B-3得自斯泰潘化学公司(Stepan Chemical Co.)；月桂基乙醚硫酸钠，以POLYSTEP B-12得自斯泰潘化学公司(Stepan Chemical Co.)；和十二烷基苯磺酸钠，以SIPONATE DS-10得自罗纳普朗克公司(Rhone-Poulenc)。
可用的非离子表面活性剂包括但不限于那些其分子结构包含有机脂肪族或烷基芳族疏水部分与亲水性烯化氧，诸如环氧乙烷的缩合产物的那些非离子表面活性剂。可用的非离子表面活性剂的HLB(亲水-亲脂平衡)为约10或更大，优选为约10至约20。表面活性剂的HLB为表面活性剂中的亲水(亲水的或极性)基团和亲脂(亲油的或非极性)基团的数量和强度是否平衡的表示。在本申请中有用的非离子表面活性剂的商业实例包括但并不限于壬基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇或辛基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇，可分别以IGEPAL CA或CO系列得自Rhone-Poulenc；C11-C15仲醇乙氧基化物，可以以TERGITOL 15-S系列得自联合碳化物公司(Union Carbide)；以及聚环氧乙烷山梨糖醇脂肪酸酯，可得自帝国化学工业公司(ICIChemicals)，商品名称为TWEEN系列表面活性剂。
通常，丙烯酸类乳液聚合物在一种或多种阴离子表面活性剂的存在下制备。按乳液聚合物的所有单体的总重量计，乳化剂浓度的可用范围为约0.5至约8重量％，优选为约1至约5重量％。
那些可以与聚合物链起反应的可聚合表面活性剂也可以用于本申请中。表面活性剂的固定作用使得最终的聚丙烯酸酯甚至更加环境友好。
合适的丙烯酸类乳液聚合物的实例包括以商品名Fastbond 49(可从3M Company商购获得)和商品名Robond(可从Rohm and Haas商购获得)出售的那些聚合物。
水性聚氨酯(Tg＜-25℃)大多数通过缩聚制备。制备和表征的一个实例可见于该文章：Characterization of waterborne polyurethane adhesivescontaining different amounts of ionic groups，International Journal of Adhesionand Adhesives，第25卷，第6期，2005年12月，第507-517页。
合成橡胶为由异戊二烯、丁二烯、异丁烯和任选的苯乙烯的自由基乳液聚合制得的聚合物。
天然橡胶通过割胶(tapping)而从橡胶植物、主要从Hevea Brasiliensis(Euphorbiaceae科)流出。
通常将所述聚合物组合物制备为具有约20％至约60％，例如40至55％的固体。在所述应用中通常将它们在水中稀释至约0.1％至约5％的固体，更优选约0.5％至约2％的固体。任选地，在稀释阶段加入添加剂以优化粉尘抑制剂的性能。例如，当基底为疏水表面如细煤粉时，可以使用有机硅基表面活性剂来有助于润湿这种表面。这样的添加剂的一个实例为Dow Corning Q2-5211超湿剂。其可用来改进表面润湿性和渗透性，并因此改进粉尘抑制性能。通常以约0.5％的浓度将表面活性剂加入到乳液中。
组合物也可以含有杀生物剂。术语“杀生物”是指任何组合物抑制微生物如细菌、真菌、霉菌和藻类的生长或者将它们杀死的能力。任何可用的杀生物材料均可用于所述聚合物组合物中。可用的杀生物剂的部分列举包括无机抗微生物剂如光催化材料或过渡金属材料，和/或有机抗微生物剂如季铵化合物。
在一些实施例中，所述聚合物组合物包含增粘剂。这尤其可用于其中聚合物组合物被涂布到将粘合至另一表面(例如屋面粒料，其随后被粘附到沥青表面上)的多尘表面上的实施例中。典型的增粘剂为有机硅。
聚合物组合物的其他任选添加剂包括颜料、染料和日光反射粒子。
以上组合物通常被喷射到多尘表面上以抑制粉尘变成气载的。在一些实施例中，多尘表面为矿业表面。已经付诸努力来控制这些环境中的粉尘，尤其是表面的加工、运输和储存中的粉尘。例如，聚合物组合物可以被涂覆到在开放铁路车上的运输过程中的煤或铁矿石表面上、煤和铁矿石原料堆上以及在钢厂和发电厂中的传送带上、在建筑工地的土表面上、矿山的运输道路和未铺砌路面的乡村道路上。
在一些实施例中，多尘表面为屋面粒料。该粒料通常为基料(basematerial)，并且可包括在该基料上的涂层。用于本申请中的基料可以是目前已知的或者以后开发的基料。例如，该基料可以是耐候性矿石如绿岩、霞石正长岩、普通砂砾、板岩、致密硅岩、石英、石英岩、玄武石、英安岩、安山岩、泥质板岩、煤渣、铜渣、镍渣、玻璃等。其他示例性的基料公布于美国专利No.5,009,511中，其由循环材料制成。
