CN107828381B - 一种天然环保表面抑尘固化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种天然环保表面抑尘固化剂的制备方法，属于生态环保技术领域，所得产品溶解迅速，均匀地喷洒在粉尘表面后在短时间内可以非常有效地固定和团聚尘埃粒子。对车辆和铁路轨道都没有腐蚀作用。易溶于水，并具有防水特性，一旦形成了防水壳，不会遇水溶解。在解冻的情况下仍然能够形成高弹性的固化层，具有一定的强度和韧性，人走在上面有弹性感，不会被踩碎。
Description
技术领域
本发明涉及生态环保技术领域，尤其涉及一种天然环保表面抑尘固化剂的制备方法。
背景技术
当前，煤炭、铁矿石等各种散堆物料的露天堆放，难免受到风蚀，以及运输过程中所造成的扬尘污染，已成为现代工业生产、交通运输、物流储存等社会活动中无组织排放的主要污染源。扬尘污染不但造成物料的大量流失，给企业也造成了巨大的损失，同时，也对人们的生活环境造成了严重污染。在环境保护日趋严格、公众对环境质量要求日趋强烈的情况下，我国各级环境保护部门制定和颁布了控制、治理污染的政策和法规，加大扬尘的综合治理。
生态高效抑尘剂是由新型多功能高分子聚合物组合而成，聚合物中的交联度会形成网状结构，分子间具有各种离子集团，由于电荷密度大，与离子之间产生较强的亲合力，能迅速捕捉并将微粒粉尘牢牢吸附，具有很强的抑尘、防尘的作用。
然而，目前生态高效抑尘剂主要存在以下几个方面的问题：(1)抑尘剂黏度不好控制。如果黏度过低，会导致煤层表面固化层厚度不达标，无法有效阻止风蚀；如果黏度过高，喷洒时容易堵塞喷嘴，还会导致喷洒不均匀。(2)抑尘剂形成防水壳后容易遇水溶解。(3)抑尘剂从低温转换到高温环境后容易解冻，固化层容易被破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然环保表面抑尘固化剂的制备方法，以解决目前常用的天然环保表面抑尘固化剂黏度过高或过低、形成防水壳后容易遇水溶解、从低温转换到高温环境后容易解冻导致固化层容易被破坏的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种天然环保表面抑尘固化剂，其特征在于由如下重量份数的组份制成：
优选地，由如下重量份数的组份制成：
优选地，所述水溶性高分子聚合物选自羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酸钠中的一种或多种的混合物。
优选地，所述改性纤维素为羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种的混合物。
优选地，所述淀粉为谷类淀粉、薯类淀粉、豆类淀粉中的一种或多种的混合物。
优选地，所述分散剂为聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、聚丙烯酰胺中的一种或多种的混合物。
优选地，所述交联剂为氯化钠、氯化铝、硼砂中的一种或多种的混合物。
优选地，所述聚乙烯醇的分子量为20-30万。
本发明还提供了上述天然环保表面抑尘固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按重量份称取原料；
步骤二：往反应釜中加入50-60份水，再加入3.8-4.3份聚乙烯醇、18.5-19.5份改性纤维素和39-40份水溶性高分子聚合物，搅拌，升温至90-100℃，使聚乙烯醇、改性纤维素和水溶性高分子聚合物完全溶解，降温至50-60℃，再加入17.7-18.2份淀粉，搅拌并恒温反应1-1.5小时；
步骤三：将步骤二所得产品降温至25℃，把3-3.5份无水硫酸铜加入到反应釜中，搅拌反应1小时；
步骤四：将2.2-2.5份分散剂加入到步骤三所得的产品中，继续搅拌20-30分钟；
步骤五：将余量水加入到反应釜中，搅拌，再加入11.5-12份交联剂，搅拌20-30分钟得到产品。
