CN108192569A - 抑尘剂及其制备方法、使用方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑尘剂及其制备方法、使用方法与应用,涉及抑尘剂技术领域。所述抑尘剂主要由以下重量百分比的组分制成:结壳剂30~70%、保湿剂0.5~5%、表面活性剂0.5~10%、辅料0~2%和余量的水;所述结壳剂包括天然胶乳;所述表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子型表面活性剂。本发明抑尘剂环境友好,可胶连土壤颗粒,喷洒抑尘剂的土壤表面干燥后明显有结壳现象,抑尘效率高,具有较高的保湿率和优良的成膜性,还兼顾运输成本低、使用便捷等特性。本发明抑尘剂的制备方法和使用方法简便易行,制备方法便于操作和控制,能耗小、成本低,非常适合产业化生产。使用时用水稀释喷洒即可,使用方便、效果好。
Description
技术领域
本发明涉及抑尘剂技术领域,具体而言,涉及一种抑尘剂及其制备方法、使用方法与应用。
背景技术
基础设施建设多年以来一直是发展的重点,改善民生,完善交通体系。日趋完善的基础设施切实提高了国民生活水准,但是大量施工建设场地及裸露土地的扬尘作为悬浮颗粒物源头之一,也成为大气污染防治的困扰。目前治理措施主要为防尘网苫盖裸露土地,雾炮喷淋,以及使用无机盐类抑尘剂。
防尘网由于网本身的孔洞远大于灰尘微粒,苫盖后抑尘效果也不明显。而且市场上的防尘网质量参差不齐,制作加工过程中容易产生有机挥发物,材料缺乏生物降解能力。防尘网的抑尘效率缺乏实验论证,铺设过程耗费人力,使用过程中容易老化,破损的防尘网成为塑料污染。雾炮喷淋增加空气和土表面湿度从而降低扬尘,然而在水分挥发干燥之后,扬尘问题又会重现。无机盐类抑尘剂(氯化镁,氯化钙)造价低廉,被广泛用作道路抑尘剂,但过度使用该类抑尘剂会导致土壤盐碱化、铺装道路腐蚀等不利后果。后来出现了石油乳液、聚合物乳液型抑尘剂。该类抑尘剂多使用石油化工原料,或伴有简易化学合成。残留化学物质(特别是有机小分子化学物质)及其对土壤地下水造成二次污染问题不容忽视。市场上现有的抑尘剂多为粉末状,干粉态原料对使用者操作技术及相关操作资质要求较高,特别是使用前溶解过程存在一定难度,操作稍有不慎将形成大范围固化导致储存或喷洒设备堵塞损坏。
因此,为了解决上述问题,需要开发一种环境友好且抑尘效率高的适用于施工建设场地及裸露土地的液体抑尘剂。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种抑尘剂,该抑尘剂环境友好,可胶连土壤颗粒,喷洒抑尘剂的土壤表面干燥后明显有结壳现象,抑尘效率高,具有较高的保湿率和优良的成膜性,还兼顾运输成本低、使用便捷等特性。
本发明的目的之二在于提供一种上述抑尘剂的制备方法,制备方法简便易行,便于操作和控制,能耗小、成本低,非常适合产业化生产。
本发明的目的之三在于提供一种上述抑尘剂的使用方法,使用时用水稀释喷洒即可,使用方便、效果好。
本发明的目的之四在于提供一种上述抑尘剂在减少施工建设场地扬尘或裸土扬尘中的应用。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种抑尘剂,所述抑尘剂主要由以下重量百分比的组分制成:结壳剂30~70%、保湿剂0.5~5%、表面活性剂0.5~10%、辅料0~2%和余量的水;
所述结壳剂包括天然胶乳;所述表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子型表面活性剂。
优选地,在本发明技术方案的基础上,所述抑尘剂主要由以下重量百分比的组分制成:结壳剂40~60%、保湿剂1~5%、表面活性剂1~10%、辅料0.1~1.8%和余量的水;所述结壳剂包括天然胶乳;所述表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子型表面活性剂;
优选地,所述抑尘剂主要由以下重量百分比的组分制成:结壳剂40~60%、保湿剂1~3%、表面活性剂2~8%、辅料0.5~1.5%和余量的水;所述结壳剂包括天然胶乳;所述表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子型表面活性剂。
