CN104403636A - 一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂、其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂、其制备方法及应用，它涉及一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂、其制备方法及应用。本发明是要解决现有开放性尘源的防治方法存在资源浪费、工序麻烦，不利于作业的提速增效；且应用受到很大限制的问题。一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，按重量百分比由高吸水型树脂、羧甲基纤维素钠、十二烷基二甲基苄基氯化铵、苯甲酸钠、二丙二醇丁醚、硬酯酸钠和余量为去离子水制成；制备方法：1、备料；2、预混合；3、混合搅拌。复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘以及道路防尘。

Description

一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂、其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂、其制备方法及应用。

背景技术

随着城市化进程的加快，施工堆料场及路面扬沙也在不断增加。颗粒物污染对我国城市空气质量的影响范围很广，是大多数城市空气污染的首要因素。

国内外一般对开放性尘源的防治对策主要有洒水抑尘、苫盖抑尘、设置挡风抑尘墙抑尘、建造封闭式结构、化学抑尘等。洒水抑尘不仅造成大量水资源的浪费，而且由于我国北方地区夏季气温高，蒸发快(一般喷洒一次只能保持10min左右)，而冬季气温低，易结冰，因此，其实际应用受到很大限制；散料的苫盖编织布强度低、光滑、重量轻、易兜风，使用寿命短，成本高，不仅造成了资源的浪费，而且苫盖和拆剁的工序麻烦，不利于作业的提速增效；挡风抑尘墙和建造封闭式结构抑尘一次性投资巨大，且不能捕捉漂浮在空气中的粉尘，对于不断有新的粉尘产生的作业区，其抑尘能力有限；化学抑尘的方法从诞生之日起就为世界各国所广泛采用，取得了良好的效果，在科研和工业运行中被认为是解决开放性尘源扬尘污染的最佳方法。

发明内容

本发明是要解决现有开放性尘源的防治方法存在资源浪费、工序麻烦，不利于作业的提速增效；且应用受到很大限制的问题。而提供一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂、其制备方法及应用。

本发明一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，按质量百分比由5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水制成；所述新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1g/cm³～1.2g/cm³。

上述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的制备方法，按以下步骤进行：

一、按质量百分比称取5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水；

二、先将步骤一称取的去离子水分成两份，得到去离子水A和去离子水B；将去离子水A加入到第一混合容器中，再将步骤一称取的5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂加入到第一混合容器中，以1200转/min的速度搅拌30min～60min，混合均匀，得到混合物A；所述去离子水A与去离子水B的体积比为3:2；

三、将步骤一称取的1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和步骤二得到的去离子水B加入到第二混合容器中，以1200转/min的速度搅拌1.5h～3h，混合均匀，得到混合物B；

四、将步骤二得到的混合物A和步骤三得到的混合物B以800转/min的速度搅拌混合15min～30min后，静置30min～60min，得到微乳白色液体，即为复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂；所述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1g/cm³～1.2g/cm³。

本发明的复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘；

使用方法如下：将复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释40～50倍，然后用喷洒装置喷洒至物料表面，喷洒用量2kg/m²，干燥后在物料表面形成聚合物固结层，即完成煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘。

本发明的复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于道路防尘；

使用方法如下：将复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释80～100倍，然后采用雾状洒水车对道路及绿化带进行喷洒，即完成道路防尘。

本发明的优点：

1、聚丙烯酸类高吸水型树脂具有优良的耐候性、耐水洗、耐酸碱性和耐腐蚀性，属于环境友好的绿色化工产品。

2、将两种或两种以上的丙烯酸类高吸水型树脂进行复合配制，能够得到一种稳定性好、可用水稀释喷洒使用的复合聚丙烯酸类水溶性固沙抑尘剂。产品符合目前绿色化工的要求，且成本较低、无污染。

3、配方中加入了二丙二醇丁醚作为防冻剂，使得抑尘剂能在较低温下使用，适用于北方冬季寒冷的气候特征。

4、淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂中含有一定比例的聚丙烯酸钠，可以作为水质稳定剂和保水剂、保持抑尘剂体系的稳定，避免水分的快速析出。

5、本发明的复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂能够应用于煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘，在物料表面形成聚合物固结层，具有良好的抑尘性能。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，按质量百分比由5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水制成；所述新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1g/cm³～1.2g/cm³。

本实施方式中淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂由淀粉与丙烯酸(盐)接枝共聚而成，利用天然高分子的引入提高其环境降解性，属于可降解的环境友好的绿色化工产品，具有吸水性强、粘结性好，成膜强度大的良好性能。

