CN105884973B - 一种喷雾降尘用凝聚剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于壳聚糖‑淀粉接枝共聚方法的喷雾降尘用凝聚剂及制备方法，其按质量百分比包括：5％‑10％的糊化淀粉、5％‑10％的壳聚糖、10％‑15％的丙烯酸、0.5％‑1.4％的润湿剂、0.4％‑0.9％的增稠剂、0.3％‑0.5％的渗透剂、0.05‑0.1％的引发剂与0.2％‑0.5％无机盐，余量为水；及制备方法。生成一种新型的环保型喷雾凝聚剂，将该环保型凝聚剂与水混合在矿井采掘作业现场进行喷雾，可将粉尘有效包裹在喷雾液滴之内，这样大大减少了粉尘的扩散。

Description

一种喷雾降尘用凝聚剂及制备方法

技术领域

本发明涉及矿井防尘用抑制剂领域，尤其涉及一种基于壳聚糖-淀粉接枝共聚方法的喷雾降尘用凝聚剂及制备方法。

背景技术

随着矿井生产过程中机械化、自动化水平的提高，综掘面、综采面、综放面、锚喷作业区、皮带巷等生产区域产生的粉尘均严重超标。据实测可知，在不采取任何防护措施的情况下，综掘工作面的全尘浓度达到1500mg/m³以上，综采工作面的全尘浓度可达3000-5000mg/m³，综放工作面的全尘浓度更是高达6000mg/m³以上，而且这些工作面呼吸性粉尘的浓度接近全尘浓度的50％左右。

粉尘浓度超标带来的后果是严重污染了井下的作业环境，导致煤炭行业尘肺病的人数增多。据国家卫生计生委通报，尘肺病已是我国最大的职业病，在煤矿各生产系统中，综采(掘)面尘肺病患病矿工占到全部人数的90％左右。虽然煤矿在生产过程中为了降低粉尘的产生和扩散，都会使用降尘剂，而且降尘剂主要以泡沫型和喷雾型为主。但这些降尘剂大多是由表面活性剂简单混合而成，不仅成本造价高，而且不易降解，容易造成对环境的二次污染。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于一种基于壳聚糖-淀粉接枝共聚方法的喷雾降尘用凝聚剂及制备方法，可将粉尘有效包裹在喷雾液滴之内，大幅度减少粉尘的扩散。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种基于壳聚糖-淀粉接枝共聚方法的喷雾降尘用凝聚剂，其按质量百分比包括以下组分：

5％-10％的糊化淀粉、5％-10％的壳聚糖、10％-15％的丙烯酸、0.5％-1.4％的润湿剂、0.4％-0.9％的增稠剂、0.3％-0.5％的渗透剂、0.05-0.1％的引发剂与0.2％-0.5％无机盐，余量为水。

所述的喷雾降尘用凝聚剂，其中，上述引发剂为过氧化钠、过氧化氢中的一种；无机盐为硫酸铵、硫酸钠中的一种。

所述的喷雾降尘用凝聚剂，其中，上述润湿剂为聚烷氧基化脱水山梨糖醇酯、2-胍基琥珀酸中的一种或其混合物；增稠剂为椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、烷基多糖苷-醇醚羧酸盐中的一种或其混合物；渗透剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯。

一种制备所述喷雾降尘用凝聚剂的方法，其包括以下步骤：

步骤一，将壳聚糖与无机盐溶液混合均匀，在溶液中加入糊化淀粉在80-90℃下搅拌反应2小时，得到第一溶液；

步骤二，向第一溶液中按比例加入丙烯酸和引发剂，在60-80℃的条件下，恒温搅拌仪中搅拌反应2.5小时，得到第二溶液；

步骤三，在上述溶液中加入润湿剂、增稠剂、渗透剂，并按照1:20-1:40的比例加入水进行搅拌，之后调节PH值在7-10区间内，即可得到所述喷雾降尘用凝聚剂。

所述的制备方法，其中，喷雾降尘用凝聚剂与水的质量比为1:20-1:40。

所述的制备方法，其中，步骤三中的PH值为7-10。

所述的制备方法，其中，其更为具体的包括：

分别称量5g壳聚糖，0.5g硫酸铵，5g的糊化淀粉溶于100ml水中，在90℃下恒温反应2小时，之后再加入10ml丙烯酸和0.08g的过氧化钠,在65℃下恒温反应2.5小时得到第二溶液，将所得的溶液中加入0.6ml聚烷氧基化脱水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸，0.2ml椰子油脂肪酸单乙醇酰胺，0.5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸盐，0.4ml聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯，按照1:25的比例加入水进行搅拌，最终调节PH值至8，得到所述喷雾降尘用凝聚剂。

