CN105504130A - 一种复合型抑尘固沙剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合型抑尘固沙剂及其制备方法，其制备过程：以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯为硬单体，丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯为软单体，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺为功能单体，过硫酸铵、过硫酸钾为引发剂，选择反应性乳化剂，水为分散介质，通过种子乳液聚合的方法，制备丙烯酸酯乳液。在乳液中添加聚乙烯醇溶液、无机材料，制得复合型抑尘固沙剂。本发明得到的复合型抑尘固沙剂稳定性良好，可直接用水稀释，使用方便，成本较低，抑尘固沙效果好，应用前景广阔。

Description

一种复合型抑尘固沙剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及抑尘剂技术领域，具体涉及一种复合型抑尘固沙剂及其制备方法。该抑尘固沙剂主要用于干旱地区、沙漠地区、煤场、矿区、施工工地、运输线，抑制粉尘和沙尘的飞扬。
背景技术
近年来，粉尘和沙尘污染是困扰全社会的难题，在我国的北方干旱地区、沙漠地区、煤场、矿区、施工工地、运输线，尤为严重。目前常采用洒水的方法抑尘，利用水润湿颗粒细小的干燥粉尘，使其密度增加，粘结成较大颗粒，在外力作用下不能飞扬。这种方法简便易行，但粉尘与水的结合力较弱，水分受气候影响很大，抑尘时间短。在炎热的夏季，水分蒸发较快，必须频繁洒水，水资源耗费严重，抑尘成本增加。在寒冷的冬季，气温在0℃以下时，洒水抑尘会使运输路面结冰，不利于行车安全。
随着人们环保意识的日益增强，化学抑尘技术逐渐成为治理粉尘的有效措施，应用发展迅速。按照化学抑尘剂的作用机理，分为润湿型抑尘剂、粘结型抑尘剂、凝聚型抑尘剂、复合型抑尘剂四类。润湿型抑尘剂多为表面活性剂和无机盐，适用范围较小，有效抑尘时间较短，且无机盐多呈酸性，易对环境造成二次污染。粘结型抑尘剂主要包括沥青、渣油、煤焦油、重油等，这些材料异味较大，对周围的环境、土壤和地下水存在潜在的污染威胁，并且加工工艺复杂、成本较高。凝聚型抑尘剂主要为超强吸水的高分子树脂材料，抑尘效果好，但成本高、制备难度大。复合型化学抑尘剂将润湿、粘结、凝聚功能综合为一体，抑尘效果显著，适用范围广，成为抑尘剂发展的趋势，但这类产品在国内较少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合型抑尘固沙剂及其制备方法，该抑尘固沙剂具有无毒无污染、粘度可调节、制备工艺简单、使用方便、生产成本较低的特点。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种复合型抑尘固沙剂的制备方法，以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯为硬单体，丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯为软单体，丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺为功能单体，过硫酸铵、过硫酸钾为引发剂，选择反应性乳化剂，水为分散介质，通过种子乳液聚合的方法，制备丙烯酸酯乳液。在乳液中添加聚乙烯醇溶液、无机材料，制得复合型抑尘固沙剂。具体包括如下步骤，所有物质均以质量份数计：
(1)取5～50份硬单体、5～50份软单体、0.5～10份功能单体置于同一容器内，搅拌使混合均匀，得到单体混合液A；
(2)用10份去离子水溶解0.1～5份的引发剂、0.1～5份的反应性乳化剂，得到引发剂和反应性乳化剂的混合溶液B；
(3)在装有搅拌装置、回流冷凝装置的反应容器内，加入100份去离子水，搅拌升温至70～85℃；待温度稳定后加入5％～40％的步骤(1)得到的单体混合液A、5％～40％的步骤(2)得到的混合溶液B；种子乳液聚合20～30分钟，开始滴加剩余的单体混合液A、混合溶液B，1-5小时内滴完；升温至85～90℃保温1小时，停止反应；待体系冷却至室温，用碱调节pH值至7～8，得到丙烯酸酯乳液；
(4)在装有搅拌装置、回流冷凝装置的反应容器内，加入0.1～10份聚乙烯醇、100份去离子水，搅拌升温至80～95℃，使溶解，得到聚乙烯醇溶液；