优选地,在本发明技术方案的基础上,所述天然胶乳来源于普通胶树、银胶菊或蒲公英植物橡胶中的一种或至少两种的组合;
优选地,所述天然胶乳为天然橡胶乳液。
优选地,在本发明技术方案的基础上,所述保湿剂包括聚乙烯醇和/或低分子量聚乙二醇,优选低分子量聚乙二醇;
优选地,低分子量聚乙二醇数均分子量小于800。
优选地,在本发明技术方案的基础上,所述聚氧乙烯型非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯辛基苯基醚、Tween或Brij系列表面活性剂中的一种或至少两种的组合,优选聚氧乙烯辛基苯基醚。
优选地,在本发明技术方案的基础上,辅料包括香料、酸碱调节剂、颜料、防冻剂、防腐剂或消泡剂中的一种或至少两种的组合;
优选地,酸碱调节剂包括乙酸、胺盐溶液、酒石酸、盐酸、硫酸、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾、氨水或尿素中的一种或至少两种的组合;
优选地,防腐剂包括山梨酸及其盐类、苯甲酸及其盐类、脱氢乙酸及盐类、对羟基苯甲酸酯类或双乙酸钠中的一种或至少两种的组合,优选为山梨酸钾;
优选地,消泡剂包括矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂或聚醚类消泡剂中的一种或至少两种的组合,优选为矿物油类消泡剂。
第二方面,本发明提供了一种抑尘剂的制备方法,包括以下步骤:
将结壳剂、保湿剂、表面活性剂水以及任选的辅料混匀,即得抑尘剂。
优选地,所述抑尘剂的制备方法,包括以下步骤:
(a)在水中添加保湿剂和表面活性剂,混合至均相,得到混合液;
(b)在混合液中分批加入结壳剂和任选的辅料,混匀,得到抑尘剂;
优选地,步骤(a)混合搅拌速率为30~50rad/min;
优选地,步骤(b)首次添加结壳剂后,将搅拌速度提升至60~100rad/min,搅拌至均相且气泡数量稳定时,即可加入后批。
第三方面,本发明提供了一种抑尘剂的使用方法,将所述抑尘剂用50~150倍重量份数的水稀释后进行喷洒;
优选地,将所述抑尘剂用50~120倍重量份数的水稀释,优选用50~100倍重量份数的水稀释;
优选地,稀释后喷洒于土表,每平方米覆盖2~3L。
第四方面,本发明提供了一种抑尘剂在减少施工建设场地扬尘或裸土扬尘中的应用。
与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明抑尘剂采用的结壳剂中包括天然胶乳,采用天然草本提取物,与助剂混合后性能稳定,可胶连土壤颗粒,喷洒抑尘剂的土壤表面干燥后明显有结壳现象,利用土壤自身形成的硬壳起到覆盖的作用,从而达到抑尘目的,抑尘效率高。场地实验测试结果显示,喷洒此抑尘剂可以降低扬尘90%以上,而且能够抵御8级风力的风蚀。同时本发明提供的助分散剂包括聚氧乙烯型非离子型表面活性剂,常温下为极粘液体或膏状物,喷洒后能较好辅助形成覆膜,对摩擦性能影响较小,同时此类化合物均有短链聚乙二醇结构,此类结构化合物预期可以以助表面活性剂身份插入乳液壳层协助稳定乳液,最终产品获得更加持久的存放时间。此外,本发明抑尘剂具有较高的保湿率和优良的成膜性。
(2)本发明抑尘剂具有环境友好,生物友好,无腐蚀性的特点,还兼顾运输成本低、使用便捷等特性,实际使用中仅需加水稀释至指定浓度即可,仅需喷洒,使用方便。
(3)本发明抑尘剂的制备方法和使用方法简便易行,便于操作和控制,能耗小、成本低,非常适合产业化生产。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的第一个方面,提供了一种抑尘剂,主要由以下重量百分比的组分制成:结壳剂30~70%、保湿剂0.5~5%、表面活性剂0.5~10%、辅料0~2%和余量的水;结壳剂包括天然胶乳;表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子型表面活性剂。
以抑尘剂为计算基准,本发明抑尘剂包括30~70%的结壳剂、0.5~5%的保湿剂、0.5~10%的表面活性剂、0~2%的辅料以及余量的水。