本发明中，聚乙烯醇、改性纤维素、水溶性高分子聚合物、淀粉都是多羟基的大分子化合物，部分氧化的淀粉还有一些羧基，在一定条件下，这些物质可以脱水形成网状结构，增加黏度。聚丙烯酰胺是一种分散剂，用于抵抗黏度增大。氯化钠为交联剂，提高产品的稳定性。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果在于：
1、产品在常温下的黏度为30-40mPa.s，溶解迅速，均匀地喷洒在粉尘表面后在短时间内可以非常有效地固定和团聚尘埃粒子。
2、产品易溶于水，并具有防水特性，一旦形成了防水壳，不会遇水溶解。
3、产品在解冻的情况下仍然能够形成高弹性的固化层，具有一定的强度和韧性，人走在上面有弹性感，不会被踩碎。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本发明的天然环保表面抑尘固化剂的制备方法按照以下方法进行制备，具体包括以下步骤：
步骤一：按照表1称取原料，用量为重量份；
步骤二：往反应釜中加入50-60份水，再加入3.8-4.3份聚乙烯醇、18.5-19.5份改性纤维素和39-40份水溶性高分子聚合物，搅拌，升温至90-100℃，使聚乙烯醇、改性纤维素和水溶性高分子聚合物完全溶解，降温至50-60℃，再加入17.7-18.2份淀粉，搅拌并恒温反应1-1.5小时；
步骤三：将步骤二所得产品降温至25℃，把3-3.5份无水硫酸铜加入到反应釜中，搅拌反应1小时；
步骤四：将2.2-2.5份分散剂加入到步骤三所得的产品中，继续搅拌20-30分钟；
步骤五：将余量水加入到反应釜中，搅拌，再加入11.5-12份交联剂，搅拌20-30分钟得到产品。
表1.各制备实施例中原料的组份和用量
表1中，水溶性高分子聚合物选自羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酸钠中的一种或多种的混合物，优选羧甲基纤维素钠。改性纤维素选自羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种的混合物，优选羟乙基纤维素。淀粉选自谷类淀粉、薯类淀粉、豆类淀粉中的一种或多种的混合物，优选谷类淀粉，更优选玉米淀粉。分散剂选自聚丙烯酸盐、聚甲基丙烯酸盐、聚丙烯酰胺中的一种或多种的混合物，优选聚丙烯酰胺。交联剂为氯化钠、氯化铝、硼砂中的一种或多种的混合物，优选氯化钠。聚乙烯醇的分子量为20-30万。
抑尘处理时，将天然环保表面抑尘固化剂与水按照1:100的比例混合，喷洒在粉尘表面。
本发明的天然环保表面抑尘固化剂配制成溶液后，均匀喷洒在物体表面后，待水分蒸发后无聊表层会形成具有一定强度的固化层，在短时间内可以非常有效地固定和团聚尘埃颗粒，从而达到降尘抑尘，防止煤、铁矿石、尘土运输和储存过程中造成的损失以及对空气的污染。该表面抑尘固化剂喷洒在物料表面，可以将煤炭运输的损耗降低95％以上，并且不影响原物料性能，不腐蚀运输工具的材质。针对不同的运输物料以及颗粒的大小，采用不同的配比和浓度均可达到优异的抑尘效果。
本发明的天然环保表面抑尘固化剂分为浓缩液型和固体型两种产品类型，其中浓缩液型天然环保表面抑尘固化剂为乳白色液体，密度为1.0-1.10g/cm3，固体型天然环保表面抑尘固化剂的密度为0.5g/cm3。浓缩液型天然环保表面抑尘固化剂产品适用于气温在0℃以上的环境，可溶性好，现场配料方便，省时省工。使用时用水稀释后，可直接喷洒，无需配备大型搅拌设备。固体型产品使用不受环境温度限制，还有运输方便等特点，使用时需要用大型设备搅拌均匀后，喷洒在粉尘表面。两种类型的产品均符合“铁路煤炭运输抑尘技术条件第一部分抑尘剂标准”的要求。
采用本发明的天然环保表面抑尘固化剂进行抑尘处理后的煤炭能形成一个整体固化层，在运行1000公里后仍然能够保持装车时的原状。在冬季低温情况下天然环保表面抑尘固化剂在喷洒后很容易固化冻结，即使在运输至温度稍高的地方后，天然环保表面抑尘固化剂在解冻的情况下也能够形成高弹性的固化层，具有一定的强度和韧性，人走在上面具有弹性感，不会被踩碎，其强度和韧性较大，并且不影响装卸作业。
