CN108251062A - 一种长效稳定防水型抑尘剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长效稳定防水型抑尘剂的制备方法，属于抑尘剂材料技术领域。本发明通过氨基磺酸为改性材料，通过氨基磺酸改性制备的多孔凝胶材料，其内部含有大量的羟基、磺酸基等活性基团可与煤炭颗粒发生结合，在煤炭表面形成一层具有优异稳定性能的固化层，通过该固化层中水凝胶网络中高分子链之间的作用力，改善水凝胶的疏水性，水凝胶网络中高分子链的相互作用增强，水分子较难渗透，增强抑尘剂本身的粘结性和防水性，从而有效提高抑尘剂材料的长效稳定性能。

Description

一种长效稳定防水型抑尘剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种长效稳定防水型抑尘剂的制备方法，属于抑尘剂材料技术领域。

背景技术

抑尘剂可以分为润湿型、粘结型和凝聚型三类。根据抑尘剂的化学机理不同又可将其分为无机化合物硅化型抑尘剂、有机化合物粘结剂和聚合物覆盖剂。传统的分类方法存在一定的局限性，因为近年来的抑尘剂在组分开发方面趋于多样化，高分子聚合物作为组分配方也很常见。针对不同类型抑尘剂的优缺点，评价如下：(1)湿润型抑尘剂：它是在水中加入一定量的表面活性剂和无机盐而制成。当添加到水中时，可使水溶液表面张力降低，附加的无机盐能够产生负电荷，对阴离子表面活性剂的润湿性能有促进作用。湿润型抑尘剂降尘快，短时间内效果显著，但由于此类抑尘剂不具有较强的粘结粉尘能力，易挥发，而且可能影响到喷洒地区周边植被的生长，引起二次污染。

（2）粘结型抑尘剂：此抑尘剂主要原料为油类产品、造纸和酒精等工业的废料，如沥青、渣油、木质素等。在生产过程中一般制成乳化液，当喷洒后，抑尘剂会把地表的粉尘颗粒湿润进而粘结在一起，并且乳化液可以吸附空气中的粉尘，而乳化液中的油滴会慢慢上浮，在表面形成一层油膜，也可以减少水分的蒸发。但其缺点是油类残渣物质难以分解，并且容易产生异味，从而引起土壤、地下水及周围环境污染，加工工艺复杂。

（3）（3）高吸水性树脂类抑尘剂：主要是淀粉等天然高分子的接枝改性物，或聚丙烯酸、聚乙烯醇等高吸水保水性高分子材料，将其喷洒到土质路面或散料堆场上，使得细颗粒的物质或尘土颗粒保持较高的含水率而产生凝胶，从而抑制粉尘飞扬，因而其应用领域非常广泛，具有较大的发展潜力。但此抑尘剂成本较高，且干燥后的抑尘剂大多成膜较硬，容易碎裂，产生二次起尘，因此给它的广泛应用带来一定障碍，需要继续改进合成工艺。

（4）（4）复合型化学抑尘剂：是将两种或多种抑尘剂复合，从而将湿润、粘结凝并及吸湿保水等功能共同起作用，因此复合型抑尘剂具有抑尘效果优越、适用范围广等特点。

但目前抑尘剂的防水效果大都较差，在运输过程中，一旦遇到降雨就会造成大量的煤粉损失。因此，随着铁路运输大面积提速，研制一种廉价、高效并且具有一定的防水能力的抑尘剂已成为现阶段急需解决的问题之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有的抑尘剂的防水效果差，抑尘失效短的问题，提供了一种长效稳定防水型抑尘剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）按质量比1:10，将木浆粕添加至去离子水中，搅拌混合并超声分散，得分散液，将纤维素酶添加孩子分散液中，搅拌混合并酶解处理，得酶解液；

（2）按重量份数计，取45～50份酶解液、10～15份过氧化氢和3～5份质量分数10％氢氧化钠溶液置于三角烧瓶中，搅拌混合并水浴加热，得反应液并过滤，得滤液，调节pH至5.0，洗涤得洗涤液；

（3）按重量份数计，分别称量45～50份洗涤液、10～15份氨基磺酸、1～2份尿素搅拌混合并水浴加热，静置冷却至室温，得混合液并干燥、研磨、过筛，得基体粉末；

（4）按重量份数计，分别称量55～60份聚丙烯酸、25～30份基体粉末、3～5份硫酸亚铁、0.5～1.0份双氧水和3～5份腐植酸钠搅拌混合并调节pH至5.0，通氮气排除空气，在氮气气氛下水浴加热，静置冷却至室温，过滤得滤饼并干燥处理，得干燥物并研磨过筛，即可制备得所述的长效稳定型抑尘剂。

