CN110527492A - 一种低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于路面抑尘剂技术领域，具体涉及一种低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，并进一步公开其制备方法。本发明所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，以玉米淀粉发酵液、酒石酸酯溶液、N,N,N′,N′‑四(β‑羟乙基)己二酰胺、氯化盐、N,N‑二(羟基乙基)椰油酰胺、单油酸甘油酯、丙二醇单乙醚、高分子吸水树脂为原料进行复配得到。本发明所述抑尘剂产品可以长时间保留在路面而不易流失，达到长效抗冰抑尘的作用，抗冰抑尘效果出众，且对碳钢制品的腐蚀性能较低。

Description

一种低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂及其制备方法

技术领域

本发明属于路面抑尘剂技术领域，具体涉及一种低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，并进一步公开其制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展及城市化进程的加快，我国多地出现雾霾天气，大气污染问题日益凸出。目前，我国空气污染中主要污染因子为颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物等，其中，可吸入颗粒及细小颗粒物已成为制约我国城市空气质量的主要因素。更重要的是，扬尘颗粒污染会对人民的身体健康造成极大的危害，由于粒径较大的颗粒物大部分会被阻挡在上呼吸道，而粒径小于10μm的颗粒则能进入到下呼吸道，尤其是粒径小于2.5μm的颗粒更能沉积于肺泡内，不能被人体排出，若长期生活在扬尘污染的空气中，则极易引发尘肺病和重金属中毒。许多数据证明，城市颗粒物质浓度越高，死亡率和发病率也越高，会引起呼吸道疾病，特别是气管炎、肺气肿等慢性疾病。而我国大城市中的主要颗粒污染因素为道路扬尘和建筑施工扬尘，尤其对道路扬尘的科学治理显得尤为重要。

目前，我国最常用的路面颗粒抑尘方法主要是洒水抑尘法，洒水防尘的作用主要在于通过湿润颗粒细小的干燥粉尘，增加粉尘含湿量，从而使其密度增大，并进而粘结成较大的颗粒，使之在外力作用下不能飞扬。洒水抑尘具有操作简单的优势，但却需浪费大量水资源，且大多数情况下，当水蒸发后，微尘含量会剧增600％，而且水分抗蒸发能力差，有效抑尘时间短(夏季高温不足半小时)，而且其耐寒性能差，在寒冬季节使用会出现冻结现象，影响道路安全，喷洒在物料表层会结冰变脆，甚至无法喷洒，严重影响了抑尘效果。

路用抑尘剂是一种通过加入洒水车进行抑尘治理的新型多功能高分子聚合物，其聚合物中的交联度分子会形成网状结构，分子间具有各种离子基团，由于电荷密度大，会与离子之间产生较强的亲合力，并通过凝聚、黏结等作用能迅速捕捉并将微粒粉尘牢牢吸附，干燥后则能在粉尘表面固化成膜，因而具有很强的抑尘、防尘的作用，能够有效降低路面扬尘，目前应用较广。

但是，目前的路用抑尘剂产品通常只注重抑尘性能优劣，很少关注抑尘剂的喷洒是否会对公路两侧的金属护栏等相关设施造成相应的腐蚀性，而且对于抑尘剂的长效性及抗冻性的关注度也较低。大多数的路面抑尘剂产品虽具有一定的抑尘性能，但使用后易导致公路的护栏等发生腐蚀，而且由于长效性差、洒水频率高、以及抗冻性差，常导致其无法在北方城市的冬季使用。因此，开发一种有效抑尘时间长、抗冻结性好、尤其是对金属护栏设施腐蚀性低的路用抑尘剂对道路安全和环境美化均具有积极的意义。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，以解决现有技术中抑尘剂长效性差、抗冻性差且对路面金属护栏设备腐蚀性较高的问题；

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供上述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所述的一种低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，其制备原料包括如下重量份的组分：

