CN111995985B - 用于道路扬尘的保湿型抑尘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路扬尘治理技术领域，涉及用于道路扬尘的保湿型抑尘剂及其制备方法。本发明的用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，由以下质量百分比的原料制备而成：乙酰柠檬酸三丁酯、水性硬脂酸乳液和可溶性淀粉的混合物3.6～8％、粘结剂0.1～10％、保湿剂0.1～5％、表面活性剂0.1～1％、余量为水。本发明提供的道路抑尘剂喷洒在道路上，可形成一层保湿性强的“软膜”，可有效地将地表的小颗粒物凝聚成大颗粒物，以有效防止粉尘的二次扬起，从而达到抑尘的效果。

Description

用于道路扬尘的保湿型抑尘剂及其制备方法
技术领域
本发明属于道路扬尘治理技术领域，涉及用于道路扬尘的保湿型抑尘剂及其制备方法。
背景技术
城市道路和高速公路等路面积攒大量粉尘，车辆行驶过程使路面粉尘持续扩散到大气中，严重污染周围环境，将影响周边居民的正常工作与生活。动态抑尘一直是扬尘治理的难点。现有抑尘剂产品及技术大多使用钙盐、卤化物和醇类作为主要成分。
目前的道路抑尘剂大多存在如下问题：
1、抑尘剂普遍存在的保湿力不强，持久力差的问题；
2、道路抑尘剂在应用中导致道路表面摩擦阻力减小，容易造成安全隐患；
3、道路抑尘剂的生态环保性问题，在应用过程中产生二次污染。
如中国专利CN201410074009.7公开了一种极端条件下的运输道路厚大粉尘抑尘技术，其主要成份为聚丙烯酸钠和丙三醇。该专利中的丙三醇作为主要保湿剂但其含量较低(0.1～0.5％)，须通过人工补充水分来达到保湿的目的，保湿能力有限。
中国专利CN201710092303.4公开了一种道路抑尘剂，其重要成份为分散胶乳、乳液、吸湿保湿剂、吸附剂、防冻剂、润湿剂、填料等，该物质溶解速率慢，且道路中喷洒碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙、硅藻土等填料，干燥后会带来新的扬尘污染隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有道路抑尘剂存在的上述缺陷，本发明提供了用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，本发明还提供了该种抑尘剂的制备方法，达到较好的抑尘效果。
本发明是采用以下的技术方案实现的：
本发明提供了一种用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，由以下质量百分比的原料制备而成：
乙酰柠檬酸三丁酯、水性硬脂酸乳液和可溶性淀粉的混合物3.6～8％、粘结剂0.1～10％、保湿剂0.1～5％、表面活性剂0.1～1％、余量为水。
进一步地，所述乙酰柠檬酸三丁酯、水性硬脂酸乳液和可溶性淀粉的质量比为0.1～0.25:1:0.02～0.75。
进一步地，所述粘结剂为壳聚糖、酪蛋白酸钠中的一种或两种。
进一步地，所述壳聚糖的粘度为0.7～1Pa·s的工业级产品，粘度测试标准为壳聚糖质量百分数1％，20℃；酪蛋白酸钠的粘度为200～3000mPa.s的工业级产品，粘度测试标准为酪蛋白酸钠质量百分数15％，20℃。
进一步地，所述保湿剂为甘油聚氧乙烯醚、海藻生物糖胶中的一种或两种。
进一步地，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧烷基醚。
本发明还提供上述用于道路扬尘的保湿型抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照质量百分含量称取各原料，将水分为A、B、C三部分，A加热至70～90℃，B、C均加热至40～50℃；其中，A:B:C的质量比为1:0.5～1:0.5～1；
(2)将粘结剂与A部分水混合，在转速100～300rpm/min下保温搅拌30～40min后，冷却到室温，得到水溶液a；
(3)乙酰柠檬酸三丁酯与B部分水混合，依次添加水性硬脂酸乳液、可溶性淀粉，转速100～300rpm/min下保温搅拌30～40min后，加入表面活性剂，得到水溶液b；
(4)将表面活性剂和保湿剂与C部分水混合，转速100～300rpm/min下保温搅拌30～40min后，加入表面活性剂，得到水溶液c；
(5)转速100～150rpm/min下混合水溶液a、b、c，超声震荡8～12min，冷却至常温，即得成品。
本发明的有益效果是：
本发明提供的道路抑尘剂喷洒在道路上，可形成一层保湿性强的“软膜”，可有效地将地表的小颗粒物凝聚成大颗粒物，以有效防止粉尘的二次扬起，从而达到抑尘的效果。
可溶性淀粉本身具有一定的成膜性，但并不稳定；水性硬脂酸乳液具有疏水性能，在淀粉溶液中无法均匀分散。乙酰柠檬酸三丁酯作为一种优良的增塑剂和稳定剂，溶于淀粉溶液后，可以通过氢键与淀粉分子结合，使淀粉分子成膜后性能更加稳定，同时使硬脂酸乳液在淀粉膜中均匀分散，成膜后可以形成脂质-淀粉膜基质网状结构，具有良好的成膜性和防水性。
脂肪醇聚氧烷基醚作为一种非离子表面活性剂具有助渗的功能。
