CN110396394A - 一种环保复合型抑尘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保复合型抑尘剂，包括以下重量组分：改性淀粉40～60份、润湿剂5～15份、吸附剂0.5～5份和交联剂0.1～3份。其制备方法，包括以下步骤：S1改性淀粉制备、S2混合原料乳液制取和S3紫外照射反应。本发明，组分简单效果好，该具有良好的生物降解性能，不会对环境造成二次污染，而且本发明中先通过高效率的超声波对淀粉进行改性，之后使作用组分单体和表面活性剂枝接于淀粉表面，使抑尘剂的成膜更加牢固，润湿、吸水效果更强、更持久，本发明制备方法简单易于控制，原料来源易得，生产成本低，所以本发明提供的环保复合型抑尘剂，是一种对环境友好，集润湿型、粘结型和凝聚型化学抑尘剂的多种优点为一体的多功能型抑尘剂。

Description

一种环保复合型抑尘剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及抑尘剂技术领域，具体为一种环保复合型抑尘剂及其制备方法。

背景技术

粉尘是矿井开采、储存、装卸、运输和堆存过程中产生的微细颗粒物，可以长时间悬浮于大气中，引起周围大气能见度降低，污染环境、造成操作人员患尘肺疾病等，严重的还会导致矿井安全生产事故。现有技术中的降尘技术，湿式喷雾降尘是普遍使用的技术，但是由于粉尘颗粒的疏水性质，喷水雾降尘只能通过碰撞、拦截等作用使大颗粒粉尘暂时沉降，待水蒸发后受外力作用还会再次悬浮，无法达到有效抑尘的目的。

现有技术中为了克服上述抑尘措施存在的缺陷，通过改善粉尘的润湿性质、降低喷雾水的表面张力、促使粉尘尤其是微细粒粉尘润湿团聚，提高降尘效果。但是，现有技术中的抑尘剂作用效果差，且对环境有一定的危害性：(1)润湿性抑尘剂，具有腐蚀性，对植物有一定危害，其缺乏对表面活性剂与高分子材料耦合作用机理的认识；(2)粘结型抑尘剂，在实际生产过程中难以控制；乳化性能差，不易降解，残留率高，易造成二次污染；(3)凝聚性抑尘剂，对汽车轮胎和金属零部件有腐蚀作用，易被雨水冲走，对土壤环境造成污染；多数产品其制备成本相对较高。

故如何提供一种作用效果好且对环境无污染的环保抑尘剂，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保复合型抑尘剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种环保复合型抑尘剂，包括以下重量组分：改性淀粉40～60份、润湿剂5～15份、吸附剂0.5～5份和交联剂0.1～3份。

优选的，包括以下重量组分：改性淀粉35～50份，润湿剂5～10份，吸附剂0.3～3份，交联剂0.1～1份。

优选的，所述湿剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚丙烯酸钠和氟表面活性剂中的一种或两种。

优选的，所述吸附剂为甲壳素和壳聚糖的一种或两种。

优选的，所述交联剂为三聚氰酸三烯丙酯。

优选的，所述改性淀粉由双频超声波改性而成。

其制备方法，包括以下步骤：

S1：改性淀粉制备：取去离子水，将淀粉均匀分散在其中，制备成淀粉乳，并置于双频超声波条件下处理，处理完成后取出放入干燥箱干燥，至含水量7％-10％，然后粉碎得改性淀粉，其中，双频超声波条件包括工作功率、单次工作时间、间歇时间、工作总时间、工作频率和工作温度；

S2：混合原料乳液制取：将润湿剂、吸附剂和交联剂加入步骤S1中制得的改性淀粉中，混合并搅拌均匀，加入去离子水，制备成均一的乳液，得混合原料乳液；

S3：紫外照射反应：对步骤S2制得的混合原料乳液进行紫外线照射反应，时间为6～10h，反应结束后即得环保复合型抑尘剂。

优选的，所述步骤S1中的淀粉乳的质量分数为32％～38％。

优选的，所述步骤S1中的工作功率为300w～500w，工作频率为20+40kHz，工作温度30℃，干燥温度为45～55℃，工作总时间为30min，单次工作时间为10s，间歇时间为2s。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明，组分简单效果好，该具有良好的生物降解性能，不会对环境造成二次污染，而且本发明中先通过高效率的超声波对淀粉进行改性，之后使作用组分单体和表面活性剂枝接于淀粉表面，使抑尘剂的成膜更加牢固，润湿、吸水效果更强、更持久；

2、添加天然甲壳素、壳聚糖作为吸附剂，溶解后的溶液中含有氨基(NH2+)，这些氨基通过结合负电子来抑制细菌，具有显著的抑菌效果，且甲壳素、壳聚糖分子可以有效络合吸附重金属离子，从而减少空气中重金属含量，降低污染；