(5)在装有搅拌装置的容器内，加入步骤(3)制得的丙烯酸酯乳液5～95份，步骤(4)制得的聚乙烯醇溶液5～95份，无机材料1～20份，搅拌均匀，制得复合型抑尘固沙剂。
所述的步骤(1)中硬单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种；软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯中的一种或多种；功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺中的一种或多种。
所述的步骤(2)中引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种；反应性乳化剂为苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、烯丙氧基羟丙磺酸钠、甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠、4-烯丁氧基-2-羟基丙磺酸钠、2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙基磺酸铵中的一种或多种。
所述的步骤(3)中碱为氨水、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠中的一种或多种。
所述的步骤(5)中无机材料为氧化钙、石膏、硫酸钙、碳酸钙中的一种或多种。
现场使用时将此抑尘固沙剂与水按1:10～1000稀释，然后注入喷洒器，按照1～2kg/平方米的用量喷洒于使用场地表面。
本发明的有益效果为：
(1)本发明抑尘固沙剂具有润湿、粘结、凝聚功能，可广泛应用于干旱地区、沙漠地区、煤场、矿区、施工工地、运输线等场所。
(2)本发明抑尘固沙剂安全无毒、无腐蚀、不含污染物、绿色环保，对土壤植被无损害。
(3)本发明抑尘固沙剂使用方便，可根据使用场地和粘度要求，直接用水稀释。
附图说明
图1是本发明实施例1获得的丙烯酸酯乳液的红外光谱图，该图说明苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸单体都参与了反应，得到丙烯酸酯乳液。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)取20g苯乙烯、20g丙烯酸丁酯、2g丙烯酸置于同一容器内，搅拌使混合均匀，得到单体混合液A；
(2)用10g去离子水溶解0.3g的过硫酸铵、0.2g的苯乙烯磺酸钠，得到引发剂和反应性乳化剂的混合溶液B；
(3)在装有搅拌装置、回流冷凝装置的反应容器内，加入100g去离子水，搅拌升温至80℃；待温度稳定后加入25％的步骤(1)得到的单体混合液A、25％的步骤(2)得到的混合溶液B；种子乳液聚合20～30分钟，开始滴加剩余的单体混合液A、混合溶液B，1-5小时内滴完；升温至85～90℃保温1小时，停止反应；待体系冷却至室温，用氨水调节pH值至7～8，得到丙烯酸酯乳液；
(4)在装有搅拌装置、回流冷凝装置的反应容器内，加入5g聚乙烯醇、100g去离子水，搅拌升温至80～95℃，使溶解，得到聚乙烯醇溶液；
(5)在装有搅拌装置的容器内，加入步骤(3)制得的丙烯酸酯乳液50g，步骤(4)制得的聚乙烯醇溶液50g，氧化钙5g，搅拌均匀，制得复合型抑尘固沙剂。
实施例2
(1)取15g甲基丙烯酸甲酯、15g丙烯酸乙酯和5g丙烯酸丁酯、2g丙烯酸和0.5g丙烯酰胺置于同一容器内，搅拌使混合均匀，得到单体混合液A；
(2)用10g去离子水溶解0.3g的引发剂过硫酸铵、0.2g的苯乙烯磺酸钠、0.3g的烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵，得到引发剂和反应性乳化剂的混合溶液B；
(3)在装有搅拌装置、回流冷凝装置的反应容器内，加入100g去离子水，搅拌升温至80℃；待温度稳定后加入5％的步骤(1)得到的单体混合液A、5％的步骤(2)得到的混合溶液B；种子乳液聚合20～30分钟，开始滴加剩余的单体混合液A、混合溶液B，1-5小时内滴完；升温至85～90℃保温1小时，停止反应；待体系冷却至室温，用氨水调节pH值至7～8，得到丙烯酸酯乳液；
(4)在装有搅拌装置、回流冷凝装置的反应容器内，加入3g聚乙烯醇、100g去离子水，搅拌升温至80～95℃，使溶解，得到聚乙烯醇溶液；
(5)在装有搅拌装置的容器内，加入步骤(3)制得的丙烯酸酯乳液5g，步骤(4)制得的聚乙烯醇溶液95g，碳酸钙5g，搅拌均匀，制得复合型抑尘固沙剂。
实施例3