结壳剂
本发明结壳剂包括天然胶乳。
天然胶乳指来源于不同植物不同部位的天然橡胶乳液,对天然胶乳的来源不作限定,可选用市售的天然胶乳。
天然胶乳典型但非限制性的来源于普通胶树、银胶菊或蒲公英植物橡胶等。
结壳剂中还可以包括其他成分,例如天然高分子聚合物(海藻酸钠、瓜尔胶、明胶、改性多糖)等。
结壳剂典型但非限制性的重量百分比,例如为30%、32%、34%、35%、36%、38%、40%、42%、45%、50%、52%、55%、56%、58%、60%、62%、64%、65%、68%或70%。
采用的结壳剂中包括天然胶乳,采用天然草本提取物,与助剂混合后性能稳定,可胶连土壤颗粒,喷洒抑尘剂的土壤表面干燥后明显有结壳现象,利用土壤自身形成的硬壳起到覆盖的作用,从而达到抑尘目的,抑尘效率高。
保湿剂
保湿剂是主要起到保湿作用的组分,对保湿剂的具体类型不作限定,典型但非限制性的保湿剂例如为聚乙烯醇或聚乙二醇等。
保湿剂典型但非限制性的重量百分比,例如为0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、2%、3%、4%或5%。
通过添加一定含量的保湿剂,有助于提升抑尘剂的吸湿保水性能,从而提升其抑尘效率。
表面活性剂
本发明表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子型表面活性剂。
聚氧乙烯型非离子型表面活性剂是由高级脂肪醇、高级脂肪酸、烷基酚和多元醇酯等与环氧乙烷加成而制得,包括醚类、脂肪酰胺类、脂肪酸脂类、混合型等。
典型但非限制性的聚氧乙烯型非离子型表面活性剂例如为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯辛基苯基醚、Tween或Brij系列表面活性剂等。
聚氧乙烯辛基苯基醚典型但非限制性的包括Triton系列。
表面活性剂中还可以包括其他种类的表面活性剂,例如阴离子表面活性剂和/或阳离子表面活性剂等。
表面活性剂典型但非限制性的重量百分比,例如为0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%。
目前抑尘剂中多使用聚乙烯基磺酸钠类表面活性剂,该类表面活性剂性状类似日用洗衣粉,离子性物质对水分蒸发抑制作用也较大,铺洒后对道路摩擦特性将产生潜在的不良影响。同时,天然胶乳主体为O/W型乳液,离子型表面活性剂会增加溶液中离子强度,使乳液界面稳定性下降,更容易使天然橡胶乳液破乳分层。
本发明选择的表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子型表面活性剂(例如聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯辛基苯基醚等)常温下为极粘液体或膏状物,喷洒后能较好辅助形成覆膜,对摩擦性能影响较小,同时此类化合物均有短链聚乙二醇结构,此类结构化合物预期可以以助表面活性剂身份插入乳液壳层协助稳定乳液,最终产品存放时间更加持久。此外,采用传统的离子型表面活性剂一般需要控制用量,否则容易破乳,而采用非离子型表面活性剂用量可调范围较大。
辅料
辅料作为可选组分,可根据实际需要选择添加。
典型但非限制性的辅料,例如包括香料、酸碱调节剂、颜料、防冻剂、防腐剂或消泡剂。
根据气候情况,如有需要,可酌情添加防冻类助剂以降低冰点,配合冬季使用。
防腐剂能够延长抑尘剂的使用寿命。
消泡剂降低表面张力,抑制泡沫产生防止抑尘剂产生泡沫而影响其性能。
添加辅料典型但非限制性的重量百分比,例如为0.01%、0.1%、0.2%、0.5%、1%或2%。
本发明所述的“主要由”,意指抑尘剂的组分除结壳剂、保湿剂、表面活性剂、任选的辅料和水外,还可以包括其他任选的组分,这些其他组分赋予所述抑尘剂不同的特性。除此之外,本发明所述的“主要由”,还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
需要注意的是,余量为水,指本发明抑尘剂的组分中除去结壳剂、保湿剂、表面活性剂、任选地辅料以及任选地其他组分之外的余量为水,水与结壳剂、保湿剂、表面活性剂、任选地辅料以及任选地其他组分的质量百分含量之和为100%。
