CN106986968B - 一种基于接枝共聚方法制备高分子产物的喷雾抑尘剂及方法 - Google Patents

一种基于接枝共聚方法制备高分子产物的喷雾抑尘剂及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于接枝共聚方法制备高分子产物的喷雾抑尘剂及方法，按照重量百分比包括：海藻酸钠、己内酰胺、丙烯酸、引发剂、交联剂与抗冻剂，余量为水。以海藻酸钠作为基体，与己内酰胺进行接枝共聚反应，使其成为一种失水后可以成胶，风干后可以成膜的液态物质，再接枝适量丙烯酸增加其成胶和膜的韧性和粘性，并加入少量抗冻剂提高除尘剂的抗冻性能，将此环保型除尘剂喷洒到煤矿生产作业现场，可将粉尘包裹在喷雾液滴之内，可有效减少粉尘扩散，包裹了粉尘的液滴落在地表失水后形成凝胶覆盖住地面的粉尘，干结后成为壳膜封存住落在地表的粉尘微粒，提高了降尘效率，减少了粉尘扩散。

Description

一种基于接枝共聚方法制备高分子产物的喷雾抑尘剂及方法
技术领域
本发明涉及矿井防尘用除尘剂，尤其涉及一种基于接枝共聚方法制备高分子产物的喷雾抑尘剂及方法。
背景技术
随着煤炭行业的不断发展，煤矿生产机械化水平的不断提高，煤矿生产过程产生的粉尘浓度也随之增大。众所周知，当粉尘浓度达到一定程度，遇到高温、火源等引发条件就有可能引发粉尘爆炸，造成极大的危害。不仅如此，煤矿生产过程中产生的粉尘中还含有大量呼吸性粉尘，可以通过呼吸进入人体，沉积于肺泡，对人体造成不可治愈的严重危害，甚至危及生命。据实测可知，若不采取任何防尘措施，综掘工作面粉尘浓度可达1500mg/m3以上，综采工作面粉尘浓度高达3000-5000mg/m3，综放工作面粉尘浓度更可高达8000mg/m3以上，其中近一半是呼吸性粉尘。如此高浓度的粉尘严重危及煤矿采掘工作面作业人员的身心健康。据国家卫生计生委通报，尘肺病已经是我国最严重的职业病，在煤矿各生产系统中，综采(掘)面尘肺病患病矿工占到全部患病人数的90％左右。由此可见，煤矿生产过程中的粉尘危害形势严峻，如何有效控制粉尘成为煤炭安全生产需要解决的重要任务之一。
国内煤矿生产中多使用湿式降尘方法，虽有一些效果，但绝大多数煤尘难于被水润湿，采用水降尘的除尘效率较为有限。因此，采用湿式降尘后，采掘面的粉尘浓度依然超过了200mg/m3，大大超出国家的相关标准要求，容易造成事故，危害矿工的身体健康。因此，对湿式降尘所用的喷雾溶液的改良显得尤为重要。
当前已有的化学抑尘技术较为单一，例如复配型表面活性剂添加到喷雾降尘系统中以提高对粉尘的捕捉能力；采用粘性材料覆盖在巷道壁面对粉尘进行粘结。前者注重除尘效果，后者注重抑制扬尘，两者虽然都是粉尘防治的方法，但功能较为单一，且所用到的材料、试剂可能成本较高，甚至会对环境造成二次污染。
因此现有技术有待于更进一步的改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于接枝共聚方法制备高分子产物的喷雾抑尘剂及方法，以提高降尘效率，减少粉尘扩散。
为解决上述技术问题，本发明方案包括：
一种基于接枝共聚方法制备高分子产物的喷雾抑尘剂，按照重量百分比包括：
0.5％-1.0％的海藻酸钠、2％-4％的己内酰胺、0.4％-1.4％的丙烯酸、0.01％-0.03％的引发剂、0.007-0.014％的交联剂与0.005％-0.008％的抗冻剂，余量为水。
所述的喷雾抑尘剂，其中，上述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种；交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。
所述的喷雾抑尘剂，其中，上述抗冻剂为单十二烷基磷酸酯钾。
一种制备所述喷雾抑尘剂的方法，其包括以下步骤：
A、按照比例将海藻酸钠和己内酰胺分别溶解于水中，溶解均匀后混合在一起并按比例加入交联剂，在60℃-75℃条件下搅拌反应1小时-3小时，得到第一溶液；
B、按照比例向上述第一溶液中中加入丙烯酸和引发剂，在60℃-75℃条件下搅拌反应1小时-3小时，得到第二溶液；
C、按照比例向上述第二溶液中添加防冻剂，在50℃-75℃条件下搅拌反应1小时-3小时；并调节其的pH值，按照比例向其加入水，得到上述喷雾抑尘剂。
所述的方法，其中，上述调节pH值为7。
本发明提供的一种基于接枝共聚方法制备高分子产物的喷雾抑尘剂及方法，以海藻酸钠作为基体，与己内酰胺进行接枝共聚反应，使其成为一种失水后可以成胶，风干后可以成膜的液态物质，再接枝适量丙烯酸增加其成胶和膜的韧性和粘性，并加入少量抗冻剂提高除尘剂的抗冻性能，将此环保型除尘剂喷洒到煤矿生产作业现场，可将粉尘包裹在喷雾液滴之内，可有效减少粉尘扩散，包裹了粉尘的液滴落在地表失水后形成凝胶覆盖住地面的粉尘，干结后成为壳膜封存住落在地表的粉尘微粒，提高了降尘效率，减少了粉尘扩散。
附图说明
图1为本发明中制备喷雾抑尘剂的方法。
具体实施方式
本发明提供了一种基于接枝共聚方法制备高分子产物的喷雾抑尘剂及方法，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接枝共聚方法制备高分子产物的喷雾抑尘剂，按照重量百分比包括：0.5％-1.0％的海藻酸钠、2％-4％的己内酰胺、0.4％-1.4％的丙烯酸、0.01％-0.03％的引发剂、0.007-0.014％的交联剂与0.005％-0.008％的抗冻剂，余量为水。
而且上述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的一种；交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。上述抗冻剂为单十二烷基磷酸酯钾。
本发明还提供了一种制备上述喷雾抑尘剂的方法，如图1所示的，其包括以下步骤：
步骤一，按照比例将海藻酸钠和己内酰胺分别溶解于水中，溶解均匀后混合在一起并按比例加入交联剂，在60℃-75℃条件下搅拌反应1小时-3小时，得到第一溶液；
步骤二，按照比例向上述第一溶液中加入丙烯酸和引发剂，在60℃-75℃条件下搅拌反应1小时-3小时，得到第二溶液；
步骤三，按照比例向上述第二溶液中添加防冻剂，在50℃-75℃条件下搅拌反应1小时-3小时；并调节其的pH值，按照比例向其加入水，得到上述喷雾抑尘剂。调节的pH值为7。
本发明通过接枝共聚反应改性海藻酸钠，制备出一种环保型喷雾降尘抑尘剂，其抑尘作用原理在于，通过接枝共聚反应将己内酰胺接枝到海藻酸钠基体上，使产物在保留海藻酸钠原有部分特性的同时获得己内酰胺中酰胺基团的氢键作用，利用氢键吸附作用提高溶液对细小微粒的捕捉能力。此外，该抑尘剂在降温和失水后会由液态变为固态凝胶，材料所具备的这种不可逆的温度响应能力使之具备了能够快速凝聚粉尘的优越性能，可有效防治二次扬尘；固态凝胶包裹粉尘继续失水会凝结成块，防治扬尘效果明显，可有效提高粉尘抗风能力。
为了更进一步描述本发明，以下列举更为详尽的实施例。
实施例1：
称取1.5g海藻酸钠溶于200ml水中，另取6g己内酰胺溶于50ml水中并加入0.04gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺，与海藻酸钠混合，于60℃条件下恒温搅拌反应1小时。再向其中加入1ml丙烯酸和0.08g过硫酸铵，保持60℃恒温搅拌反应1小时。向其中加入0.024g单十二烷基磷酸酯钾，加水至300ml，50℃恒温搅拌反应1h，调节pH值至7，加水稀释即可。最终测试相关性能。
实施例2：
称取1.5g海藻酸钠溶于200ml水中，另取6g己内酰胺溶于50ml水中并加入0.04gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺，与海藻酸钠混合，于60℃条件下恒温搅拌反应1小时。再向其中加入2ml丙烯酸和0.08g过硫酸铵，保持60℃恒温搅拌反应1小时。向其中加入0.024g单十二烷基磷酸酯钾，加水至300ml，50℃恒温搅拌反应1小时，调节pH值至7，加水稀释即可。最终测试相关性能。
实施例3：
称取1.5g海藻酸钠溶于200ml水中，另取6g己内酰胺溶于50ml水中并加入0.04gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺，与海藻酸钠混合，于60℃下恒温搅拌反应1小时。再向其中加入3ml丙烯酸和0.08g过硫酸铵，保持60℃恒温搅拌反应1小时。向其中加入0.024g单十二烷基磷酸酯钾，加水至300ml，50℃恒温搅拌反应1小时，调节pH值至7，加水稀释即可。最终测试相关性能。
实施例4：
称取1.5g海藻酸钠溶于200ml水中，另取6g己内酰胺溶于50ml水中并加入0.04gN，N’-亚甲基双丙烯酰胺，与海藻酸钠混合，于60℃下恒温搅拌反应1小时。再向其中加入4ml丙烯酸和0.08g过硫酸铵，保持60℃恒温搅拌反应1小时。向其中加入0.024g单十二烷基磷酸酯钾，加水至300ml，50℃恒温搅拌反应1小时，调节pH值至7，加水稀释即可。最终测试相关性能。
将实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所示的除尘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4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 (4)

