CN110172331A

CN110172331A - 增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂及其制备方法

Info

Publication number: CN110172331A
Application number: CN201910443463.8A
Authority: CN
Inventors: 聂文; 鲍秋; 刘长奇; 张海涵; 王鸿坤; 闫嘉祎; 刘强; 彭慧天; 华贇; 刘华君; 袁明月; 周伟伟
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2019-05-27
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2019-08-27
Anticipated expiration: 2039-05-27
Also published as: CN110172331B

Abstract

本发明公开了一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂及其制备方法，涉及抑尘剂及其制备技术领域。其按照重量百分比包括原料：1％‑2％的纳基膨润土、1％‑2.5％的衣康酸、4％‑5％的丙烯酸、0.15％‑0.2％的N，N'‑亚甲基双丙烯酰胺、0.0375％‑0.04％的过硫酸钾、0.15％‑0.25％的十二烷基硫酸钠、0.5％‑1.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚，0.25％‑0.3％氢氧化钠，余量为水。采用纳基膨润土作为原料；采用衣康酸与丙烯酸作为单体，在聚合后会形成一种树脂，同样具有增稠和吸附的作用。本发明抑制剂可以提高抑尘效率，进而改善煤矿井下工作面的粉尘浓度。

Description

增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及抑尘剂及其制备技术领域，具体涉及一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂及其制备方法。

背景技术

煤尘是在原煤的生产、运输、装载等环节过程中产生的。在煤炭的生产过程中产生的煤尘危害性很大，根据现场实测，在没有任何防尘措施的情况下，综采工作面煤尘浓度超过1000mg/m³，这远远超过了国家标准(2mg/m³)，工人长时间在这种环境下工作，大量吸入煤尘极易造成煤肺病。目前煤炭的运输一般都采用敞车运输，运输过程中，因为路基岔道和路轨的颠簸，再加上风力作用，使表面的煤粉和颗粒被吹落、跌落，导致煤炭的损失和运输沿线的煤尘污染，使运输沿线两侧的农作物生长也受到很大影响。这些问题不仅直接造成煤炭资源的浪费，运输设备及其设施的损坏，并且对环境造成了严重的污染。因此，对煤尘污染的治理迫在眉睫。

近年来化学除尘技术一直在发展，主要相关研究工作有：

CN104531076A公开了一种湿式保水性降尘剂，其按照重量百分比包括：0.2％-0.15％的淀粉接枝丙烯酸盐、0.5％-2％的月桂酰胺丙基甜菜碱、0.01％-0.1％的十六烷基三甲基溴化铵、0.2％-0.6％的十二烷基硫酸钠、0.3％-0.8％的十二烷基苯磺酸钠、0.1％-0.3％的十二烷基磺酸钠、0.4％-1.3％的油酰甲胺乙磺酸钠、0.02％-0.3％的十二烷基二甲基甜菜碱、0.2％-0.6％的椰子油二乙醇酰胺和0.1％-1％的异辛醇硫酸钠，余量为水。

CN101717617A公开了一种降尘剂组合物及其使用方法，按照重量百分比将0.04-0.06％磺基琥珀酸二异辛脂钠、0.04-0.06％的十二烷基甜菜碱、99.547-99.91％的水与0.111-0.333％的氯化钙充分混合，并将其压入到煤矿工作面喷雾降尘系统中进行喷洒。

上述现有技术中虽然在抑尘剂方面取得了一定的进步，然而其还存在一些不足之处，例如利用的单体以及原料制备出的一系列抑尘剂虽然具有良好的吸湿性和保水性，并且此类抑尘剂在干燥条件下会固结，还具有一定的控尘性能。然而在干燥固结之后，包裹煤尘的固结层会形成一层脆硬的外壳，在运输以及较强的风力作用下，形成的固结层容易破裂从而失去抑尘作用，导致再次污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂及其制备方法，其可以提高抑尘效率，进而改善煤矿井下工作面的粉尘浓度。

本发明的任务之一在于提供一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂，其采用了以下技术方案：

一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂，其特征在于它是由以下重量百分数的原料制备而成：

余量为水；

其中，所述的纳基膨润土作为接枝共聚物的原料，所述的衣康酸与丙烯酸作为单体，所述的N，N'-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，所述的过硫酸钾作为引发剂，所述的十二烷基硫酸钠与脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂，所述的碱作为pH调节剂。

作为本发明的一个优选方案，上述的碱为氢氧化钠。

作为本发明的另一个优选方案，上述原料的重量百分比为：

余量为水。

本发明的另一任务在于提供一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂的制备方法，依次包括以下步骤：

a、将所述的衣康酸、丙烯酸分别用碱进行性中和，中和后的衣康酸与丙烯酸二者混合在一起，放入反应器中进行搅拌得混合液一，控制pH为6-8；

b、取过硫酸钾配制成一定质量分数的溶液，将其中一部分加入到步骤a所述的混合液一中，得混合液二，控制反应器使其升温至70℃，搅拌后得中间产物IA-co-AA；

c、将纳基膨润土溶解得膨润土溶液，将步骤b所得中间产物IA-co-AA加入到所述的膨润土溶液中，得混合液三，将剩余的过硫酸钾溶液加入到混合液三中，得混合液四，然后依次将N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚加入到混合液四中，控制温度为65℃搅拌，即得。