本发明抑尘剂主要由天然胶乳结壳剂、保湿剂与聚氧乙烯型非离子型表面活性剂按比例混合,通过各成分的相互配合,可胶连土壤颗粒,喷洒抑尘剂的土壤表面干燥后明显有结壳现象,利用土壤自身形成的硬壳起到覆盖的作用,从而达到抑尘目的,抑尘效率高,具有优良的保湿性能和成膜性。场地实验测试结果显示,喷洒此抑尘剂可以降低扬尘90%以上,而且能够抵御8级风力的风蚀,在减少裸露土地扬尘方面具有广阔的应用前景。
应当注意的是,本发明各组分之间的比例并不是任意的,而是经过反复探索确定的,各组分之间的比例对抑尘剂性能有重要影响。例如,若结壳剂、保湿剂、表面活性剂和水用量不合理,抑尘剂抑尘效果和保湿性能均达不到较高水平。另外,本发明所选用的各组分用量更加合理,可以将原料成本控制在较低范围内。
在一种优选的实施方式中,抑尘剂主要由以下重量百分比的组分制成:结壳剂40~60%、保湿剂1~5%、表面活性剂1~10%、辅料0.1~1.8%和余量的水。
在一种优选的实施方式中,抑尘剂主要由以下重量百分比的组分制成:结壳剂40~60%、保湿剂1~3%、表面活性剂2~8%、辅料0.5~1.5%和余量的水。
通过进一步优化各组分配比,能够进一步提升抑尘剂的抑尘效率和保湿性能。
在一种优选的实施方式中,天然胶乳来源于普通胶树、银胶菊或蒲公英植物橡胶中的一种或至少两种的组合;
优选地,天然胶乳为天然橡胶乳液。
通过选用天然橡胶乳液作为主成膜剂不仅环境友好,而且获得的抑尘剂的粘结强度和成膜性能更佳,有利于进一步降低风蚀率、提高抑尘效率。
在一种优选的实施方式中,保湿剂包括聚乙烯醇和/或低分子量聚乙二醇,优选低分子量聚乙二醇;
优选地,低分子量聚乙二醇数均分子量小于800。
典型但非限制性的低分子量聚乙二醇例如为聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600等。
采用低分子量聚乙二醇得到的抑尘剂的粘结强度和吸湿保水性能更加优良。
在一种优选的实施方式中,聚氧乙烯型非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯辛基苯基醚、Tween或Brij系列表面活性剂中的一种或至少两种的组合;
优选地,聚氧乙烯型非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯辛基苯基醚、Brij35、Brij30或Tween80中的一种或至少两种的组合,优选聚氧乙烯辛基苯基醚。
优选聚氧乙烯-8-辛基苯基醚(曲拉通),通过选用聚氧乙烯辛基苯基醚表面活性剂与包括天然胶乳的结壳剂相互配合,有助于更好地形成覆膜,进一步提高抑尘剂的稳定性和成膜性。
优选地,一种典型的抑尘剂包括以下重量百分比的组分:天然橡胶乳液30~70%、低分子量聚乙二醇0.5~5%、聚氧乙烯辛基苯基醚0.5~10%、辅料0~2%和余量的水,优选天然橡胶乳液50%、低分子量聚乙二醇2%、聚氧乙烯辛基苯基醚1%和余量的水。
通过天然橡胶乳液、、低分子量聚乙二醇和聚氧乙烯辛基苯基醚制得的抑尘剂抑尘效率高,且成膜性和保湿性好。
在一种优选的实施方式中,辅料包括香料、酸碱调节剂、颜料、防冻剂、防腐剂或消泡剂中的一种或至少两种的组合;
优选地,酸碱调节剂包括乙酸、胺盐溶液、酒石酸、盐酸、硫酸、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾、氨水或尿素中的一种或至少两种的组合;
优选地,防腐剂选自山梨酸及其盐类、苯甲酸及其盐类、脱氢乙酸及盐类、对羟基苯甲酸酯类或双乙酸钠中的一种或至少两种的组合,优选为山梨酸钾;
优选地,消泡剂选自矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂或聚醚类消泡剂中的一种或至少两种的组合,优选为矿物油类消泡剂。
通过加入不同辅料,能够进一步改善抑尘剂的综合性能。
根据本发明的第二个方面,提供了一种抑尘剂的制备方法,包括以下步骤:
将结壳剂、保湿剂、表面活性剂水以及任选的辅料混匀,即得抑尘剂。
本发明抑尘剂的制备方法简便易行,便于操作和控制,能耗小、成本低,非常适合产业化生产。