本实施方式中聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂为常见的高吸水型树脂，属于可降解的环境友好的绿色化工产品，合成方法简便，水溶性好、粘度大、稳定性好，具有一定的耐盐性。

本实施方式中聚丙烯酸酯高吸水型树脂以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯为单体聚合制备，具有良好的吸水性能及热稳定性，具有良好的粘结作用，能够将粉尘、小型颗粒与地面固接，并通过粘结作用使其与路面土质融合，达到抑尘目的。

本实施方式中羧甲基纤维素钠又名羧甲基纤维素钠盐，羧甲基纤维素，为白色或乳白色纤维状粉末或颗粒，密度0.5g/cm³～0.7g/cm³，几乎无臭、无味，具吸湿性。易于分散在水中成透明胶状溶液，易溶于水，溶液透明。本品具有粘合、增稠、增强、乳化、保水、悬浮等作用。

本实施方式中十二烷基二甲基苄基氯化铵别名：1227，苯扎氯铵、杀藻胺DDBAC，十二烷基二甲基苄基氯化铵，相对分子质量：340.00。1227是一种阳离子表面活性剂，属非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，能有效地控制水中菌藻繁殖和粘泥生长，并具有良好的粘泥剥离作用和一定的分散、渗透作用，同时具有一定的去油、除臭能力和缓蚀作用。

本实施方式中苯甲酸钠是苯甲酸的钠盐，是很常用的防腐剂，有防止变质发酸、延长保质期的效果。

本实施方式中二丙二醇丁醚分子量为190.3，无色液体，易溶于水，成膜助剂、防冻剂。主要用于涂料、清洗剂、农产品、化妆品、纺织品。

本实施方式中硬酯酸钠分子量为306.46，白色粉末，具有脂肪气味。熔点250～270℃，用于制造皂类洗涤剂，在化妆品中作乳化剂，用作金属热处理及塑料稳定剂，用于牙膏的制造，也用作防水剂、塑料稳定剂。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：本实施方式一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，按质量百分比由8％～10％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、3％～5％聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、2％～3％羧甲基纤维素钠、0.15％～0.2％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.2％～0.3％苯甲酸钠、12％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水制成。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：本实施方式一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，按质量百分比由5％～7％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～3％聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、8％～10％聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～2％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.15％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～0.15％苯甲酸钠、8％～10％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水制成。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的制备方法，按以下步骤进行：

一、按质量百分比称取5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水；

二、先将步骤一称取的去离子水分成两份，得到去离子水A和去离子水B；将去离子水A加入到第一混合容器中，再将步骤一称取的5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂加入到第一混合容器中，以1200转/min的速度搅拌30min～60min，混合均匀，得到混合物A；所述去离子水A与去离子水B的体积比为3:2；

三、将步骤一称取的1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和步骤二得到的去离子水B加入到第二混合容器中，以1200转/min的速度搅拌1.5h～3h，混合均匀，得到混合物B；

四、将步骤二得到的混合物A和步骤三得到的混合物B以800转/min的速度搅拌混合15min～30min后，静置30min～60min，得到微乳白色液体，即为复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂；所述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1g/cm³～1.2g/cm³。

具体实施方式五：本实施方式一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘；

使用方法如下：将新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释40～50倍，然后用喷洒装置喷洒至物料表面，喷洒用量2kg/m²，干燥后在物料表面形成聚合物固结层，即完成煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘。

具体实施方式六：本实施方式一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于道路防尘；

使用方法如下：将新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释80～100倍，然后采用雾状洒水车对道路及绿化带进行喷洒，即完成道路防尘。

通过以下试验验证本发明的效果：

试验一：一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的制备方法，按以下步骤进行：

一、按质量百分比称取8％～10％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、3％～5％聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、2％～3％羧甲基纤维素钠、0.15％～0.2％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.2％～0.3％苯甲酸钠、12％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水；

二、先将步骤一称取的去离子水分成两份，得到去离子水A和去离子水B；将去离子水A加入到第一混合容器中，再将步骤一称取的8％～10％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂和3％～5％聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂加入到第一混合容器中，以1200转/min的速度搅拌30min～60min，混合均匀，得到混合物A；所述去离子水A与去离子水B的体积比为3:2；

三、将步骤一称取的2％～3％羧甲基纤维素钠、0.15％～0.2％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.2％～0.3％苯甲酸钠、12％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和步骤二得到的去离子水B加入到第二混合容器中，以1200转/min的速度搅拌1.5h～3h，混合均匀，得到混合物B；

