CN106008851B - 一种建筑施工抑尘剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种建筑施工抑尘剂及其制备方法。该抑尘剂采用不饱和羧酸、不饱和磺酸、不饱和聚醚作单体原料，以中和剂和引发剂为辅助原料，通过水溶液共聚技术制备。本发明通过不饱和聚醚单体的非离子性改善了抑尘剂的离子稳定性，提高了抑尘剂对水泥、混凝土、渣土粉尘的适应性，制备出的抑尘剂，能够用水稀释喷洒使用，综合性能好，安全环保。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工现场扬尘治理领域的聚合物抑尘剂，特别是一种水溶性聚合物抑尘剂及其制备方法。
背景技术
城市发展不断加快和经济规模持续增加，环境空气质量问题日益突出。扬尘污染危害周边环境，严重影响正常的生产秩序和生活质量。可吸入颗粒物PM10和细颗粒物PM2.5容易富集重金属离子、有机氧化物、细菌和病毒,对人体危害极大。建筑施工现场的扬尘来源于沙石灰料装卸、土工挖掘、车辆散落以及裸露地面、渣土和堆场的风蚀扬尘。
洒水抑尘是最常用的抑尘方法，简单易行，但因水的表面张力高，细颗粒物不易润湿，降尘效率不足30％，资源利用率低下。冬季容易结冰，夏季蒸发快，通过多次洒水的办法可以在一定程度上延长路面湿润的时间，但成本很高。
氯化钙、氯化镁、氯化铝、硫酸钠、水玻璃等无机盐水溶液可用于抑尘，它的吸湿性、有效抑尘时间高于传统的洒水作业，但无机盐腐蚀金属、污染土壤，不耐雨水冲洗。乙二醇、一缩二乙二醇、丙三醇等有机物能够浸润、吸附于粉尘颗粒表面，具有吸收水分、保持水分和降低凝固点的作用，但存在耐久性差的缺点，无法解决自然蒸发和雨水冲洗问题。CN102585770公开了铁路矿粉、煤炭运输用抑尘剂及其制备方法，由聚乙烯醇和改性纤维素或木质素磺酸钠复配而成。CN103059347公开了一种环保型多功能抑尘剂，由羧甲基纤维素、壳聚糖、甘油、烷基苯磺酸钠、硫酸铜、氯化镁和水组成，可应用于建筑工地、水泥厂以及煤炭储运抑尘领域。CN104693339公开了一种适于城市道路的抑尘剂，该发明由不饱和酸和不饱和酸酯通过水溶液共聚而成，所用单体原料均为传统的小分子，单体的分子量低于100，形成的聚合物抑尘剂分子结构的空间位阻很小，对钙、镁等高价离子的稳定性不佳，在建筑工地抑尘方面的优势不明显。
本专利发明了一种建筑施工抑尘剂及其制备方法。该抑尘剂由不饱和羧酸、不饱和磺酸、不饱和聚醚通过水溶液共聚技术制备，它对建筑施工现场扬尘有良好的吸附作用，通过保湿和粘接作用有效降低扬尘。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水溶性聚合物抑尘剂及其制备方法。该抑尘剂采用不饱和羧酸、不饱和磺酸、不饱和聚醚作单体原料，以中和剂和引发剂为辅助原料，通过水溶液共聚技术制备，对建筑施工现场土壤、水泥、渣土和其他垃圾粉尘有良好的吸附作用，通过保湿和粘接作用降低施工现场的扬尘量。由于不饱和聚醚属于大单体，它的空间位阻大，对钙、镁离子稳定性高(这些离子主要来自水泥、混凝土和渣土)，保证了抑尘剂对水泥、混凝土、渣土粉尘的有效性。本发明制备出的抑尘剂，能够用水稀释喷洒使用，综合性能好，安全环保。
本发明的技术方案实现为：
一种建筑施工抑尘剂，通过水溶液共聚技术制备而成，其物料组成及配比包括：
所述的原料还包括中和剂，中和剂的量为调节反应体系的pH值至6.5-7.5即可。
所述的不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和其钠盐中的一种或两种。
所述的不饱和磺酸为乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和其钠盐中的一种或两种。
所述的不饱和聚醚为甲氧基聚氧化乙烯丙烯酸酯(分子量400、1000)、烯丙基聚氧化乙烯醚(分子量1000、1500)中的一种或两种。
所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或两种，以水溶液形式加入，所述的引发剂溶液的质量浓度为5～10％。