优选地,抑尘剂的制备方法,包括以下步骤:
(a)在水中添加保湿剂和表面活性剂,混合至均相,得到混合液;
(b)在混合液中分批加入结壳剂和任选的辅料,混匀,得到抑尘剂;
优选地,步骤(a)混合搅拌速率为30~50rad/min;
步骤(a)加入后搅拌速率例如为30rad/min、40rad/min或50rad/min;
优选地,步骤(b)首次添加结壳剂后,将搅拌速度提升至60~100rad/min,搅拌至均相且气泡数量稳定时,即可加入后批。
步骤(b)首次添加结壳剂后搅拌速率例如为60rad/min、70rad/min、80rad/min、90rad/min或100rad/min。
一种典型的抑尘剂的制备方法包括以下步骤:
(a)常温常压,搅拌速度30~50rad/min下,将保湿剂和表面活性剂加入水中,混合至均相,得到混合液;
(b)将搅拌速度提升至60~100rad/min,在混合液中分批加入结壳剂和任选的辅料,搅拌至均相且气泡数量稳定时,即可加入后批,混匀,得到抑尘剂。
根据本发明的第三个方面,提供了一种抑尘剂的使用方法,将所述抑尘剂用50~150倍重量份数的水稀释后进行喷洒;
优选地,将所述抑尘剂用50~120倍重量份数的水稀释,优选用50~100倍重量份数的水稀释。
本发明抑尘剂的使用方法使用时用水稀释喷洒即可,使用方便、效果好。
将抑尘剂原液进行稀释后喷洒使用,稀释使加入50~150倍重量份数的水,例如50倍重量份水(稀释51倍)、60倍重量份水(稀释61倍)、70倍重量份水(稀释71倍)、80倍重量份水(稀释81倍)、90倍重量份水(稀释91倍)、99倍重量份水(稀释100倍)、100倍重量份水(稀释101倍)、110倍重量份水(稀释111倍)、120倍重量份水(稀释121倍)、130倍重量份水(稀释131倍)、140倍重量份水(稀释141倍)或150倍重量份水(稀释151倍)。
优选地,稀释后喷洒于土表,每平方米覆盖2~3L,例如2L、2.1L、2.2L、2.3L、2.4L、2.5L、2.6L、2.7L、2.8L、2.9L或3L。
覆盖2~3L的稀释溶液能够起到很好的抑尘效果。
根据本发明的第四个方面,提供了一种抑尘剂在减少施工建设场地扬尘或裸土扬尘中的应用。
将抑尘剂用于施工建设场地扬尘或裸土扬尘中,能够起到显著的抑尘效果,抑尘率达到90%以上,有利于环境的改善和保护,在减少裸露土地扬尘方面具有广阔的应用前景。
为了进一步了解本发明,下面结合具体实施例对本发明方法和效果做进一步详细的说明。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例涉及到的原料信息如下:
聚乙烯醇(PVA):平均聚合度1750±50,中国·天津市巴斯夫有限公司。
天然橡胶乳液:固含量58±1%。
低分子量聚乙二醇:聚乙二醇200、聚乙二醇400、聚乙二醇600。
实施例1
一种抑尘剂,按重量百分比计,包括:
无氨天然橡胶乳液30%、聚乙二醇400 5%、曲拉通X-100 0.5%、酸碱调节剂酒石酸0.05%,水余量;
抑尘剂制备方法包括以下步骤:
常温常压,搅拌速度30rad/min下,将聚乙二醇400和曲拉通X-100加入水中,混合至均相,得到混合液;将搅拌速度提升至60rad/min,在混合液中分5批加入无氨天然橡胶乳液,每次加入后搅拌至溶液整体为均相且无明显气泡时,即可加入后批,最后加入酸碱调节剂和消泡剂,混匀,得到抑尘剂原液。
实施例2
一种抑尘剂,按重量百分比计,包括:
无氨天然橡胶乳液70%、聚乙二醇200 0.5%、曲拉通X-100 10%、酸碱调节剂盐酸0.1%,水余量;
抑尘剂制备方法包括以下步骤:
常温常压,搅拌速度50rad/min下,将聚乙二醇200和曲拉通X-100加入水中,混合至均相,得到混合液;将搅拌速度提升至100rad/min,在混合液中分5批加入无氨天然橡胶乳液,每次加入后搅拌至溶液整体为均相且无明显气泡时,即可加入后批,最后加入酸碱调节剂和消泡剂,混匀,得到抑尘剂原液。
实施例3
一种抑尘剂,按重量百分比计,包括:
无氨天然橡胶乳液50%、聚乙二醇600 2%、曲拉通X-100 5%、酸碱调节剂碳酸氢钠0.05%,消泡剂(DF568)0.1%,水余量;
