CN108865070A - 一种高分子凝聚粘结型抑尘剂及其制备方法 - Google Patents

一种高分子凝聚粘结型抑尘剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高分子凝聚粘结型抑尘剂及其制备方法，其包括以下组分：0.5％‑1.0％的羟乙基纤维素、1％‑2％的聚丙烯酰胺、2％‑4％的衣康酸、0.01％‑0.03％的引发剂、0.01‑0.02％的交联剂、0.01％‑0.02％的抗冻剂和0.01％‑0.02％的表面活性剂，余量为水。以羟乙基纤维素作为基体，与聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应，降低溶液的摩擦阻力，提高其流动性，再接枝适量衣康酸使其成为具有较好的流动性和扩散能力的胶体，并加入少量抗冻剂提高除尘剂的抗冻性能，可将粉尘覆盖，在表面形成致密胶膜，干结后与粉尘共同形成硬壳，具有无毒环保、价钱低廉、生物降解等优点，避免了造成二次环境污染。

Description

一种高分子凝聚粘结型抑尘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及矿山和城市防尘用抑制剂领域，尤其涉及一种高分子凝聚粘结型抑尘剂及其制备方法。
背景技术
随着城市化水平的不断发展，城市中楼房道桥不断拆建，虽然提高了人们的生活质量，但在拆建过程中造成的粉尘污染对城市环境的影响十分严重。施工过程中必然会产生大量粉尘，这些细小的粉尘受风作用扩散开，给工地附近的环境蒙上了一层“尘纱”。弥散在风中的灰尘更是对经过的人群造成了很大的困扰，长期生活在这种环境中会对人们的身体健康造成极为不利的影响。
在远离都市的偏远地区同样遭受着粉尘污染的危害，煤尘是煤矿企业的主要危险源之一，无论是露天开采还是井工开采都面临着严重的粉尘危害。诸多产煤大国采用露天开采的方式进行煤矿的开采，美国、澳大利亚露天煤矿所占比例达到60％以上，中国西北地区有较高的煤炭资源赋存，露天开采是煤炭资源开发的主要方法之一。然而，由于露天煤矿的地貌环境特点，强烈的自然风不断扬起煤尘和沙尘，使得作业环境“烟雾弥漫”，对于工作人员的身体健康及周围生态环境具有很大的破坏影响。中国90％以上的煤矿资源通过井工开采完成，因为井下环境特殊，使得掘进和回采产生的粉尘弥漫在作业环境中，不仅容易引发粉尘爆炸的危险，对于井下工作人员的身体健康和井下设备的寿命都具有极大的威胁。
当前，主要采取的防止扬尘的方法有洒水、覆盖防尘网和喷洒吸湿性无机盐等方法，但洒水抑尘作用时间短，且对于疏水性粉尘效果极为不佳，造成水资源的浪费；覆盖防尘网对于细小粉尘抑制效果差，实施效果受纱网尺寸限制，并且无法防止雨水冲刷；吸湿性无机盐与水相比作用时间虽然有所提高，但受到空气湿度等条件的限制，且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高分子凝聚粘结型抑尘剂及其制备方法，以实现抑尘剂的环保性能，提高抑尘效率。
为解决上述技术问题，本发明方案包括：
一种高分子凝聚粘结型抑尘剂，其按照重量百分比包括以下组分：
0.5％-1.0％的羟乙基纤维素、1％-2％的聚丙烯酰胺、2％-4％的衣康酸、0.01％-0.03％的引发剂、0.01-0.02％的交联剂、0.01％-0.02％的抗冻剂和0.01％-0.02％的表面活性剂，余量为水。
所述的高分子凝聚粘结型抑尘剂，其中，上述引发剂为硝酸铈铵、过硫酸钾中的一种；交联剂为N,N-亚甲基双聚丙烯酰胺。
所述的高分子凝聚粘结型抑尘剂，其中，上述抗冻剂为单十二烷基磷酸酯钾；表面活性剂为十二烷基磺酸钠。
一种上述高分子凝聚粘结型抑尘剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，按照比例将羟乙基纤维素和聚丙烯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引发剂，在60℃-80℃条件下搅拌反应1小时-2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中和的衣康酸和交联剂，在60℃-80℃条件下搅拌反应1小时-2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和表面活性剂，在60℃-70℃条件下搅拌反应1小时-2小时，得到上述高分子凝聚粘结型抑尘剂。