对于扬尘量较多的道路，抑尘剂须具有一定的保湿性能和粘结性能，才能有效减少碾压带来的影响。本发明中添加了同时具有吸湿性能的甘油聚氧乙烯醚、海藻生物糖胶具有粘结性能的壳聚糖、酪蛋白酸钠作为粘结剂，能够有效的增强小颗粒物增长为大颗粒物后的持续时间和保湿性能。且这些成份多为天然大分子材料，可生物降解，将对环境的影响小。
具体实施方式
为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，对本发明作进一步详细说明。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本实施例中，壳聚糖为粘度(1％，20℃)为0.7～1Pa·s的工业级产品，酪蛋白酸钠为粘度(15％，20℃)为200～3000mPa.s的工业级产品。
海藻生物糖胶是指从褐藻类(墨角藻、泡叶藻、艾森藻、鼠尾藻)提取的生物多聚糖。
水性硬脂酸乳液购自洛阳彤润信息科技有限公司，货号tongrun-11，CAS号57-11-4。
一、抑尘剂的制备
实施例1
一种用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：
混合水溶液，其中乙酰柠檬酸三丁酯为0.5％，水性硬脂酸乳液为3％，可溶性淀粉为0.1％；
粘结剂壳聚糖：0.1％；
保湿剂海藻生物糖胶：0.1％；
表面活性剂脂肪醇聚氧烷基醚：0.1％。
上述抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照质量百分含量称取各原料，将水分为A、B、C三部分，A加热至70℃，B、C均加热至40℃；其中，A:B:C的质量比为1:1:1；
(2)将壳聚糖与A部分水混合，在转速100rpm/min下保温搅拌30min后，冷却到室温，得到水溶液a；
(3)乙酰柠檬酸三丁酯与B部分水混合，依次添加水性硬脂酸乳液、可溶性淀粉，转速100rpm/min下保温搅拌30min后，得到水溶液b；
(4)将脂肪醇聚氧烷基醚和海藻生物糖胶与C部分水混合，转速100rpm/min下保温搅拌30min后，加入表面活性剂，得到水溶液c；
(5)转速100rpm/min下混合水溶液a、b、c，超声震荡8min，直至冷却至常温，即得成品。
实施例2
一种用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：
混合水溶液，其中乙酰柠檬酸三丁酯为1％，水性硬脂酸乳液为4％，可溶性淀粉为3％；
粘结剂酪蛋白酸钠：10％；
保湿剂甘油聚氧乙烯醚：5％；
表面活性剂脂肪醇聚氧烷基醚：1％。
上述抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照质量百分含量称取各原料，将水分为A、B、C三部分，A加热至90℃，B、C均加热至50℃；其中，A:B:C的质量比为1:0.5:0.5；
(2)将酪蛋白酸钠与A部分水混合，在转速300rpm/min下保温搅拌40min后，冷却到室温，得到水溶液a；
(3)乙酰柠檬酸三丁酯与B部分水混合，依次添加水性硬脂酸乳液、可溶性淀粉，转速300rpm/min下保温搅拌40min后，得到水溶液b；
(4)将脂肪醇聚氧烷基醚和甘油聚氧乙烯醚与C部分水混合，转速300rpm/min下保温搅拌40min后，加入表面活性剂，得到水溶液c；
(5)转速150rpm/min下混合水溶液a、b、c，超声震荡12min,直至冷却至常温，即得成品。
实施例3
一种用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：
混合水溶液，其中乙酰柠檬酸三丁酯为0.5％，水性硬脂酸乳液为3％，可溶性淀粉为0.1％；
粘结剂酪蛋白酸钠：0.1％；
保湿剂海藻生物糖胶：0.1％、甘油聚氧乙烯醚：0.1％；
表面活性剂脂肪醇聚氧烷基醚：0.1％。
上述抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照质量百分含量称取各原料，将水分为A、B、C三部分，A加热至80℃，B、C均加热至45℃；其中，A:B:C的质量比为1:1:1；
(2)将壳聚糖与A部分水混合，在转速200rpm/min下保温搅拌30min后，冷却到室温，得到水溶液a；
(3)乙酰柠檬酸三丁酯与B部分水混合，依次添加水性硬脂酸乳液、可溶性淀粉，转速200rpm/min下保温搅拌30min后，得到水溶液b；
(4)将脂肪醇聚氧烷基醚、甘油聚氧乙烯醚和海藻生物糖胶与C部分水混合，转速150rpm/min下保温搅拌30min后，加入表面活性剂，得到水溶液c；
(5)转速100rpm/min下混合水溶液a、b、c，超声震荡8min，直至冷却至常温，即得成品。
对比例1
一种用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：
与实施例1相比，不含有水性硬脂酸乳液的混合水溶液，其中乙酰柠檬酸三丁酯为0.5％，可溶性淀粉为0.1％；
粘结剂壳聚糖：0.1％；
保湿剂海藻生物糖胶：0.1％；
表面活性剂脂肪醇聚氧烷基醚：0.1％。
制备方法同实施例1。
对比例2