步骤（1）所述的纤维素酶添加量为50U/g。

步骤（2）所述的调节pH采用的是质量分数1％盐酸。

步骤（4）所述的氮气通入速率为45～50mL/min。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明通过对木质素进行酶解处理，通过酶解并收集木质素材料为抑尘剂基体，由于直接酶解制备的木质素材料未经高温高压处理，比较完整地保留了其原本的化学结构，含有大量的芳香基、酚羟基、醇羟基、醚键等具有反应活性的位点，再将聚丙烯酸材料接枝在木质素材料表面后，形成凝胶材料并且整个水凝胶的疏水性增加，水凝胶网络中高分子链的相互作用增强，有效提高其抑尘成膜后材料表面的固化稳定性能，有效提高了材料的长效性；

（2）本发明通过氨基磺酸为改性材料，通过氨基磺酸改性制备的多孔凝胶材料，其内部含有大量的羟基、磺酸基等活性基团可与煤炭颗粒发生结合，在煤炭表面形成一层具有优异稳定性能的固化层，通过该固化层中水凝胶网络中高分子链之间的作用力，改善水凝胶的疏水性，水凝胶网络中高分子链的相互作用增强，水分子较难渗透，增强抑尘剂本身的粘结性和防水性，从而有效提高抑尘剂材料的长效稳定性能。

具体实施方式

按质量比1:10，将木浆粕添加至去离子水中，搅拌混合并超声分散10～15min，得分散液，再按纤维素酶添加量50U/g，将纤维素酶添加孩子分散液中，搅拌混合并酶解处理3～5h，得酶解液并按重量份数计，取45～50份酶解液、10～15份过氧化氢和3～5份质量分数10％氢氧化钠溶液置于三角烧瓶中，搅拌混合并置于75～85℃下水浴加热2～3h，得反应液并过滤，得滤液并滴加质量分数1％盐酸至pH至5.0，用去离子水洗涤至无氯离子后，得洗涤液；按重量份数计，分别称量45～50份洗涤液、10～15份氨基磺酸、1～2份尿素置于三口烧瓶中，再在55～65℃下水浴加热3～5h后，静置冷却至室温，得混合液并置于45～50℃下干燥3～5h，研磨过200目筛，得基体粉末；按重量份数计，分别称量55～60份聚丙烯酸、25～30份基体粉末、3～5份硫酸亚铁、0.5～1.0份双氧水和3～5份腐植酸钠置于三口烧瓶中，用冰醋酸调节pH至5.0后通氮气排除空气，控制氮气通入速率为45～50mL/min，待通入完成后，再在氮气气氛下置于60～70℃下水浴加热10～15min，静置冷却至室温，过滤得滤饼并置于45～50℃下干燥6～8h，得干燥物并研磨过200目筛，即可制备得所述的长效稳定防水型抑尘剂。 实例1

按质量比1:10，将木浆粕添加至去离子水中，搅拌混合并超声分散10min，得分散液，再按纤维素酶添加量50U/g，将纤维素酶添加孩子分散液中，搅拌混合并酶解处理3h，得酶解液并按重量份数计，取45份酶解液、10份过氧化氢和3份质量分数10％氢氧化钠溶液置于三角烧瓶中，搅拌混合并置于75℃下水浴加热2h，得反应液并过滤，得滤液并滴加质量分数1％盐酸至pH至5.0，用去离子水洗涤至无氯离子后，得洗涤液；按重量份数计，分别称量45份洗涤液、10份氨基磺酸、1份尿素置于三口烧瓶中，再在55℃下水浴加热3h后，静置冷却至室温，得混合液并置于45℃下干燥3h，研磨过200目筛，得基体粉末；按重量份数计，分别称量55份聚丙烯酸、25份基体粉末、3份硫酸亚铁、0.5份双氧水和3份腐植酸钠置于三口烧瓶中，用冰醋酸调节pH至5.0后通氮气排除空气，控制氮气通入速率为45mL/min，待通入完成后，再在氮气气氛下置于60℃下水浴加热10min，静置冷却至室温，过滤得滤饼并置于45℃下干燥6h，得干燥物并研磨过200目筛，即可制备得所述的长效稳定防水型抑尘剂。 实例2