1.一种基于接枝共聚方法制备高分子产物的喷雾抑尘剂，按照重量百分比包括：
0.5％-1.0％的海藻酸钠、2％-4％的己内酰胺、0.4％-1.4％的丙烯酸、0.01％-0.03％的引发剂、0.007-0.014％的交联剂与0.005％-0.008％的抗冻剂，余量为水；
该喷雾抑尘剂的制备方法包括以下步骤：
A、按照比例将海藻酸钠和己内酰胺分别溶解于水中，溶解均匀后混合在一起并按比例加入交联剂，在60℃-75℃条件下搅拌反应1小时-3小时，得到第一溶液；
B、按照比例向上述第一溶液中加入丙烯酸和引发剂，在60℃-75℃条件下搅拌反应1小时-3小时，得到第二溶液；
C、按照比例向上述第二溶液中添加防冻剂，在50℃-75℃条件下搅拌反应1小时-3小时；并调节其的pH值，按照比例向其加入水，得到上述喷雾抑尘剂。
2.根据权利要求1所述的喷雾抑尘剂，其特征在于，交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。
3.根据权利要求1所述的喷雾抑尘剂，其特征在于，上述抗冻剂为单十二烷基磷酸酯钾。
4.根据权利要求1所述的喷雾抑尘剂，其特征在于，上述步骤C中，调节pH值为7。
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