粒料可以涂布有有色涂层。有色涂层可以是陶瓷或聚合物结合颜料。有色涂层的实例包括例如美国专利号2,981,636、3,479,201和6,458,642。
可以对粒料进行涂布以使得粒料是日光反射性的。参见例如美国专利申请公开号2005-0074580和2005-0142329，其以引用方式并入本文。
粒料可以涂布有铜涂层。参见例如美国专利号3,528,842和5,356,664，其以引用方式并入本文。
结构层或基底可另外包含光催化材料。这些光催化结构的实例可见于例如美国专利号6,881,701和6,569,520中，其以引用方式并入本文。光催化材料可以是粒料上的光催化粒子，或者粘合剂内的光催化涂料。在一些实施例中，光催化材料是其上涂有光催化粒子的粒料。在一些实例中，将光催化材料混合在单独层内。对于结构层和基底中的光催化材料的另外的特定实例，参见例如美国专利申请公开号2007-0218314和2007-0077406，其以引用方式并入本文。
粒料也可以涂有油。在不使用油的情况下控制灰尘可以因为多种原因而是有利的。这类无油粒料更好地粘附到某些粘附性粘合剂，尤其是可用于将粒料粘合到金属基底上的粘合剂上。接着可将粒料加入到结构层，例如金属瓦片或沥青木瓦中。
本申请可以进一步用以下实例进行描述。这些实例仅仅是说明性的，而不旨在限制所附的权利要求书的范围。
实例
比较例A
将1千克黑色屋面粒料(可以以WA51得自3M Company)与15克水混合。然后将粒料摇动45秒。制备含有2.0克石油烃环烷油(可以以CrossL500得自Arkansas的Cross Oil Refining and Marketing)和0.04克有机硅(可得自Michigan的Wacker Chemical Corp.的有机硅防水剂BS68)的混合物。向粒料中加入油/有机硅共混物，然后将粒料摇动5分钟。然后将粒料置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
实例1-3
进行实例1-3，将1千克黑色屋面粒料(可以以WA51得自3MCompany)与15克水以及在表1中所示类型和量的丙烯酸类乳液粘合剂混合。然后将粒料摇动45秒。制备含有表1中所示量的石油烃环烷油(可以以Cross L500得自Arkansas的Cross Oil Refining and Marketing)和有机硅(可得自Michigan的Wacker Chemical Corp.的有机硅防水剂BS68)的混合物。向粒料中加入油/有机硅共混物，然后将粒料摇动5分钟。然后将粒料置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
表1
Figure BPA00001431256400081
比较例B
将1千克中等(medium)黑色屋面粒料(可以以WA53得自3MCompany)与15克水混合。然后将粒料摇动45秒。制备含有2.0克石油烃环烷油(可以以Cross L500得自Arkansas的Cross Oil Refining andMarketing)和0.05克有机硅(可得自Michigan的Wacker Chemical Corp.的有机硅防水剂BS68)的混合物。向粒料中加入油/有机硅共混物，然后将粒料摇动5分钟。然后将粒料置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
实例4-6
进行实例4-6，将1千克中等黑色屋面粒料(可以以WA53得自3MCompany)与15克水以及在表2中所示类型和量的丙烯酸类乳液粘合剂混合。然后将粒料摇动45秒。制备含有表2中所示量的石油烃环烷油(可以以Cross L500得自Arkansas的Cross Oil Refining and Marketing)和有机硅(可得自Michigan的Wacker Chemical Corp.的有机硅防水剂BS68)的混合物。向粒料中加入油/有机硅共混物，然后将粒料摇动5分钟。然后将粒料置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
表2
Figure BPA00001431256400082
Figure BPA00001431256400091
比较例C
将1千克白色屋面粒料(可以以WA93得自3M Company)与15克水混合。然后将粒料摇动45秒。制备含有3.38克石油烃环烷油(可以以Cross L500得自Arkansas的Cross Oil Refining and Marketing)和0.05克有机硅(可得自Michigan的Wacker Chemical Corp.的有机硅防水剂BS68)的混合物。向粒料中加入油/有机硅共混物，然后将粒料摇动5分钟。然后将粒料置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