在常温下将实施例1，2制备的复合型抑尘固沙剂与市售的抑尘剂进行对比，结果见表1。市售抑尘剂1主要成分为硅酸钠、磷酸、氯化钙；市售抑尘剂2主要成分为木质素磺酸钠、硅酸钠。
评价稀释稳定性：将实施例1,2制得的复合型抑尘固沙剂、市售抑尘剂1,2分别与水按1:100稀释。
评价化学稳定性：在试管中，加入5mL抑尘剂液体，然后加入5％的CaCl2溶液1mL，混合均匀，在室温下放置48h，观察有无沉淀、絮凝、分层等现象。
评价保湿性能：称取100g粒度为120目的尘土，加至培养皿中，将抑尘剂以2kg/平方米的用量喷洒于土样表面，称重。置于40℃恒温鼓风干燥箱中3h，记录水分保留情况。
评价抗压强度：将沙料做成10cm×10cm×10cm的立方体，抑尘剂以2kg/平方米的用量喷洒于表面，自然风干后，放到压力机上测试。
表1
实施例1 实施例2 市售抑尘剂1 市售抑尘剂2
稀释稳定性 白色均匀液体 白色均匀液体 少量不溶物 少量不溶物
化学稳定性 良好 良好 少量沉淀 少量沉淀
粘度(25℃，mPa﹒s) 10 8 3 3
pH值 7.0 7.1 6.3 6.5
保湿性能(％) 80.1 75.2 65.0 60.4
抗压强度/MPa 3.3 2.9 1.7 1.6
从上表数据可知，本发明抑尘固沙剂的稳定性好于市售产品，粘度较大，粘结性能好；pH值为中性，更加绿色环保；保湿性能和抗压强度远好于市售产品，同时具有润湿、粘结、凝聚的功能。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明改动或修改后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种复合型抑尘固沙剂的制备方法，包括如下步骤，所有物质均以质量份数计：
(1)取5～50份硬单体、5～50份软单体、0.5～10份功能单体置于同一容器内，搅拌使混合均匀，得到单体混合液A；
(2)用10份去离子水溶解0.1～5份的引发剂、0.1～5份的反应性乳化剂，得到引发剂和反应性乳化剂的混合溶液B；
(3)在装有搅拌装置、回流冷凝装置的反应容器内，加入100份去离子水，搅拌升温至70～85℃；待温度稳定后加入5％～40％的步骤(1)得到的单体混合液A、5％～40％的步骤(2)得到的混合溶液B；种子乳液聚合20～30分钟，开始滴加剩余的单体混合液A、混合溶液B，1-5小时内滴完；升温至85～90℃保温1小时，停止反应；待体系冷却至室温，用碱调节pH值至7～8，得到丙烯酸酯乳液；
(4)在装有搅拌装置、回流冷凝装置的反应容器内，加入0.1～10份聚乙烯醇、100份去离子水，搅拌升温至80～95℃，使溶解，得到聚乙烯醇溶液；
(5)在装有搅拌装置的容器内，加入步骤(3)制得的丙烯酸酯乳液5～95份，步骤(4)制得的聚乙烯醇溶液5～95份，无机材料1～20份，搅拌均匀，制得复合型抑尘固沙剂；
所述的步骤(1)中硬单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯中的一种或两种；软单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯中的一种或多种；功能单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺中的一种或多种；
所述的步骤(2)中反应性乳化剂为苯乙烯磺酸钠、乙烯基磺酸钠、烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚硫酸铵、烯丙氧基羟丙磺酸钠、甲基丙烯酸羟丙基磺酸钠、4-烯丁氧基-2-羟基丙磺酸钠、2-丙烯酰胺-2,2-二甲基乙磺酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙基磺酸铵中的一种或多种；
所述的步骤(5)中无机材料为氧化钙、石膏、硫酸钙、碳酸钙中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的一种复合型抑尘固沙剂的制备方法，所述的步骤(2)中引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种或两种。
3.如权利要求1所述的一种复合型抑尘固沙剂的制备方法，所述的步骤(3)中碱为氨水、碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠中的一种或多种。
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