所述的中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾和三乙醇胺中的一种或两种，以水溶液形式加入，所述的中和剂溶液的质量浓度为5～10％。
所述的水为蒸馏水或自来水。
所述的建筑施工抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将不饱和羧酸、不饱和磺酸与不饱和聚醚混合，作为原料混合液备用；
(2)向反应器中加入水，在搅拌下以氮气置换后，加热；
(3)升温至70-90℃时，滴加原料混合液和引发剂，3.0-5.0小时滴加完毕；
(4)原料混合液加入之后，在90-100℃保温1.0-2.0小时；
(5)冷却至室温，以中和剂调节体系的pH值至6.5-7.5，出料，即为建筑施工抑尘剂。
所述的步骤(4)中，保温的时间优选为1.5小时。
所述的建筑施工抑尘剂的应用方法，按照质量比建筑施工抑尘剂:水＝1:10-100的比例稀释，通过喷洒车或喷雾器，按照1.0-2.5kg/m2的用量将此稀释液喷向建筑施工现场的路面、地面或堆场。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的水溶性聚合物抑尘剂不含甘油、乙二醇、渣油等VOC物质，没有二次污染。除了水以外，所有原料都具有反应性，通过合理的工艺控制，能够将其转化为聚合物或非挥发物，环境安全性良好。
(2)本发明的水溶性聚合物抑尘剂使用了不饱和聚醚单体，它的非离子性改善了抑尘剂的离子稳定性，提高了抑尘剂对水泥、混凝土、渣土粉尘的适应性，更好地抑制离子性粉尘飞扬。
(3)本发明的水溶性聚合物抑尘剂含有聚醚单元，聚醚的分子量是低分子单体的10倍以上，聚醚通过分子间氢键捕获水分子的能力显著增强，有效抑制水分挥发，延长抑尘剂的有效作用时间。
(4)本发明的水溶性聚合物抑尘剂，对建筑工地粉尘具有良好的吸附、润湿作用，通过保湿和粘接作用实现建筑施工现场的高效抑尘。
(5)本发明的水溶性聚合物抑尘剂未使用含Cu2+、Hg2+等金属离子，不存在腐蚀问题，施工安全性和使用安全性可靠。
(6)本发明所采用的制备工艺，不涉及高温高压，没有三废排放，适于大规模推广使用。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明：
实施例一
质量份数以克计，20克丙烯酸作为不饱和羧酸物料，5克乙烯基磺酸钠的水溶液溶液作为不饱和磺酸物料，5克甲氧基聚氧化乙烯丙烯酸酯(分子量400)作为不饱和聚醚物料，按用量混合为原料混合液备用。向四口反应器中加入100克蒸馏水，在搅拌帮助下氮气置换40分钟，水浴升温至85℃时，连续滴加前述的原料混合液，控制滴加进度，3.0小时滴加完毕。其间，同时滴加3克质量浓度为10％的过硫酸铵水溶液(时间同步)。升温至90℃，保温1.5小时。将体系降至室温，以质量浓度为5.0％的氢氧化钠将上述反应体系的pH值调节至7.5。出料，即为本发明的一种水溶性聚合物抑尘剂。现场使用时，与水按质量比1:50稀释，可通过喷雾器喷洒、抑尘。
评价保湿性能：称取150克粒度为50目的水泥粉尘加至直径为12cm的培养皿中压实、称重。将实施例的水溶性聚合物抑尘剂用50倍质量的自来水稀释，以1.5kg/m2的用量喷洒上述样品、称重。40℃恒温箱中鼓风干燥，以鼓风干燥3小时的保水率评价保湿能力。保水率高，则保湿能力强，粉尘的表观密度增加，抑尘能力提高。
评价耐风蚀性能：称取150克粒度为50目的水泥粉尘加至直径为12cm的培养皿中压实、称重。将实施例的水溶性聚合物抑尘剂用50倍质量的自来水稀释，以1.5kg/m2的用量喷洒上述样品，25℃完全干燥之后称重。以模拟5级风力近距离连续吹扫1.0h后的质量损失率作为耐风蚀性的评价指标。该指标体现了抑尘剂的粘接、结壳效果。质量损失率越低，抑尘效果越好。
实施例二