实例7-9
进行实例7-9，将1千克白色屋面粒料(可以以WA51得自3MCompany)与15克水以及在表3中所示类型和量的丙烯酸类乳液粘合剂混合。然后将粒料摇动45秒。制备含有表3中所示量的石油烃环烷油(可以以Cross L500得自Arkansas的Cross Oil Refining and Marketing)和有机硅(可得自Michigan的Wacker Chemical Corp.的有机硅防水剂BS68)的混合物。向粒料中加入油/有机硅共混物，然后将粒料摇动5分钟。然后将粒料置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
表3
Figure BPA00001431256400092
比较例D
将1千克黑色屋面粒料(可以以WA51得自3M Company)与15克水混合。然后将粒料摇动45秒。然后将粒料置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
比较例E
将1千克中等黑色屋面粒料(可以以WA53得自3M Company)与15克水混合。然后将粒料摇动45秒。然后将粒料置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
比较例F
将1千克白色屋面粒料(可以以WA93得自3M Company)与15克水混合。然后将粒料摇动45秒。然后将粒料置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
比较例G
将0.5千克具有约1mm平均粒度直径的碎石英(可得自ARWExploration Ltd.)加热至360℉，然后与水和粉尘抑制剂的2.5克5％混合物混合，所述粉尘抑制剂可以以商品名3MTM粉尘抑制剂SDS-2得自3MCompany。将样品摇动5分钟。然后将样品置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
比较例H
将0.5千克具有约1mm平均粒度直径的碎石英(可得自ARWExploration Ltd.)加热至360℉，然后与水和粉尘抑制剂的2.5克5％混合物混合，所述粉尘抑制剂可以以商品名3MTM粉尘抑制剂SDS-4得自3MCompany，具有Tg＝8℃。将样品摇动5分钟。然后将样品置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
比较例I
将0.5千克具有约1mm平均粒度直径的碎石英(可得自ARWExploration Ltd.)加热至360℉，然后与水和粉尘抑制剂的2.5克5％混合物混合，所述粉尘抑制剂以商品名3MTM粉尘抑制剂LSP1000得自3MCompany，具有Tg＝21℃。将样品摇动5分钟。然后将样品置于3磅箱中并且置于176℉(80℃)下的烘箱中1小时。
粉尘产生测量
测量实例1-9和比较例A-I的粉尘产生。粒状材料在加工成屋面粒料或其他终端产品时，可以，并通常的确具有与它们相关(或由它们所产生)的小粒子，该小粒子不会以化学或物理方式粘合到粒料上。小粒子(其可源自涂层或基础颗粒)在材料处理工序期间易于变成气载的。为了本申请的目的，“气载粉尘”被定义为直径为0.3微米至30微米的任何粒子。该测试量化了粒状材料样品的粉尘化。
用于测量包含于粒状材料样品中的气载粉尘的测试装置包括可得自Hach Company，481 California Street，Grants Pass，Oregon 97526的在商品名称“Met One 237 AB Particle Detector”下已知的粉尘检测仪器。该机器被特别设计成利用激光折射来测量气载粉尘粒子的浓度。将仪器校准以检测来自气流速率为0.0028立方米/分钟(0.1立方英尺/分钟)的0.3微米及更大的气载粒子。将粒料样品置于漏斗中并且使之由于重力下落到粉尘室中以产生气载粉尘。然后通过分层流入在传感器中的等动力探针并流经激光束而对来自该室的空气进行取样。空气样品中的粒子散射激光。检测该散射并将其转化成每体积空气的粉尘粒子计数。在进行测试时，称重50克待测试的屋面粒料并将其放入用塞子堵住且安装在粉尘室上方的漏斗中。然后将塞子从漏斗移除以使粒料样品落入粉尘室中并产生粉尘。在移除塞子的同时，按下Met One仪器上的“Run”以启动粉尘测量顺序。这允许所述室中由落下的粒料样品所产生的粉尘穿过传感器中的等动力探针并经过激光束而被取样以得到由粒料样品所产生的粉尘量的度量。结果是针对每立方厘米空气中0.3微米及更大的气载粒子而报导的。