一种用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：
与实施例1相比，不含有可溶性淀粉的混合水溶液，其中乙酰柠檬酸三丁酯为0.5％，水性硬脂酸乳液为3％；
粘结剂壳聚糖：0.1％；
保湿剂海藻生物糖胶：0.1％；
表面活性剂脂肪醇聚氧烷基醚：0.1％。
制备方法同实施例1。
对比例3
一种用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：
与实施例1相比，不含有粘结剂的混合水溶液，其中乙酰柠檬酸三丁酯为0.5％，水性硬脂酸乳液为3％，可溶性淀粉为0.1％；
保湿剂海藻生物糖胶：0.1％。
表面活性剂脂肪醇聚氧烷基醚：0.1％。
制备方法同实施例1。
对比例4
一种用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：
与实施例1相比，不含有表面活性剂的混合水溶液，其中乙酰柠檬酸三丁酯为0.5％，水性硬脂酸乳液为3％，可溶性淀粉为0.1％；
粘结剂壳聚糖：0.1％；
保湿剂海藻生物糖胶：0.1％。
制备方法同实施例1。
二、抑尘剂的性能测试
对实施例1～3和对比例制备的抑尘剂进行性能测试，抑尘性能参照《铁路煤炭运输抑尘技术条件第1部分：抑尘剂》(TB/T 3201.1)中风蚀实验的方法测定；保湿性能参照《化工产品中水分测定的通用方法干燥减量法》(GB/T 6284)测定。测试结果见表1。
表1.抑尘剂的性能测试对照表
Figure BDA0002675838190000061
从表1可以看出，在权力要求范围内的实施例1、实施例2、实施例3抑尘效率均在95％以上，保湿率均在90％以上，抑尘效果良好。抑尘性能就是指的抑尘效率，抑尘效率越高，能维持的抑尘时间也越长。对比例1中未加水性硬脂酸乳液，抑尘剂成膜后疏水性能降低，所以保湿率和抑尘效率显著减小。而实施例中加入硬脂酸形成的网状结构，是可以加强疏水性能的，成膜后能防止水分的蒸发，所以保湿性能更好。对比例2中未加可溶性淀粉，抑尘剂成膜性能降低，故抑尘效果显著减小。对比例3中未加粘结剂，成品粘度显著减小，不利于粉尘的粘结，故抑尘效率和保湿性能显著减小；对比例4中未加表面活性剂，影响了抑尘剂的渗透性和保湿性，在抑尘剂干燥成膜后形成的保护膜与粉尘表面的贴合度降低，影响了粉尘的抑尘性能，故抑尘效率和抑尘性能显著减小。
当然，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，其特征在于，由以下质量百分比的原料制备而成：
乙酰柠檬酸三丁酯、水性硬脂酸乳液和可溶性淀粉的混合物3.6～8％、粘结剂0.1～10％、保湿剂0.1～5％、表面活性剂0.1～1％、余量为水；
乙酰柠檬酸三丁酯、水性硬脂酸乳液和可溶性淀粉的质量比为0.1～0.25:1:0.03～0.75。
2.根据权利要求1所述的用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，其特征在于，所述粘结剂为壳聚糖、酪蛋白酸钠中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述的用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，其特征在于，所述壳聚糖的粘度为0.7～1Pa·s的工业级产品，粘度测试标准为壳聚糖质量百分数1％，20℃；酪蛋白酸钠的粘度为200～3000mPa.s的工业级产品，粘度测试标准为酪蛋白酸钠质量百分数15％，20℃。
4.根据权利要求1所述的用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，其特征在于，所述保湿剂为甘油聚氧乙烯醚、海藻生物糖胶中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的用于道路扬尘的保湿型抑尘剂，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧烷基醚。
6.一种权利要求1-5任一项所述的用于道路扬尘的保湿型抑尘剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照质量百分含量称取各原料，将水分为A、B、C三部分，A加热至70～90℃，B、C均加热至40～50℃；其中，A:B:C的质量比为1:0.5～1:0.5～1；
(2)将粘结剂与A部分水混合，在转速100～300rpm/min下保温搅拌30～40min后，冷却到室温，得到水溶液a；
(3)乙酰柠檬酸三丁酯与B部分水混合，依次添加水性硬脂酸乳液、可溶性淀粉，转速100～300rpm/min下保温搅拌30～40min后，加入表面活性剂，得到水溶液b；
(4)将表面活性剂和保湿剂与C部分水混合，转速100～300rpm/min下保温搅拌30～40min后，加入表面活性剂，得到水溶液c；
(5)转速100～150rpm/min下混合水溶液a、b、c，超声震荡8～12min，冷却至常温，即得成品。
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