将本发明的天然环保表面抑尘固化剂与水按照1:100的比例混合后，测试溶液主要技术指标如表2所示。
黏度按照GB/T 10247规定的方法进行测定。pH值按GB/T 14518规定的方法进行测定。
固化层厚度的测定方法为：任意取4处的固化层，用刻度尺测定其厚度，取其平均值。
风蚀率的测定方法：取等量煤烘干水分，分别放入三个托盘中，使煤层表面与托盘平齐，并分别进行称重，其中煤的质量为w1。将两个托盘中按比例分别喷洒天然环保表面抑尘固化剂，在烘箱中50℃的条件下烘120min之后分别放入风洞中，煤层表面风速为30m/s的条件下进行5min的吹蚀，然后分别进行称重，剩余煤的质量为w2。然后按下列公式分别计算样品风蚀率：
E＝(W1-W2)/W1×100％
E——样品风蚀率；
w1——吹蚀前煤的质量；
w2——吹蚀后煤的质量。
得到样品1的风蚀率为E1，样品2的风蚀率为E2，样品3的风蚀率为E3，取其平均值。
解冻时拉伸强度的测试方法：将等体积等浓度的天然环保表面抑尘固化剂均匀涂抹于相同的6块瓦楞纸板上，使瓦楞板纸两两粘接，且3组瓦楞纸板中间叠放相同的布带。将涂抹了天然环保表面抑尘固化剂的瓦楞纸板放置于-80-70℃结冻后，然后换到50-60℃解冻，再用简易拉伸强度试验仪测量试样，直至断裂所承受的最大应力，取其平均值。
为了测试本发明的天然环保表面抑尘固化剂的抗水蚀性能，采用固含量均为10％(沙模1)的固沙剂制得的3块沙模做水蚀实验，沙模质量为W1，在喷洒了等体积等浓度的天然环保表面抑尘固化剂的沙模上每隔5分钟喷淋一次水，连续喷淋6次，喷洒量以不在表面形成流水为准，表面干燥后，吹净表面的沙粒，再次进行称重，沙模质量为W2，计算质量损失率。
F＝(W1-W2)/W1×100％
F——样品水蚀率；
W1——喷淋前沙模的质量；
W2——喷淋后沙模的质量；
得到沙模1的水蚀率为F1，沙模2的水蚀率为F2，沙模3的水蚀率为F3，取其平均值。
表2.
上述产品可用于处理煤、铁矿石、砂子开采和运输过程的抑尘处理，使用时将天然环保表面抑尘固化剂与水按照1:100的比例混合，喷洒在物体表面。
以上各实施例仅用于对本发明进行解释说明，并不构成对权利要求范围的限定，本领域技术人员根据本发明说明书内容可以想到的其他替代手段，均应在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种天然环保表面抑尘固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按如下重量份称取原料：羧甲基纤维素钠39-40份、羟乙基纤维素18.5-19.5份、淀粉17.7-18.2份、聚乙烯醇3.8-4.3份、无水硫酸铜3-3.5份、聚丙烯酰胺2.2-2.5份、氯化钠11.5-12份、水90-100份；
步骤二：往反应釜中加入50-60份水，再加入3.8-4.3份聚乙烯醇、18.5-19.5份羟乙基纤维素和39-40份羧甲基纤维素钠，搅拌，升温至90-100℃，使聚乙烯醇、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素钠完全溶解，降温至50-60℃，再加入17.7-18.2份淀粉，搅拌并恒温反应1-1.5小时；
步骤三：将步骤二所得产品降温至25℃，把3-3.5份无水硫酸铜加入到反应釜中，搅拌反应1小时；
步骤四：将2.2-2.5份聚丙烯酰胺加入到步骤三所得的产品中，继续搅拌20-30分钟；
步骤五：将余量水加入到反应釜中，搅拌，再加入11.5-12份氯化钠，搅拌20-30分钟得到产品。
2.根据权利要求1所述的天然环保表面抑尘固化剂的制备方法，其特征在于：所述淀粉为谷类淀粉、薯类淀粉、豆类淀粉中的一种或多种的混合物。
3.根据权利要求1所述的天然环保表面抑尘固化剂的制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇的分子量为20-30万。
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