所述的方法，其中，上述衣康酸中和度为80％。
所述的方法，其中，上述反应过程中pH值为7-9。
本发明提供了一种高分子凝聚粘结型抑尘剂及其制备方法，以羟乙基纤维素作为基体，与聚丙烯酰胺进行接枝共聚反应，使原高分子主链上接枝聚聚丙烯酰胺支链，使之具有聚聚丙烯酰胺降低溶液摩擦阻力的特性，从而提高产物的流动性；再接枝适量衣康酸形成适当的三维结构，使其成为具有较好的流动性和扩散能力的胶体；并加入少量抗冻剂提高除尘剂的抗冻性能。
本发明利用引发剂硝酸铈铵引发羟乙基纤维素上的羟基产生活性自由基，进而引发聚丙烯酰胺中C＝C打开，与其中一个C形成共价键，另一个C变为次级自由基进一步引发下一个聚丙烯酰胺中的双键，以此在羟乙基纤维素分子主链上形成聚丙烯酰胺支链。之后引发交联剂中C＝C打开，与衣康酸中的C＝C反应，形成三维网络结构。通过接枝共聚反应，使羟乙基纤维素分子主链上接枝聚丙烯酰胺支链，分子结构中引入大量-NH2使得溶液分子的内摩擦力降低，从而使粘性溶液具有更好的流动性，方便抑尘作业实施，提高产物覆盖效率；同时通过分子间作用力吸附细小粉尘。衣康酸中-COOH的引入使材料干结后更具韧性和强度。
当产物与粉尘接触时，在产物分子中-NH2、-COOH、-OH共同作用下粉尘粘结，并缓慢渗透，将粉尘固定在产物当中；进一步干结后，形成失水产物，三维分子结构相互交缠，将粘结的粉尘固定在产物中形成致密壳膜，对包裹及覆盖的粉尘起到长期覆盖的效果，壳膜具有一定的韧性和强度，可以抵抗一定范围的外力作用，产物在遇水后会吸水溶胀成凝胶而不会被水冲刷掉或破裂，具有极佳的耐水性能。
将此环保型抑尘剂喷洒到露天和井工工程现场，诸如露天煤矿、井工煤矿、建筑工地等，可将粉尘覆盖，在表面形成致密胶膜，干结后与粉尘共同形成硬壳，具有一定强度，可长期防止扬尘并有一定的防水和抵抗外力作用的能力，对比市面常用的防尘网具有明显优势，具有无毒环保、价钱低廉、生物降解等优点，避免了造成二次环境污染。
附图说明
图1为本发明中高分子凝聚粘结型抑尘剂制备方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种高分子凝聚粘结型抑尘剂及其制备方法，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。
本发明提供了一种高分子凝聚粘结型抑尘剂，其按照重量百分比包括以下组分：0.5％-1.0％的羟乙基纤维素、1％-2％的聚丙烯酰胺、2％-4％的衣康酸、0.01％-0.03％的引发剂、0.01-0.02％的交联剂、0.01％-0.02％的抗冻剂和0.01％-0.02％的表面活性剂，余量为水。
而且上述引发剂为硝酸铈铵、过硫酸钾中的一种；交联剂为N,N-亚甲基双聚丙烯酰胺。上述抗冻剂为单十二烷基磷酸酯钾；表面活性剂为十二烷基磺酸钠。
本发明还提供了一种上述高分子凝聚粘结型抑尘剂的制备方法，如图1所示的，其包括以下步骤：
步骤一，按照比例将羟乙基纤维素和聚丙烯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引发剂，在60℃-80℃条件下搅拌反应1小时-2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中和的衣康酸和交联剂，在60℃-80℃条件下搅拌反应1小时-2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和表面活性剂，在60℃-70℃条件下搅拌反应1小时-2小时，得到上述高分子凝聚粘结型抑尘剂。
为了更进一步描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。
实施例1
称取1.5g羟乙基纤维素溶于200ml水中，另取3g聚丙烯酰胺溶于50ml水中并加入0.1g硝酸铈铵，与羟乙基纤维素混合，于65℃条件下恒温搅拌反应1小时。再向其中加入7ml中和度为80％的衣康酸和0.08g N，N-亚甲基双聚丙烯酰胺，保持65℃恒温搅拌反应1小时。向其中加入0.03g单十二烷基磷酸酯钾和0.05g十二烷基磺酸钠，加水至300ml，60℃恒温搅拌反应1小时。最终测试相关性能。