3、本发明制备方法简单易于控制，原料来源易得，生产成本低，所以本发明提供的环保复合型抑尘剂，是一种对环境友好，集润湿型、粘结型和凝聚型化学抑尘剂的多种优点为一体的多功能型抑尘剂，具有较高的生产及应用价值。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：

实施例1

一种环保复合型抑尘剂，包括以下重量组分：改性淀粉40份、润湿剂5份、吸附剂0.5份和交联剂0.1份，润湿剂为十二烷基磺酸钠，吸附剂为甲壳素，交联剂为三聚氰酸三烯丙酯，改性淀粉由双频超声波改性而成；

其制备方法，包括以下步骤：

S1：改性淀粉制备：取去离子水，将淀粉均匀分散在其中，制备成淀粉乳，淀粉乳的质量分数为32％％，并置于双频超声波条件下处理，处理完成后取出放入干燥箱干燥，至含水量7％％，然后粉碎得改性淀粉，其中，双频超声波条件包括工作功率、单次工作时间、间歇时间、工作总时间、工作频率和工作温度，工作功率为300ww，工作频率为20+40kHz，工作温度30℃，干燥温度为45℃，工作总时间为30min，单次工作时间为10s，间歇时间为2s；

S2：混合原料乳液制取：将润湿剂、吸附剂和交联剂加入步骤S1中制得的改性淀粉中，混合并搅拌均匀，加入去离子水，制备成均一的乳液，得混合原料乳液；

S3：紫外照射反应：对步骤S2制得的混合原料乳液进行紫外线照射反应，时间为6h，反应结束后即得环保复合型抑尘剂。

实施例2

一种环保复合型抑尘剂，包括以下重量组分：改性淀粉60份、润湿剂15份、吸附剂5份和交联剂3份，润湿剂为聚丙烯酸钠和氟表面活性剂，吸附剂为甲壳素和壳聚糖，交联剂为三聚氰酸三烯丙酯，改性淀粉由双频超声波改性而成；

其制备方法，包括以下步骤：

S1：改性淀粉制备：取去离子水，将淀粉均匀分散在其中，制备成淀粉乳，淀粉乳的质量分数为38％，并置于双频超声波条件下处理，处理完成后取出放入干燥箱干燥，至含水量10％，然后粉碎得改性淀粉，其中，双频超声波条件包括工作功率、单次工作时间、间歇时间、工作总时间、工作频率和工作温度，工作功率为500w，工作频率为20+40kHz，工作温度30℃，干燥温度为455℃，工作总时间为30min，单次工作时间为10s，间歇时间为2s；

S2：混合原料乳液制取：将润湿剂、吸附剂和交联剂加入步骤S1中制得的改性淀粉中，混合并搅拌均匀，加入去离子水，制备成均一的乳液，得混合原料乳液；

S3：紫外照射反应：对步骤S2制得的混合原料乳液进行紫外线照射反应，时间为10h，反应结束后即得环保复合型抑尘剂。

实施例3

一种环保复合型抑尘剂，包括以下重量组分：改性淀粉50份、润湿剂10份、吸附剂2.5份和交联剂1.5份，润湿剂为十二烷基苯磺酸钠，吸附剂为壳聚糖，交联剂为三聚氰酸三烯丙酯，改性淀粉由双频超声波改性而成；

其制备方法，包括以下步骤：

S1：改性淀粉制备：取去离子水，将淀粉均匀分散在其中，制备成淀粉乳，淀粉乳的质量分数为35％，并置于双频超声波条件下处理，处理完成后取出放入干燥箱干燥，至含水量8％，然后粉碎得改性淀粉，其中，双频超声波条件包括工作功率、单次工作时间、间歇时间、工作总时间、工作频率和工作温度，工作功率为400w，工作频率为20+40kHz，工作温度30℃，干燥温度为50℃，工作总时间为30min，单次工作时间为10s，间歇时间为2s；