具体的，所述玉米淀粉发酵液为以玉米淀粉为基质，在α-淀粉酶作用下，经发酵得到的发酵液。

具体的，控制所述的玉米淀粉发酵液中，葡萄糖含量为5-15wt％，残留淀粉含量10-20wt％。

具体的，所述的酒石酸酯溶液为由质量比为70：15：13的水、酒石酸和乙醇胺，于70-80℃经混合反应制得的酒石酸酯溶液。

具体的，所述氯化盐包括氯化钠和/或无水氯化钙。

本发明还公开了一种制备所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂的方法，包括如下步骤：

(1)取配方量的水依次加入配方量的所述氯化盐和N,N,N′,N′-四(β-羟乙基)己二酰胺，充分搅拌溶解至得到透明溶液；

(2)向上述透明溶液中继续加入配方量的所述N,N-二(羟基乙基)椰油酰胺、单油酸甘油酯和丙二醇单乙醚，充分搅拌溶解至得到透明溶液；

(3)向上述透明溶液中继续加入配方量的所述玉米淀粉发酵液和酒石酸酯溶液充分搅拌混匀混合，并加入配方量的所述高分子吸水树脂充分溶解，降温出料，即得所需抑尘剂。

具体的，所述步骤(1)中，还包括将所述水升温至50-70℃的步骤。

具体的，所述步骤(3)中，还包括升温至80-90℃将所述高分子吸水树脂溶解的步骤。

具体的，所述步骤(3)中，还包括制备所述玉米淀粉发酵液的步骤，即将玉米淀粉溶于水，并与α-淀粉酶混合形成发酵基，进行10-16h的发酵，得到葡萄糖含量1-3wt％、残留淀粉量2-4wt％的发酵液；将发酵液经减压脱水浓缩，至发酵液中葡萄糖含量达到5-15wt％、残余淀粉含量达到10-25wt％，备用。

具体的，所述步骤(3)中，还包括制备所述酒石酸酯溶液的步骤，即按照70：15：13的质量比取水、酒石酸和乙醇胺，于70-80℃进行充分混合反应1-3h，即得。

具体的，所述步骤(3)中，所述高分子吸水树脂优选分为3-5批次加入，并且待第1次批溶解后再加入第2批，以此类推至所述高分子吸水树脂全部溶解完成。

本发明所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，以玉米淀粉发酵液、酒石酸酯溶液、N,N,N′,N′-四(β-羟乙基)己二酰胺、氯化盐、N,N-二(羟基乙基)椰油酰胺、单油酸甘油酯、丙二醇单乙醚、高分子吸水树脂为原料进行复配得到。其中，玉米淀粉发酵液中的葡萄糖可以明显降低抑尘剂的冰点，且淀粉可以降低路面摩擦衰减率，提高行车安全性；搭配的单油酸甘油酯、丙二醇单乙醚及氯化盐可以使最终抗冰抑尘剂产品的冰点达到-20℃以下而不结冰，更适合用于北方路面抗冰防冻；酒石酸酯溶液搭配N,N,N′,N′-四(β-羟乙基)己二酰胺，主要是起到防锈及抗碳钢腐蚀的作用，具有高效缓蚀、防锈的效果；而N,N,N′,N′-四(β-羟乙基)己二酰胺由于羟基数量多，与路面结合力好，可以起到防滑及降低路面摩擦衰减率的的作用；而且，N,N-二(羟基乙基)椰油酰胺、单乙酸甘油酯、丙二醇单乙醚、氯化钙、N,N,N′,N′-四(β-羟乙基)己二酰胺及高分子吸水树脂均具有较好的吸水性，N,N-二(羟基乙基)椰油酰胺、单乙酸甘油酯具有低的表面张力和起泡、乳化性能，可以持续吸收空气中的水分而保持路面湿润，增强其抑尘的作用。本发明所述抑尘剂产品可以长时间保留在路面而不易流失，达到长效抗冰抑尘的作用，抗冰抑尘效果出众，且对碳钢制品的腐蚀性能较低。

具体实施方式

本发明下述实施例中：

实施例高分子吸水树脂SAP，购自宜兴汇诚化工科技有限公司，牌号HC-630，目数200-300目；

所述氯化盐包括氯化钠和/或无水氯化钙，纯度均95％以上；

所述玉米淀粉发酵液按照如下步骤制备：按4-7wt％的质量浓度将玉米淀粉溶于水，并加入占玉米淀粉质量0.5％的α-淀粉酶混合形成发酵基，然后加入发酵罐中，在摇床的作用下，进行10-16h的发酵，得到1-3％质量分数的葡萄糖、2-4％质量分数的残留淀粉为主要产物的发酵液，然后将发酵液经过减压脱水浓缩，使发酵液中葡萄糖含量达到5-15％、残余淀粉质量含量10-25％时停止浓缩，即得；