本发明提供的一种基于壳聚糖-淀粉接枝共聚方法的喷雾降尘用凝聚剂及制备方法，采用壳聚糖和淀粉与丙烯酸进行接枝共聚反应，通过接枝共聚来改良壳聚糖和淀粉的性质，而且在接枝共聚反应的同时，加入多种表面活性剂来改变或增强生成物的相关性能，最终生成一种新型的环保型喷雾凝聚剂。将该环保型喷雾凝聚剂喷洒到煤矿采掘作业现场，可将粉尘有效包裹在喷雾液滴之内，这样可以大大减少粉尘的扩散。该喷雾抑尘剂不仅具有抑尘效果明显、原料廉价、润湿性好等优点，而且该喷雾降尘用凝聚剂易于生物降解，对环境并没有污染。本发明的使用范围十分广泛，不仅可以用于煤矿采煤和掘进生产过程，也可以用于煤矿运输道路洒水降尘等领域。

附图说明

图1为本发明中喷雾降尘用凝聚剂制备方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种基于壳聚糖-淀粉接枝共聚方法的喷雾降尘用凝聚剂及制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种基于壳聚糖-淀粉接枝共聚方法的喷雾降尘用凝聚剂，其按质量百分比包括以下组分：5％-10％的糊化淀粉、5％-10％的壳聚糖、10％-15％的丙烯酸、0.5％-1.4％的润湿剂、0.4％-0.9％的增稠剂、0.3％-0.5％的渗透剂、0.05-0.1％的引发剂与0.2％-0.5％无机盐，余量为水。

而且上述引发剂为过氧化钠、过氧化氢中的一种；无机盐为硫酸铵、硫酸钠中的一种。上述润湿剂为聚烷氧基化脱水山梨糖醇酯、2-胍基琥珀酸中的一种或其混合物；增稠剂为椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、烷基多糖苷-醇醚羧酸盐中的一种或其混合物；渗透剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯。

本发明还提供了一种制备所述喷雾降尘用凝聚剂的方法，如图1所示的，其包括以下步骤：步骤一，将壳聚糖与无机盐溶液混合均匀，在溶液中加入糊化淀粉在80-90℃下搅拌反应2小时，得到第一溶液；

步骤二，向第一溶液中按比例加入丙烯酸和引发剂，在60-80℃的条件下，恒温搅拌仪中搅拌反应2.5小时，得到第二溶液；

步骤三，在上述溶液中加入润湿剂、增稠剂、渗透剂，并按照1:20-1:40的比例加入水进行搅拌，之后调节PH值在7-10区间内，即可得到所述喷雾降尘用凝聚剂。

其更为具体的包括：

分别称量5g壳聚糖，0.5g硫酸铵，5g的糊化淀粉溶于100ml水中，在90℃下恒温反应2小时，之后再加入10ml丙烯酸和0.08g的过氧化钠,在65℃下恒温反应2.5小时得到第二溶液，将所得的溶液中加入0.6ml聚烷氧基化脱水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸，0.2ml椰子油脂肪酸单乙醇酰胺，0.5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸盐，0.4ml聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯，按照1:25的比例加入水进行搅拌，最终调节PH值至8，得到所述喷雾降尘用凝聚剂。

本发明主要是选用廉价、易降解和无污染的淀粉和壳聚糖作为接枝共聚的主要原料，利用丙烯酸与壳聚糖和淀粉接枝共聚来改善分子性能，将其分子结构联结在一起形成大分子网状结构；而且丙烯酸接枝共聚生成的酯类物质有一定的吸水功能，所以通过引发剂在一定条件下进行接枝共聚反应。为了进一步提升生成共聚物在抗盐、抗风化等方面的性能，在反应过程中添加少量的表面活性剂来增强和改善生成的凝聚剂。该凝聚剂的核心作用原理是通过接枝共聚反应将几种物质的最佳性能共聚在一个共聚物上，使共聚物具有这些物质的所有优点，使其性能更加优良，更符合实际生产过程中防尘的需求。本发明中生成的凝聚剂无论是在抑尘效果还是在原料价格方面都具有较强优势，最重要的是易于生物降解不会造成二次污染。