抑尘剂制备方法包括以下步骤:
常温常压,搅拌速度40rad/min下,将聚乙二醇600和曲拉通X-100加入水中,混合至均相,得到混合液;将搅拌速度提升至80rad/min,在混合液中分5批加入无氨天然橡胶乳液,每次加入后搅拌至溶液整体为均相且无明显气泡时,即可加入后批,最后加入酸碱调节剂和消泡剂,混匀,得到抑尘剂原液。
实施例4
一种抑尘剂,按重量百分比计,包括:
无氨天然橡胶乳液40%、聚乙二醇400 1%、曲拉通X-100 2%、酸碱调节剂氨水0.05%,水余量;
抑尘剂制备方法包括以下步骤:
常温常压,搅拌速度30rad/min下,将聚乙二醇400和曲拉通X-100加入水中,混合至均相,得到混合液;将搅拌速度提升至70rad/min,在混合液中分10批加入无氨天然橡胶乳液,每次加入后搅拌至溶液整体为均相且无明显气泡时,即可加入后批,最后加入酸碱调节剂和消泡剂,混匀,得到抑尘剂原液。
实施例5
一种抑尘剂,按重量百分比计,包括:
天然银胶菊胶液60%、聚乙二醇200 3%、曲拉通X-100 1%、酸碱调节剂氢氧化钠0.2%,水余量;
抑尘剂制备方法包括以下步骤:
常温常压,搅拌速度50rad/min下,将聚乙二醇200和曲拉通X-100加入水中,混合至均相,得到混合液;将搅拌速度提升至80rad/min,在混合液中分10批加入无氨天然橡胶乳液,每次加入后搅拌至溶液整体为均相且无明显气泡时,即可加入后批,最后加入酸碱调节剂和消泡剂,混匀,得到抑尘剂原液。
实施例6
一种抑尘剂,按重量百分比计,包括:
天然蒲公英胶液50%、聚乙二醇600 1%、曲拉通X-100 8%、酸碱调节剂尿素0.1%,水余量;
抑尘剂制备方法包括以下步骤:
常温常压,搅拌速度45rad/min下,将聚乙二醇600和曲拉通X-100加入水中,混合至均相,得到混合液;将搅拌速度提升至65rad/min,在混合液中分10批加入无氨天然橡胶乳液,每次加入后搅拌至溶液整体为均相且无明显气泡时,即可加入后批,最后加入酸碱调节剂和消泡剂,混匀,得到抑尘剂原液。
实施例7
一种抑尘剂,将聚乙二醇400替换为聚乙烯醇,其余组分和含量与实施例1相同。
制备方法除将聚乙二醇400替换为聚乙烯醇外,其余与实施例1相同,得到抑尘剂原液。
实施例8
一种抑尘剂,将聚乙二醇400替换为聚乙二醇800,其余组分和含量与实施例1相同。
制备方法除将聚乙二醇400替换为聚乙二醇800外,其余与实施例1相同,得到抑尘剂原液。
实施例9
一种抑尘剂,将曲拉通X-100替换为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯,其余组分和含量与实施例2相同。
制备方法除将曲拉通X-100替换为聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯外,其余与实施例2相同,得到抑尘剂原液。
实施例10
一种抑尘剂,将曲拉通X-100替换为吐温,其余组分和含量与实施例2相同。
制备方法除将曲拉通X-100替换为吐温外,其余与实施例2相同,得到抑尘剂原液。
对比例1
一种抑尘剂,将天然橡胶乳液替换为苯丙乳液,其余组分和含量与实施例1相同。
制备方法除将天然橡胶乳液替换为聚乙烯醇外,其余与实施例1相同,得到抑尘剂原液。
对比例2
一种抑尘剂,将曲拉通X-100替换为聚苯乙烯磺酸钠,其余组分和含量与实施例1相同。
制备方法除将曲拉通X-100替换为聚苯乙烯磺酸钠外,其余与实施例1相同,得到抑尘剂原液。
对比例3
一种抑尘剂,其中不含聚乙二醇400,其余组分和含量与实施例1相同。
制备方法除不含聚乙二醇400外,其余与实施例1相同,得到抑尘剂原液。
对比例4
一种抑尘剂,按重量百分比计,包括:
无氨天然橡胶乳液20%、聚乙二醇400 10%、曲拉通X-100 20%、酸碱调节剂酒石酸0.05%,消泡剂(DF568)0.05%,水余量;
制备方法与实施例1相同,得到抑尘剂原液。
通过以下试验例,来说明本发明防冻抑尘剂的有益效果。
试验例1、保湿率和成膜性试验
保湿率是抑尘剂测试的一项重要指标,具有较高的保湿率,有利于抑尘效果的发挥。通常情况下,保湿率在25%以上就可以达到良好的抑尘效果,特别是,保湿率在30%以上时,其抑尘效果更优。