所述酒石酸酯溶液按照如下步骤制备：首先向反应釜中加入70质量份的蒸馏水，升温至70-80℃，然后加入15质量份的酒石酸，搅拌，待全部溶解后，加入13质量份的乙醇胺，充分混合反应1-3h，降温出料即得到酒石酸酯溶液，备用。

实施例1

本实施例所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，其制备原料包括如下组分：

本发明实施例所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照配方先加入蒸馏水，升温至50-70℃，然后依次加入配方量的氯化盐、N,N,N′,N′-四(β-羟乙基)己二酰胺，在60-70℃充分搅拌溶解至得到透明溶液；

(2)向上述透明溶液中继续加入配方量的N,N-二(羟基乙基)椰油酰胺、单油酸甘油酯及丙二醇单乙醚，再搅拌1-2h充分溶解至得到透明溶液；

(3)向上述透明溶液中继续加入制备好的玉米淀粉发酵液及酒石酸酯溶液，充分搅拌混合1-2h，待混合均匀后，分3批加入配方量的高分子吸水树脂，在80-90℃进行搅拌溶解，待第1次批溶解后再加入第2批，待高分子吸水树脂全部溶解完成后，降至室温，出料，即得所需抗冰抑尘剂。

实施例2

本实施例所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，其制备原料包括如下组分：

本发明实施例所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照配方先加入蒸馏水，升温至50-70℃，然后依次加入配方量的氯化盐、N,N,N′,N′-四(β-羟乙基)己二酰胺，在60-70℃充分搅拌溶解至得到透明溶液；

(2)向上述透明溶液中继续加入配方量的N,N-二(羟基乙基)椰油酰胺、单油酸甘油酯及丙二醇单乙醚，再搅拌1-2h充分溶解至得到透明溶液；

(3)向上述透明溶液中继续加入制备好的玉米淀粉发酵液及酒石酸酯溶液，充分搅拌混合1-2h，待混合均匀后，分5批加入配方量的高分子吸水树脂，在80-90℃进行搅拌溶解，待第1次批溶解后再加入第2批，待高分子吸水树脂全部溶解完成后，降至室温，出料，即得所需抗冰抑尘剂。

实施例3

本实施例所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，其制备原料包括如下组分：

本发明实施例所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照配方先加入蒸馏水，升温至50-70℃，然后依次加入配方量的氯化盐、N,N,N′,N′-四(β-羟乙基)己二酰胺，在60-70℃充分搅拌溶解至得到透明溶液；

(2)向上述透明溶液中继续加入配方量的N,N-二(羟基乙基)椰油酰胺、单油酸甘油酯及丙二醇单乙醚，再搅拌1-2h充分溶解至得到透明溶液；

(3)向上述透明溶液中继续加入制备好的玉米淀粉发酵液及酒石酸酯溶液，充分搅拌混合1-2h，待混合均匀后，分4批加入配方量的高分子吸水树脂，在80-90℃进行搅拌溶解，待第1次批溶解后再加入第2批，待高分子吸水树脂全部溶解完成后，降至室温，出料，即得所需抗冰抑尘剂。

实施例4

本实施例所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，其制备原料包括如下组分：

本发明实施例所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照配方先加入蒸馏水，升温至50-70℃，然后依次加入配方量的氯化盐、N,N,N′,N′-四(β-羟乙基)己二酰胺，在60-70℃充分搅拌溶解至得到透明溶液；

(2)向上述透明溶液中继续加入配方量的N,N-二(羟基乙基)椰油酰胺、单油酸甘油酯及丙二醇单乙醚，再搅拌1-2h充分溶解至得到透明溶液；

(3)向上述透明溶液中继续加入制备好的玉米淀粉发酵液及酒石酸酯溶液，充分搅拌混合1-2h，待混合均匀后，分4批加入配方量的高分子吸水树脂，在80-90℃进行搅拌溶解，待第1次批溶解后再加入第2批，待高分子吸水树脂全部溶解完成后，降至室温，出料，即得所需抗冰抑尘剂。