四、将步骤二得到的混合物A和步骤三得到的混合物B以800转/min的速度搅拌混合15min～30min后，静置30min～60min，得到微乳白色液体，即为复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂；所述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1.001g/cm³。

试验二：一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘；

使用方法如下：将新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释40～50倍，然后用喷洒装置喷洒至物料表面，喷洒用量2kg/m²，干燥后在物料表面形成聚合物固结层，即完成煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘。

表1为一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂用于煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘的风损率测试结果。

表1五级风力下吹拂5分钟风损率

由表1得出，各质量分数的抑尘剂均具有一定的抑尘效果，风损率随浓度的降低逐渐增大，原因可能是由于抑尘剂中的聚合物浓度降低后固化层抗风蚀力减弱，固化层出现破损，使得风损率增加；但是考虑到实验室使用小型喷洒器喷洒冲击力较小，而大量喷洒时采用高压喷洒器，冲击力大，抑尘剂在物料中渗透更深，形成的固化层强度会更大，抑尘效果可能会更好。

试验三：一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的制备方法，按以下步骤进行：

一、按质量百分比称取5％～7％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～3％聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、8％～10％聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～2％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.15％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～0.15％苯甲酸钠、8％～10％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水；

二、先将步骤一称取的去离子水分成两份，得到去离子水A和去离子水B；将去离子水A加入到第一混合容器中，再将步骤一称取的5％～7％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～3％聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂和8％～10％聚丙烯酸酯高吸水型树脂加入到第一混合容器中，以1200转/min的速度搅拌30min～60min，混合均匀，得到混合物A；所述去离子水A与去离子水B的体积比为3:2；

三、将步骤一称取的1.5％～2％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.15％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～0.15％苯甲酸钠、8％～10％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和步骤二得到的去离子水B加入到第二混合容器中，以1200转/min的速度搅拌1.5h～3h，混合均匀，得到混合物B；

四、将步骤二得到的混合物A和步骤三得到的混合物B以800转/min的速度搅拌混合15min～30min后，静置30min～60min，得到微乳白色液体，即为复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂；所述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1.001g/cm³。

试验四：一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于道路防尘；

使用方法如下：将新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释80～100倍，然后采用雾状洒水车对道路及绿化带进行喷洒，即完成道路防尘。

表2为一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂用于道路防尘的粉尘浓度TSP测试结果。

表2道路大气粉尘浓度TSP试验结果

由表2得出，复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂对道路扬尘具有一定的抑尘作用，对于一般道路能够迅速降低大气粉尘浓度TSP，并低于国家大气环境质量二级标准(0.3mg/m³)，但用于道路抑尘时，由于空气流动快，变化性较大，有效抑尘时间较短，需要数日重复喷洒以达到较好的抑尘效果。

Claims (6)

1.一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，其特征在于复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，按质量百分比由5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水制成；所述新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1g/cm³～1.2g/cm³。

2.根据权利要求1所述的一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，其特征在于所述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，按质量百分比由8％～10％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、3％～5％聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、2％～3％羧甲基纤维素钠、0.15％～0.2％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.2％～0.3％苯甲酸钠、12％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水制成。

3.根据权利要求1所述的一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，其特征在于所述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，按质量百分比由5％～7％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～3％聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、8％～10％聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～2％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.15％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～0.15％苯甲酸钠、8％～10％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水制成。

4.如权利要求1所述的一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的制备方法，其特征在于复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的制备方法，按以下步骤进行：

一、按质量百分比称取5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水；

二、先将步骤一称取的去离子水分成两份，得到去离子水A和去离子水B；将去离子水A加入到第一混合容器中，再将步骤一称取的5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂加入到第一混合容器中，以1200转/min的速度搅拌30min～60min，混合均匀，得到混合物A；所述去离子水A与去离子水B的体积比为3:2；

三、将步骤一称取的1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和步骤二得到的去离子水B加入到第二混合容器中，以1200转/min的速度搅拌1.5h～3h，混合均匀，得到混合物B；

四、将步骤二得到的混合物A和步骤三得到的混合物B以800转/min的速度搅拌混合15min～30min后，静置30min～60min，得到微乳白色液体，即为复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂；所述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1g/cm³～1.2g/cm³。

5.如权利要求2所述的一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的应用，其特征在于复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘；

使用方法如下：将新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释40～50倍，然后用喷洒装置喷洒至物料表面，喷洒用量2kg/m²，干燥后在物料表面形成聚合物固结层，即完成煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘。

6.如权利要求3所述的一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的应用，其特征在于复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于道路防尘；

使用方法如下：将新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释80～100倍，然后采用雾状洒水车对道路及绿化带进行喷洒，即完成道路防尘。