成膜性,是衡量喷洒抑尘剂溶液或其它液体之后粉体(如:土、粉煤等)表面固结成膜能力的性能指标;喷洒抑尘剂溶液或其它液体之后,如果粉体表面能够固结成膜形成块体,有效避免二次扬尘,则表示该溶液或液体的成膜性为优,如果粉体表面仍然是松散的,则表示该溶液或液体的成膜性为差。
土样预处理:选取10目及以下的土样,50℃下烘干300min,除去水分,放入干燥器备用。
测试方法:称取一定质量的上述土样(已预处理)平铺在培养皿中,然后将一定量的抑尘剂溶液均匀喷洒到土样表面,待其渗透入到土样中后,将培养皿放入40℃的恒温干燥箱中干燥,每隔一个小时称量一次培养皿的质量,根据下述公式(1)计算样品的保湿率:
其中,
η为保湿率,%;
m为未滴加抑尘剂溶液时培养皿的质量,g;
m0为滴加抑尘剂溶液后培养皿的质量,g;
mi为烘干至第i小时培养皿的质量,g;
通常,以i=6作为保湿率的测试评价结果。
通过上述方法,分别测试本发明实施例1-10所得抑尘剂原液用水稀释100倍后(即加入99倍重量的水)的保湿性能,并同时考察喷洒抑尘剂溶液之后土样表面的成膜性,以水作为对照,结果见表1。
表1保湿率和成膜性
保湿率 | 成膜性 | |
实施例1 | 30.5% | 优 |
实施例2 | 31% | 优 |
实施例3 | 32.8% | 优 |
实施例4 | 30.2% | 优 |
实施例5 | 31.4% | 优 |
实施例6 | 30.8% | 优 |
实施例7 | 26.2% | 优 |
实施例8 | 25.8% | 优 |
实施例9 | 29.5% | 良 |
实施例10 | 30% | 良 |
对比例1 | 28.58% | 差 |
对比例2 | 28.14% | 差 |
对比例3 | 16.82% | 差 |
对比例4 | 18.51% | 差 |
对照(水) | 13.8% | 差 |
表1结果表明,本发明抑尘剂具有优良的保湿性能,保湿率在25%以上,同时还具有优良的成膜性,能够固结成膜形成块体,有效避免二次扬尘。
对比例1与实施例1相比,将天然橡胶乳液替换为苯丙乳液,抑尘剂的成膜性不好。对比例2与实施例1相比,将曲拉通X-100替换为聚苯乙烯磺酸钠,抑尘剂的成膜性不好,这是由于聚苯乙烯磺酸钠是一种离子型表面活性剂,不利于抑尘剂成膜。对比例3与实施例1相比,不含聚乙二醇400,抑尘剂的保湿性明显下降,同时成膜性下降。对比例4与实施例1相比,各组分配比不在本发明范围内,得到的抑尘剂也不能获得较好的保湿性和成膜性。
进一步分析,实施例1与实施例7-8相比,使用的保湿剂种类不同,结果发现采用低分子量的聚乙二醇(聚乙二醇400)得到的抑尘剂的保湿性能更好。实施例2与实施例9-10相比,使用的表面活性剂种类不同,结果发现使用曲拉通X-100得到的抑尘剂的成膜性更好。
试验例2、抑尘效率的测试
抑尘效率是抑尘剂最重要的性能指标之一。抑尘效率的值越大,表明抑尘效果越好。
测试本发明实施例1-10所得抑尘剂原液用水稀释100倍后(即加入99倍重量的水)的抑尘效率。具体方法如下:
按指定稀释倍数和喷洒量(2L/m2)在实验框(规格1.2m×1.2m)内的空旷土壤表面喷洒抑尘剂,待土壤表面干燥后,采用便携式风洞(PI-SWERL)对比测试抑尘剂和水对土壤风蚀扬尘控制效率,结果见表2。
表2土壤风蚀扬尘抑尘效率
表2结果表明,本发明抑尘剂具有十分优良的抑尘效果,喷散抑尘剂的土壤表面干燥后有明显的结壳现象,实验场地风洞测试下抑尘效率达到90%以上,而且能够抵御8级风力的风蚀。
对比例1与实施例1相比,将天然橡胶乳液替换为苯丙乳液,对比例2与实施例1相比,将曲拉通X-100替换为聚苯乙烯磺酸钠,抑尘剂的抑尘效率有所下降。对比例3与实施例1相比,不含聚乙二醇400,对比例4与实施例1相比,各组分配比不在本发明范围内,得到的抑尘剂抑尘效率不好,由此可见采用本发明的组分和配比,可以获得抑尘效率更高的抑尘剂。
进一步分析,实施例1与实施例7-8相比,使用的保湿剂种类不同,实施例2与实施例9-10相比,使用的表面活性剂种类不同,结果发现使用低分子量的聚乙二醇(聚乙二醇400)与曲拉通X-100得到的抑尘剂的抑尘效率更高。