实施例2
称取1.5g羟乙基纤维素溶于200ml水中，另取3g聚丙烯酰胺溶于50ml水中并加入0.1g硝酸铈铵，与羟乙基纤维素混合，于65℃条件下恒温搅拌反应1小时。再向其中加入8ml中和度为80％的衣康酸和0.08g N，N-亚甲基双聚丙烯酰胺，保持65℃恒温搅拌反应1小时。向其中加入0.03g单十二烷基磷酸酯钾和0.05g十二烷基磺酸钠，加水至300ml，60℃恒温搅拌反应1小时。最终测试相关性能。
实施例3
称取1.5g羟乙基纤维素溶于200ml水中，另取3g聚丙烯酰胺溶于50ml水中并加入0.1g硝酸铈铵，与羟乙基纤维素混合，于65℃条件下恒温搅拌反应1小时。再向其中加入9ml中和度为80％的衣康酸和0.08g N，N-亚甲基双聚丙烯酰胺，保持65℃恒温搅拌反应1小时。向其中加入0.03g单十二烷基磷酸酯钾和0.05g十二烷基磺酸钠，加水至300ml，60℃恒温搅拌反应1小时。最终测试相关性能。
实施例4
称取1.5g羟乙基纤维素溶于200ml水中，另取3g聚丙烯酰胺溶于50ml水中并加入0.1g硝酸铈铵，与羟乙基纤维素混合，于65℃条件下恒温搅拌反应1小时。再向其中加入10ml中和度为80％的衣康酸和0.08g N，N-亚甲基双聚丙烯酰胺，保持65℃恒温搅拌反应1小时。向其中加入0.03g单十二烷基磷酸酯钾和0.05g十二烷基磺酸钠，加水至300ml，60℃恒温搅拌反应1小时。最终测试相关性能。
首先对该抑尘剂的防尘效果进行检测，取相同质量的煤样堆放，一组不做处理，另一组喷洒该抑尘剂，在实验室使用风机进行模拟实验，30分钟的测试结果，如表1所示的。
表1
通过设置3个监测点来测定城市建筑拆迁引起的地面尘土飞扬，从而评判抑尘剂的实际防尘效果，如表2所示的。
表2
由表1实验室测试可以看出，未经处理的煤堆在风力作用下质量损失高达10％以上，而喷洒抑尘剂后损失不足1％，可见该抑尘剂对于疏水性粉尘具有极佳的抑制效果。从表2实地测试可以看出，在未经处理的拆迁地点附近平均粉尘浓度高达135mg/m3，而喷洒抑尘剂后粉尘浓度不足10mg/m3，抑尘效率高达92％以上。由此可见，该抑尘剂对于亲水性粉尘同样具有优良的抑制效果。此外，抑尘剂具有良好的环境适应性，在大风和雨雪天气下仍然可以保证其抑尘效果。
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 (6)

1.一种高分子凝聚粘结型抑尘剂，特征在于，其按照重量百分比包括以下组分：
0.5％-1.0％的羟乙基纤维素、1％-2％的聚丙烯酰胺、2％-4％的衣康酸、0.01％-0.03％的引发剂、0.01-0.02％的交联剂、0.01％-0.02％的抗冻剂和0.01％-0.02％的表面活性剂，余量为水。
2.根据权利要求1所述的高分子凝聚粘结型抑尘剂，其特征在于，上述引发剂为硝酸铈铵、过硫酸钾中的一种；交联剂为N,N-亚甲基双聚丙烯酰胺。
3.根据权利要求1所述的高分子凝聚粘结型抑尘剂，其特征在于，上述抗冻剂为单十二烷基磷酸酯钾；表面活性剂为十二烷基磺酸钠。
4.一种如权利要求1所述高分子凝聚粘结型抑尘剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，按照比例将羟乙基纤维素和聚丙烯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引发剂，在60℃-80℃条件下搅拌反应1小时-2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中和的衣康酸和交联剂，在60℃-80℃条件下搅拌反应1小时-2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和表面活性剂，在60℃-70℃条件下搅拌反应1小时-2小时，得到上述高分子凝聚粘结型抑尘剂。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，上述衣康酸中和度为80％。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，上述反应过程中pH值为7-9。
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