质量份数以克计，以17克丙烯酸和5克甲基丙烯酸作为不饱和羧酸物料，6克2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的水溶液作为不饱和磺酸物料，5克烯丙基聚氧化乙烯醚(分子量1500)作为不饱和聚醚物料，按用量混合为原料混合液备用。向四口反应器中加入100克蒸馏水，在搅拌帮助下氮气置换40分钟，水浴升温至85℃，连续滴加前述的原料混合液，控制滴加进度，3.5小时滴加完毕。其间，同时滴加6克质量浓度为3％的过硫酸钾水溶液。升温至90℃，保温1.5小时。将体系降至室温，以5.0％氢氧化钠将上述体系的pH值调节至6.7。出料，即为本发明的一种水溶性聚合物抑尘剂现场使用时，与水按质量比1:50稀释，可通过喷雾器喷洒、抑尘。
评价保湿性能：称取150克粒度为100目的建筑施工路面粉尘加至直径为12cm的培养皿中压实、称重。将实施例的水溶性聚合物抑尘剂用50倍质量的自来水稀释，以1.5kg/m2的用量喷洒上述样品、称重。40℃恒温箱中鼓风干燥，以鼓风干燥3小时的保水率评价保湿能力。保水率高，则保湿能力强，粉尘的表观密度增加，抑尘能力提高。
实施例三
实施步骤同实施例二，不同之处为：不饱和羧酸由17克丙烯酸和5克甲基丙烯酸替换为19克丙烯酸和3克衣康酸。
实施例四
实施步骤同实施例二，不同之处为：不饱和聚醚物料由5克烯丙基聚氧化乙烯醚(分子量1500)，替换为5克烯丙基聚氧化乙烯醚(分子量1000)。
附表本发明水溶性聚合物抑尘剂的性质与性能
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 | |
| 物理状态 | 淡黄色透明液体 | 淡黄色透明液体 | 淡黄色透明液体 | 淡黄色透明液体 |
| pH值 | 7.5 | 6.7 | 6.7 | 6.7 |
| 粘度(25℃，mPa·s) | 680 | 850 | 820 | 740 |
| 保湿性能(％) | 79 | 68 | 70 | 73 |
| 耐风蚀性能(％) | 1.3 | / | / | / |
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
本发明未尽事宜为公知技术。
Claims (4)
1.一种建筑施工抑尘剂，其特征为该抑尘剂的物料组成及配比包括：
所述的原料还包括中和剂，中和剂的量为调节反应体系的pH值至6.5-7.5；
所述的不饱和羧酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和其钠盐中的一种或两种；
所述的不饱和磺酸为乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和其钠盐中的一种或两种；
所述的不饱和聚醚为烯丙基聚氧化乙烯醚；烯丙基聚氧化乙烯醚的分子量为1000或1500；
所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的一种或两种，以水溶液形式加入，所述的引发剂溶液的质量浓度为5～10％；
所述的中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾和三乙醇胺中的一种或两种，以水溶液形式加入，所述的中和剂溶液的质量浓度为5～10％；
所述的水为蒸馏水或自来水。
2.如权利要求1所述的所述的建筑施工抑尘剂的制备方法，其特征为包括如下步骤：
(1)将不饱和羧酸、不饱和磺酸与不饱和聚醚混合，作为原料混合液备用；
(2)向反应器中加入水，在搅拌下以氮气置换后，加热；
(3)升温至70-90℃时，滴加原料混合液和引发剂，3.0-5.0小时滴加完毕；
(4)原料混合液加入之后，在90-100℃保温1.0-2.0小时；
(5)冷却至室温，以中和剂调节体系的pH值至6.5-7.5，出料，即为建筑施工抑尘剂。
3.如权利要求2所述的所述的建筑施工抑尘剂的制备方法，其特征为所述的步骤(4)中，保温的时间为1.5小时。
4.如权利要求1所述的建筑施工抑尘剂的应用方法，其特征为按照质量比建筑施工抑尘剂:水＝1:10-100的比例稀释，通过喷洒车或喷雾器，按照1.0-2.5kg/m2的用量将此稀释液喷向建筑施工现场的路面、地面或堆场。
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