通常，对于实验室中所制备或处理的非白色样品，粉尘水平优选在500个粒子/cc以下。对于每个样品，进行3次读数。3次读数的平均值示于下表4中。
表4
 实例   粒子/cc   标准偏差
 比较例A   225   72
 1   422   73
 2   428   27
 3   292   27
 比较例B   150   57
 4   187   99
  5   179   42
  6   304   173
  比较例C   268   109
  7   202   72
  8   228   69
  9   313   84
  比较例D   1556   16
  比较例E   1361   15
  比较例F   1311   15
  比较例G   1859   53
  比较例H   1590   76
  比较例I   1658   31
4天染色试验
染色试验是在屋面粒料行业中常用的另一质量控制试验。4天染色试验是屋面粒料吸附基于沥青的基底中的沥青油的倾向性的加速测量。将每个样品的粒料嵌入已加热至365℉(63℃)的沥青中。将嵌入的粒料在176℉(80℃)的烘箱中在托盘上放置96小时(4天)。将托盘从烘箱中移除，并且使沥青冷却至室温。然后测量粒料在LabScan色度计下的染色，并计算染色值。测量染色的以CIELAB(L*a*b*)单位进行度量的总颜色变化，未暴露的和4天热暴露的粒料的ΔE。染色值＝ΔE*＝[(L* 4天-L* 0天)2+(a* 4天-a* 0天)2+(b* 4天-b* 0天)2]1/2。较高的染色值代表较大的不希望的颜色变化。结果示于下表5中。
表5
  实例   染色值
 比较例A   0.56
  1   0.22
  2   0.63
  3   1.90
 比较例B   0.98
  4   0.11
  5   0.32
  6   0.26
 比较例C   2.86
  7   0.77
  8   0.96
  9   2.16
表6
聚丙烯酸酯乳液的制备：
以下原料用于实例10-14和比较例J-L
  化学名称   缩写   厂商
  甲基丙烯酸甲酯   MMA   Sinopharm Chemical Reagent
  丙烯酸丁酯   BA   Huayi
  甲基丙烯酸   MAA   BASF
  丙烯酸-2-羟乙酯   2-HEA   BASF
  Reasoap SR-10   SR-10   Adeka
  去离子水   -   3M
  Na2S2O5   SBS   Sinopharm Chemical Reagent
  K2S2O8   KPS   Sinopharm Chemical Reagent
实例10
制备具有一定Tg范围的丙烯酸酯乳液聚合物用于该评价。典型的制备方法包括向1升分口(split)树脂烧瓶中加入以下组分：去离子水(349g)；丙烯酸丁酯(254.8g)、甲基丙烯酸甲酯(14g)；甲基丙烯酸(5.6g)；丙烯酸2-乙基己酯(5.6g)；以及十二烷基苯磺酸钠(5.6g)的10％溶液。烧瓶用氮气进行吹扫并且在以350rpm的搅拌设置下加热至40℃。然后将过硫酸钾(0.76g)和焦亚硫酸钠(0.19g)分别加入到烧瓶中。
烧瓶在9分钟时开始放热并且温度在12分钟时达到74℃。将温度在74℃下保持30分钟，然后用冷水断路器(breaker)将烧瓶冷却至30℃。将所得到的乳液聚合物用120#目干酪包布过滤以除去凝结的材料。然后干燥该乳液聚合物的小样并使用差示扫描量热法测试其Tg(Tg：-40.8℃)。
使用与在实例10中所述的相同方法进行实例11-14和比较例J-L。表7汇总了针对各个实例所制备的丙烯酸酯乳液聚合物。
表7
丙烯酸酯聚合物实例
  实例   BA/MMA/MAA/2-HEA   Tg，℃
  10   91/5/2/2   -40.8
  11   96/0/2/2   -44.8
  12   85/11/2/2   -38.1
  13   79/17/2/2   -35.1
  14   72/24/2/2   -32.3
  比较例J   66/30/2/2   -7.2
  比较例K   60/36/2/2   5.3
  比较例L   53/43/2/2   12.4
对所有以上的乳液聚合物进行稀释，并且有时进一步进行配制以评价它们作为粉尘抑制剂的性能。
静态粉尘控制测试方法：