S2：混合原料乳液制取：将润湿剂、吸附剂和交联剂加入步骤S1中制得的改性淀粉中，混合并搅拌均匀，加入去离子水，制备成均一的乳液，得混合原料乳液；

S3：紫外照射反应：对步骤S2制得的混合原料乳液进行紫外线照射反应，时间为8h，反应结束后即得环保复合型抑尘剂。

试验

在实施例3的基础上，针对不同比列的改性淀粉、润湿剂和吸附剂和交联剂，得出如下试验组：

试验1

改性淀粉50份，十二烷基苯磺酸钠5份，甲壳素0.5份，三聚氰酸三烯丙酯0.5份。

试验2

采用如下质量份数的原料组分，改性淀粉50份，润湿剂5份，吸附剂3份，三聚氰酸三烯丙酯0.5份。

试验3

采用如下质量份数的原料组分，改性淀粉50份，润湿剂5份，吸附剂5份，三聚氰酸三烯丙酯0.5份。

试验4

采用如下质量份数的原料组分，改性淀粉50份，润湿剂10份，吸附剂0.5份，三聚氰酸三烯丙酯0.5份。

试验5

采用如下质量份数的原料组分，改性淀粉50份，润湿剂10份，吸附剂3份，三聚氰酸三烯丙酯0.5份。

试验6

采用如下质量份数的原料组分，改性淀粉50份，润湿剂10份，吸附剂5份，三聚氰酸三烯丙酯0.5份。

试验7

采用如下质量份数的原料组分，改性淀粉50份，润湿剂15份，吸附剂0.5份，三聚氰酸三烯丙酯0.5份。

试验8

采用如下质量份数的原料组分，改性淀粉50份，润湿剂15份，吸附剂3份，三聚氰酸三烯丙酯0.5份。

试验9

采用如下质量份数的原料组分，改性淀粉50份，润湿剂15份，吸附剂5份，三聚氰酸三烯丙酯0.5份。

对试验1-9制得的抑尘剂进行性能测试：

粘度测试：按照标准GB/T 10247-2008进行检验，抑尘剂的粘度一定程度上影响着抑尘剂的性质，粘度越大，抑尘固化效果越好。

表面张力的测试：按照标准GB/T 18396-2008进行检验，在抑尘作用时，表面张力越大，抑尘效果越差。

吸湿率和含水率测试：按照标准GB/T 16913.6-1997检验吸湿率，按照标准GB/T169137-1997检验含水率，抑尘剂处理后灰尘的含水率越高，吸湿率越大，保水效果就越好，失水速率就越低，即具有更好、更持久的抑尘效果。

固化层厚度测试：按照标准《铁路煤炭运输抑尘技术条件-第1部分：抑尘剂》进行检验，固化层厚度＞10mm，说明抑尘剂固化效果较好，能有效的抵抗外界作用力的破坏。

风蚀性能测试：按照标准《铁路煤炭运输抑尘技术条件-第1部分：抑尘剂》进行检验，风蚀率＜1％，说明抑尘剂抗风蚀性能较好。

由上述测试结果可知，本发明制得的抑尘剂的粘度远远大于水的粘度(1mPa·s)，具有良好的黏附沉降效果。

由上述测试结果可知，本发明制得的抑尘剂的表面张力均小于水的表面张力(72.8mN/m)，具有良好的黏附沉降效果。

从上述数据可以看出，本发明提供的环保复合型抑尘剂，其具有对环境友好、无污染，集润湿型、粘结型和凝聚型化学抑尘剂的多种优点为一体，且质量可靠，稳定性好，生产工艺便捷，应用可操作性很强等优异性能，原料来源易得，成本低廉，具有较高的生产及应用价值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种环保复合型抑尘剂，其特征在于：包括以下重量组分：改性淀粉40～60份、润湿剂5～15份、吸附剂0.5～5份和交联剂0.1～3份。

2.根据权利要求1所述的一种环保复合型抑尘剂及其制备方法，其特征在于：包括以下重量组分：改性淀粉35～50份，润湿剂5～10份，吸附剂0.3～3份，交联剂0.1～1份。

3.根据权利要求1所述的一种环保复合型抑尘剂及其制备方法，其特征在于：所述湿剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚丙烯酸钠和氟表面活性剂中的一种或两种。

4.根据权利要求1所述的一种环保复合型抑尘剂及其制备方法，其特征在于：所述吸附剂为甲壳素和壳聚糖的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的一种环保复合型抑尘剂及其制备方法，其特征在于：所述交联剂为三聚氰酸三烯丙酯。

6.根据权利要求1所述的一种环保复合型抑尘剂及其制备方法，其特征在于：所述改性淀粉由双频超声波改性而成。

7.制备如权利要求1～6任意一项所述的一种环保复合型抑尘剂的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：改性淀粉制备：取去离子水，将淀粉均匀分散在其中，制备成淀粉乳，并置于双频超声波条件下处理，处理完成后取出放入干燥箱干燥，至含水量7％-10％，然后粉碎得改性淀粉，其中，双频超声波条件包括工作功率、单次工作时间、间歇时间、工作总时间、工作频率和工作温度；

S2：混合原料乳液制取：将润湿剂、吸附剂和交联剂加入步骤S1中制得的改性淀粉中，混合并搅拌均匀，加入去离子水，制备成均一的乳液，得混合原料乳液；

S3：紫外照射反应：对步骤S2制得的混合原料乳液进行紫外线照射反应，时间为6～10h，反应结束后即得环保复合型抑尘剂。

8.根据权利要求7所述的一种环保复合型抑尘剂及其制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的淀粉乳的质量分数为32％～38％。

9.根据权利要求7所述的一种环保复合型抑尘剂及其制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的工作功率为300w～500w，工作频率为20+40kHz，工作温度30℃，干燥温度为45～55℃，工作总时间为30min，单次工作时间为10s，间歇时间为2s。