优选的，步骤a中，碱对单体衣康酸、丙烯酸的中和度为70％。

本发明的抑制剂的制备原理为：

采用纳基膨润土作为原料，由于膨润土是以蒙脱石为主要成分的硅酸盐粘土矿物，蒙脱石是由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体构成的层状晶体结构，晶体的片层间存在钾、钠、镁等阳离子，这些阳离子与蒙脱石晶胞作用很小，容易被其他的阳离子置换，因此，膨润土具有很好的吸附性、溶胀性和离子交换性。衣康酸与丙烯酸作为单体，在聚合后会形成一种树脂，同样具有增稠和吸附的作用，同时，为了提高合成物对煤尘的润湿性，选用了两种表面活性剂十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚增强其润湿性。

与现有技术相比，本发明带来了以下有益技术效果：

本发明利用接枝共聚的化学改性方法，最终合成一种呈现胶状的且具有良好润湿粘结性的煤尘抑制剂。该润湿抑制剂以适当的浓度对煤尘表面进行喷洒，可形成一层软膜，将煤尘颗粒包裹在软膜表面，由于较好的粘稠性以及润湿性，从而可达到较好的控尘效果。本发明的具体有益效果也可通过具体实施方式中表1来体现。

具体实施方式

本发明提出了一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂及其制备方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。

本发明所选取原料均可通过商业渠道购买获得。

本发明所选原料中，纳基膨润土作为接枝共聚物的原料，衣康酸与丙烯酸作为单体，N，N'-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，过硫酸钾作为引发剂，十二烷基硫酸钠与脂肪醇聚氧乙烯醚作为表面活性剂，碱作为pH调节剂。

根据各个原料之间的重量份配比，可有多种不同的组合：

组合一：1％的纳基膨润土、2.5％的衣康酸、4％的丙烯酸、0.2％的N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.04％的过硫酸钾、0.15％的十二烷基硫酸钠、0.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.25％氢氧化钠，余量为水。

组合二：

2％的纳基膨润土、1％的衣康酸、5％的丙烯酸、0.15％的N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.0375％的过硫酸钾、0.25％的十二烷基硫酸钠、1.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚、0.3％氢氧化钠，余量为水。

组合三：

1.5％的纳基膨润土、2％的衣康酸、4.5％的丙烯酸、0.18％的N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.038％的过硫酸钾、0.2％的十二烷基硫酸钠、1％的脂肪醇聚氧乙烯醚，0.28％氢氧化钠，余量为水。

组合四：

2％的纳基膨润土、1％的衣康酸、4％的丙烯酸、0.15％的N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、0.0375％的过硫酸钾、0.25％的十二烷基硫酸钠、0.5％的脂肪醇聚氧乙烯醚，0.25％氢氧化钠，余量为水。

下面结合具体实施例对本发明的制备方法做详细说明：

实施例1：

采用组合一原料的重量配比。

制备方法：

第一步、将衣康酸、丙烯酸分别用碱进行性中和，中和度为70％，中和后的衣康酸与丙烯酸二者混合在一起，放入三颈烧瓶中，放入恒温磁力加热锅中搅拌，pH值为6，进行搅拌得混合液一；

第二步、取过硫酸钾配制成一定质量分数的溶液，将其中一部分加入到第一步的混合液一中，得混合液二，控制反应器使其升温至70℃，搅拌1.5h后得中间产物IA-co-AA；

第三步、将纳基膨润土溶解得膨润土溶液，将第二步所得中间产物IA-co-AA加入到所述的膨润土溶液中，得混合液三，将剩余的过硫酸钾溶液加入到混合液三中，得混合液四，然后依次将N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚加入到混合液四中，控制温度为65℃搅拌3h，即得Bentonite-g-IA-co-AA。

实施例2：

采用组合二原料的重量配比。

制备方法：

第一步、将衣康酸、丙烯酸分别用碱进行性中和，中和度为70％，中和后的衣康酸与丙烯酸二者混合在一起，放入三颈烧瓶中，放入恒温磁力加热锅中搅拌，pH为8，进行搅拌得混合液一；

第三步、将纳基膨润土溶解得膨润土溶液，将第二步所得中间产物IA-co-AA加入到膨润土溶液中，得混合液三，将剩余的过硫酸钾溶液加入到混合液三中，得混合液四，然后依次将N，N'-亚甲基双丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚加入到混合液四中，控制温度为65℃搅拌3h，即得Bentonite-g-IA-co-AA。

实施例3：

对本发明所得抑制剂进行相关的性能检测，其具体检测结果见表1所示。

表1

从上表1可以看出，应用实施例1、实施例2、与实施例3的抑制剂后，工作面平均降尘率全尘和呼尘分别为：71.6％和82.5％，73.6％和85.8％，74.4％和86.1％。与清水相比，实施例1、实施例2与实施例3平均降尘率全尘和呼尘分别提高了：24.9百分点和35.8个百分点，26.9个百分点和39.1个百分点，27.7个百分点和39.4个百分点，大幅度提高了降尘效率与降尘效果，与现有技术相比，具有极大进步。

本发明中未述及的部分借鉴现有技术即可实现。

需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂，其特征在于它是由以下重量百分数的原料制备而成：

2.根据权利要求1所述的一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂，其特征在于：所述的碱为氢氧化钠。

3.根据权利要求2所述的一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂，其特征在于，所述原料的重量百分比为：

4.根据权利要求1～3任一项所述的一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的一种增润粘结型控尘用接枝改性抑制剂的制备方法，其特征在于：步骤a中，碱对单体衣康酸、丙烯酸的中和度为70％。