按质量比1:10，将木浆粕添加至去离子水中，搅拌混合并超声分散12min，得分散液，再按纤维素酶添加量50U/g，将纤维素酶添加孩子分散液中，搅拌混合并酶解处理4h，得酶解液并按重量份数计，取47份酶解液、12份过氧化氢和4份质量分数10％氢氧化钠溶液置于三角烧瓶中，搅拌混合并置于77℃下水浴加热2h，得反应液并过滤，得滤液并滴加质量分数1％盐酸至pH至5.0，用去离子水洗涤至无氯离子后，得洗涤液；按重量份数计，分别称量47份洗涤液、12份氨基磺酸、2份尿素置于三口烧瓶中，再在57℃下水浴加热4h后，静置冷却至室温，得混合液并置于47℃下干燥4h，研磨过200目筛，得基体粉末；按重量份数计，分别称量57份聚丙烯酸、27份基体粉末、4份硫酸亚铁、0.7份双氧水和4份腐植酸钠置于三口烧瓶中，用冰醋酸调节pH至5.0后通氮气排除空气，控制氮气通入速率为47mL/min，待通入完成后，再在氮气气氛下置于65℃下水浴加热12min，静置冷却至室温，过滤得滤饼并置于47℃下干燥7h，得干燥物并研磨过200目筛，即可制备得所述的长效稳定防水型抑尘剂。

实例3

按质量比1:10，将木浆粕添加至去离子水中，搅拌混合并超声分散15min，得分散液，再按纤维素酶添加量50U/g，将纤维素酶添加孩子分散液中，搅拌混合并酶解处理5h，得酶解液并按重量份数计，取50份酶解液、15份过氧化氢和5份质量分数10％氢氧化钠溶液置于三角烧瓶中，搅拌混合并置于85℃下水浴加热3h，得反应液并过滤，得滤液并滴加质量分数1％盐酸至pH至5.0，用去离子水洗涤至无氯离子后，得洗涤液；按重量份数计，分别称量50份洗涤液、15份氨基磺酸、2份尿素置于三口烧瓶中，再在65℃下水浴加热5h后，静置冷却至室温，得混合液并置于50℃下干燥5h，研磨过200目筛，得基体粉末；按重量份数计，分别称量60份聚丙烯酸、30份基体粉末、5份硫酸亚铁、1.0份双氧水和5份腐植酸钠置于三口烧瓶中，用冰醋酸调节pH至5.0后通氮气排除空气，控制氮气通入速率为50mL/min，待通入完成后，再在氮气气氛下置于70℃下水浴加热15min，静置冷却至室温，过滤得滤饼并置于50℃下干燥8h，得干燥物并研磨过200目筛，即可制备得所述的长效稳定防水型抑尘剂。 将本发明制备的实例1，2，3与山东某公司生产的抑尘剂进行性能表征和对比，具体测试结果如下表表1所示：

表1 性能对照表

由上表可知，本发明制备的抑尘剂具有优异的抑尘效果和耐水性能。

Claims (4)

1.一种长效稳定防水型抑尘剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

（1）按质量比1:10，将木浆粕添加至去离子水中，搅拌混合并超声分散，得分散液，将纤维素酶添加孩子分散液中，搅拌混合并酶解处理，得酶解液；

（2）按重量份数计，取45～50份酶解液、10～15份过氧化氢和3～5份质量分数10％氢氧化钠溶液置于三角烧瓶中，搅拌混合并水浴加热，得反应液并过滤，得滤液，调节pH至5.0，洗涤得洗涤液；

（3）按重量份数计，分别称量45～50份洗涤液、10～15份氨基磺酸、1～2份尿素搅拌混合并水浴加热，静置冷却至室温，得混合液并干燥、研磨、过筛，得基体粉末；

（4）按重量份数计，分别称量55～60份聚丙烯酸、25～30份基体粉末、3～5份硫酸亚铁、0.5～1.0份双氧水和3～5份腐植酸钠搅拌混合并调节pH至5.0，通氮气排除空气，在氮气气氛下水浴加热，静置冷却至室温，过滤得滤饼并干燥处理，得干燥物并研磨过筛，即可制备得所述的长效稳定型抑尘剂。

2.根据权利要求1所述的一种长效稳定防水型抑尘剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述的纤维素酶添加量为50U/g。

3.根据权利要求1所述的一种长效稳定防水型抑尘剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述的调节pH采用的是质量分数1％盐酸。

4.根据权利要求1所述的一种长效稳定防水型抑尘剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的氮气通入速率为45～50mL/min。