综上所述,本发明通过各组分之间的相互配合,得到的抑尘剂保湿性能好,具有优良的成膜性和抑尘效果,能够显著降低裸露土地的扬尘。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种抑尘剂,其特征在于,所述抑尘剂主要由以下重量百分比的组分制成:结壳剂30~70%、保湿剂0.5~5%、表面活性剂0.5~10%、辅料0~2%和余量的水;
所述结壳剂包括天然胶乳;所述表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子型表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的抑尘剂,其特征在于,所述抑尘剂主要由以下重量百分比的组分制成:结壳剂40~60%、保湿剂1~5%、表面活性剂1~10%、辅料0.1~1.8%和余量的水;所述结壳剂包括天然胶乳;所述表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子型表面活性剂;
优选地,所述抑尘剂主要由以下重量百分比的组分制成:结壳剂40~60%、保湿剂1~3%、表面活性剂2~8%、辅料0.5~1.5%和余量的水;所述结壳剂包括天然胶乳;所述表面活性剂包括聚氧乙烯型非离子型表面活性剂。
3.根据权利要求1或2所述的抑尘剂,其特征在于,所述天然胶乳来源于普通胶树、银胶菊或蒲公英植物橡胶中的一种或至少两种的组合;
优选地,所述天然胶乳为天然橡胶乳液。
4.根据权利要求1或2所述的抑尘剂,其特征在于,所述保湿剂包括聚乙烯醇和/或低分子量聚乙二醇,优选低分子量聚乙二醇;
优选地,低分子量聚乙二醇数均分子量小于800。
5.根据权利要求1或2所述的抑尘剂,其特征在于,所述聚氧乙烯型非离子型表面活性剂包括聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯、聚氧乙烯辛基苯基醚、Tween或Brij系列表面活性剂中的一种或至少两种的组合,优选聚氧乙烯辛基苯基醚。
6.根据权利要求1或2所述的抑尘剂,其特征在于,辅料包括香料、酸碱调节剂、颜料、防冻剂、防腐剂或消泡剂中的一种或至少两种的组合;
优选地,酸碱调节剂包括乙酸、胺盐溶液、酒石酸、盐酸、硫酸、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钾、氨水或尿素中的一种或至少两种的组合;
优选地,防腐剂包括山梨酸及其盐类、苯甲酸及其盐类、脱氢乙酸及盐类、对羟基苯甲酸酯类或双乙酸钠中的一种或至少两种的组合,优选为山梨酸钾;
优选地,消泡剂包括矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂或聚醚类消泡剂中的一种或至少两种的组合,优选为矿物油类消泡剂。
7.权利要求1-6任一项所述的抑尘剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将结壳剂、保湿剂、表面活性剂、水以及任选的辅料混匀,即得抑尘剂。
8.根据权利要求7所述的抑尘剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(a)在水中添加保湿剂和表面活性剂,混合至均相,得到混合液;
(b)在混合液中分批加入结壳剂和任选的辅料,混匀,得到抑尘剂;
优选地,步骤(a)混合搅拌速率为30~50rad/min;
优选地,步骤(b)首次添加结壳剂后,将搅拌速度提升至60~100rad/min,搅拌至均相且气泡数量稳定时,即可加入后批。
9.权利要求1-6任一项所述的抑尘剂或权利要求7-8任一项所述的抑尘剂的制备方法得到的抑尘剂的使用方法,其特征在于,将所述抑尘剂用50~150倍重量份数的水稀释后进行喷洒;
优选地,将所述抑尘剂用50~120倍重量份数的水稀释,优选用50~100倍重量份数的水稀释;
优选地,稀释后喷洒于土表,每平方米覆盖2~3L。
10.权利要求1-6任一项所述的抑尘剂在减少施工建设场地扬尘或裸土扬尘中的应用。
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