煤和砂石表面上的粉尘抑制剂应用：将煤样品(来自Powder RiverBasin，Wyoming)或石英砂(来自Home Depot)放置在20mm深的托盘上，各个托盘的表面积为约200cm2。粉尘抑制剂的施用速率为约1.5升/平方米。测试两种稀释水平(1％砂石溶液和3％煤溶液)。在将粉尘抑制剂喷射到煤或砂石样品上之后，将托盘放置在40℃的烘箱中1小时以使它们在测试之前在室温(25℃)下固化过夜。静态膜强度和风吹向表面以测量样品重量损失。使用气枪进行风吹测试，在表面上的风速为10英里/小时，并将所述气枪布置在距离煤或砂石表面4英寸的距离处。
在在该测试中，将喷射量固定在0.12L/M2(喷射聚合物乳液固体：0.5％)，并且测量膜断裂点。断裂点被定义为其中聚合物膜在风吹测试下变为断裂并开始有重量损失的点。断裂点时间越长，该聚合物的保护就越好。
表8
Figure BPA00001431256400141
上面的测试结果证实了聚合物的Tg与其粉尘抑制性能之间的相关性。较低的Tg聚合物表现出提高的粉尘抑制剂性能。
动态粉尘控制测试方法：
向在500ml广口瓶(jar)中的500克土(或砂石)中加入50克经稀释的样品(1％和2％的RD-914以及具有高或低Tg的其他样品)，通过在滚轧机中翻滚30分钟而使其良好混合。在60℃烘箱中蒸发3天并冷却至室温之后，将钢球(总重量100克)加入到广口瓶中，然后以60rpm翻滚30分钟。将经翻滚的土倒入托盘中，然而进行鼓风(10mph)试验。由于鼓风引起的土重量损失越高，性能就越差(更多粉尘)。
在表9中所示的测试结果表明了以60rpm翻滚30分钟后在风吹期间随时间的土重量损失。粉尘抑制通过最小化土损失而示出。实例15通过涂覆可以以商品名Fastbond 49得自3M Company的丙烯酸类乳液粘合剂
来制备，所述粘合剂的Tg为-50℃。
表9.动态测试结果
Figure BPA00001431256400151
在不脱离本申请精神和范围的前提下，各种修改和更改对本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (23)

1.一种制品，所述制品包括：
多尘表面；和
在所述多尘表面上的包括Tg小于-20℃的涂料聚合物的涂层。
2.根据权利要求1所述的制品，其中所述聚合物的Tg小于-30℃。
3.根据权利要求1所述的制品，其中所述聚合物的Tg小于-45℃。
4.根据权利要求1所述的制品，其中所述多尘表面为屋面粒料。
5.根据权利要求1所述的制品，其中所述多尘表面包括碎石、煤、铁矿石、砂砾、砂石或其他聚集体。
6.根据权利要求1所述的制品，其中所述多尘表面为土表面。
7.根据权利要求1所述的制品，其中所述涂料聚合物包括聚丙烯酸酯、聚氨酯、合成橡胶和天然橡胶、有机硅以及其他有机聚合物。
8.根据权利要求1所述的制品，其中所述涂料聚合物包括丙烯酸类乳液聚合物。
9.根据权利要求1所述的制品，其中所述涂层包含油。
10.根据权利要求4所述的制品，其中所述涂层包含按每吨屋面粒料计约0.25至约2.0磅的粘合剂丙烯酸类聚合物。
11.根据权利要求4所述的制品，其中所述涂层包含按每吨屋面粒料计约0至约2.0磅的油。
12.根据权利要求1所述的制品，其中所述涂层包含杀生物剂。
13.根据权利要求1所述的制品，其中所述涂层包含表面活性剂。
14.根据权利要求1所述的制品，其中所述涂层包含增粘剂。
15.一种减少粉尘的方法，所述方法包括：
提供多尘表面；以及
用Tg小于-20℃的涂料聚合物涂覆所述表面。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂料聚合物的Tg小于-30℃。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂料聚合物的Tg小于-45℃。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂料聚合物为聚丙烯酸酯、聚氨酯、合成橡胶和天然橡胶、有机硅以及其他有机聚合物。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂料聚合物包括丙烯酸类乳液聚合物。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述涂料聚合物为0.1％-5％固体。
21.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括在涂覆步骤后使所述多尘表面经受动态条件。
22.根据权利要求15所述的方法，其中将所述涂料聚合物分散在水中。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述涂料聚合物为水分散的丙烯酸酯。
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