为了更进一步描述本发明，以下列举更为具体的实施例进行说明。

实施例1

分别称量5g壳聚糖，0.5g硫酸铵，5g的糊化淀粉溶于100ml水中，在90℃下恒温反应2小时，之后再加入10ml丙烯酸和0.08g的过氧化钠,在65℃下恒温反应2.5小时得到第二溶液，将所得的溶液中加入0.6ml聚烷氧基化脱水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸，0.2ml椰子油脂肪酸单乙醇酰胺，0.5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸盐，0.4ml聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯，按照1:25的比例加入水进行搅拌，最终调节PH值至8，最终测试相关性能。

实施例2

分别称量5g壳聚糖，0.5g硫酸铵，5g的糊化淀粉溶于100ml水中，在90℃下恒温反应2小时，之后再加入12ml丙烯酸和0.08g的过氧化钠,在65℃下恒温反应2.5小时得到第二溶液，将所得的溶液中加入0.6ml聚烷氧基化脱水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸，0.2ml椰子油脂肪酸单乙醇酰胺，0.5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸盐，0.4ml聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯，按照1:25的比例加入水进行搅拌，最终调节PH值至8，最终测试相关性能。

实施例3

分别称量5g壳聚糖，0.5g硫酸铵，5g的糊化淀粉溶于100ml水中，在90℃下恒温反应2小时，之后再加入15ml丙烯酸和0.08g的过氧化钠,在65℃下恒温反应2.5小时得到第二溶液，将所得的溶液中加入0.6ml聚烷氧基化脱水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸，0.2ml椰子油脂肪酸单乙醇酰胺，0.5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸盐，0.4ml聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯，按照1:25的比例加入水进行搅拌，最终调节PH值至8，最终测试相关性能。

将实施例1、实施例2、实施例3所示的凝聚剂在某煤矿的综采工作面进行了现场试验，并分别测定了工作面未采用任何防尘措施、仅采用清水喷雾以及在清水中添加本发明3个实施例后进行喷雾情况下的粉尘浓度，如表1所示的，表1为采用不同措施时综采工作面各测定地点所测定的粉尘数据。

表1

当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (3)

1.一种基于壳聚糖-淀粉接枝共聚方法的喷雾降尘用凝聚剂，其按质量百分比包括以下组分：

5％-10％的糊化淀粉、5％-10％的壳聚糖、10％-15％的丙烯酸、0.5％-1.4％的润湿剂、0.4％-0.9％的增稠剂、0.3％-0.5％的渗透剂、0.05-0.1％的引发剂与0.2％-0.5％无机盐，余量为水；

上述引发剂为过氧化钠、过氧化氢中的一种；无机盐为硫酸铵、硫酸钠中的一种；

上述润湿剂为聚烷氧基化脱水山梨糖醇酯、2-胍基琥珀酸中的一种或其混合物；增稠剂为椰子油脂肪酸单乙醇酰胺、烷基多糖苷-醇醚羧酸盐中的一种或其混合物；渗透剂为聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯。

2.一种如权利要求1所述喷雾降尘用凝聚剂的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一，将壳聚糖与无机盐溶液混合均匀，在溶液中加入糊化淀粉在80-90℃下搅拌反应2小时，得到第一溶液；

步骤二，向第一溶液中按比例加入丙烯酸和引发剂，在60-80℃的条件下，恒温搅拌仪中搅拌反应2.5小时，得到第二溶液；

步骤三，在上述溶液中加入润湿剂、增稠剂、渗透剂，并加入水进行搅拌，之后调节pH值在7-10区间内，即可得到所述喷雾降尘用凝聚剂。

3.一种基于壳聚糖-淀粉接枝共聚方法的喷雾降尘用凝聚剂的制备方法，其特征在于，

分别称量5g壳聚糖，0.5g硫酸铵，5g的糊化淀粉溶于100ml水中，在90℃下恒温反应2小时，之后再加入10ml丙烯酸和0.08g的过氧化钠,在65℃下恒温反应2.5小时得到第二溶液，将所得的溶液中加入0.6ml聚烷氧基化脱水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸，0.2ml椰子油脂肪酸单乙醇酰胺，0.5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸盐，0.4ml聚氧乙烯脱水山梨醇单硬脂酸酯，按照1:25的比例加入水进行搅拌，最终调节pH值至8，得到所述喷雾降尘用凝聚剂。