对比例1

本对比例所述抑尘剂的制备原料和方法同实施例4，其区别仅在于，制备原料不含有所述玉米淀粉发酵液。

对比例2

本对比例所述抑尘剂的制备原料和方法同实施例4，其区别仅在于，制备原料不含有所述酒石酸酯溶液。

对比例3

本对比例所述抑尘剂的制备原料和方法同实施例4，其区别仅在于，制备原料不含有所述N,N,N′,N′-四(β-羟乙基)己二酰胺。

对比例4

本对比例所述抑尘剂的制备原料和方法同实施例4，其区别仅在于，制备原料不含有所述N,N-二(羟基乙基)椰油酰胺。

对比例5

本对比例所述抑尘剂的制备原料和方法同实施例4，其区别仅在于，制备原料不含有所述单油酸甘油酯。

对比例6

本对比例所述抑尘剂的制备原料和方法同实施例4，其区别仅在于，制备原料不含有所述丙二醇单乙醚。

对比例7

本对比例所述抑尘剂的制备原料和方法同实施例4，其区别仅在于，制备原料不含有所述高分子吸水树脂。

实验例

分别对上述实施例1-4和对比例1-7中制备得到的抑尘剂进行相应性能检测，具体检测指标包括冰点、碳钢腐蚀率、湿基路面摩擦衰减率、抑尘效果等；其中，依据GB/T23851-2009《道路除冰融雪剂》进行测定，抑尘效果依据T/CAEPI 7-2017《水溶性道路抑尘剂》进行测定。

测定结果见下表1。

表1抑尘剂性能测试结果

从上表数据可以看出，本发明所述抑尘剂产品可以达到长效抗冰抑尘的作用，冰点低，而且长效抑尘效果出众，湿基摩擦衰减较少，且对碳钢制品的腐蚀性能较低，可以较好地用于冬季路面的抗冰抑尘。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，其特征在于，其制备原料包括如下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，其特征在于，所述玉米淀粉发酵液为以玉米淀粉为基质，在α-淀粉酶作用下，经发酵得到的发酵液。

3.根据权利要求2所述的低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，其特征在于，控制所述的玉米淀粉发酵液中，葡萄糖含量为5-15wt％，残留淀粉含量10-20wt％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，其特征在于，所述的酒石酸酯溶液为由质量比为70：15：13的水、酒石酸和乙醇胺，于70-80℃经混合反应制得的酒石酸酯溶液。

5.根据权利要求1-4任一项所述的低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂，其特征在于，所述氯化盐包括氯化钠和/或无水氯化钙。

6.一种制备权利要求1-5任一项所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)取配方量的水依次加入配方量的所述氯化盐和N,N,N′,N′-四(β-羟乙基)己二酰胺，充分搅拌溶解至得到透明溶液；

(2)向上述透明溶液中继续加入配方量的所述N,N-二(羟基乙基)椰油酰胺、单油酸甘油酯和丙二醇单乙醚，充分搅拌溶解至得到透明溶液；

(3)向上述透明溶液中继续加入配方量的所述玉米淀粉发酵液和酒石酸酯溶液充分搅拌混匀混合，并加入配方量的所述高分子吸水树脂充分溶解，降温出料，即得所需抑尘剂。

7.根据权利要求6所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，还包括将所述水升温至50-70℃的步骤。

8.根据权利要求6或7所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，还包括升温至80-90℃将所述高分子吸水树脂溶解的步骤。

9.根据权利要求6-8任一项所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，还包括制备所述玉米淀粉发酵液的步骤，即将玉米淀粉溶于水，并与α-淀粉酶混合形成发酵基，进行10-16h的发酵，得到葡萄糖含量1-3wt％、残留淀粉量2-4wt％的发酵液；将发酵液经减压脱水浓缩，至发酵液中葡萄糖含量达到5-15wt％、残余淀粉含量达到10-25wt％，备用。

10.根据权利要求6-9任一项所述低碳钢腐蚀型路用长效抗冰抑尘剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，还包括制备所述酒石酸酯溶液的步骤，即按照70：15：13的质量比取水、酒石酸和乙醇胺，于70-80℃进行充分混合反应1-3h，即得。