CN114479764B - 一种聚羧酸系高效抑尘剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚羧酸系高效抑尘剂,原料包括聚羧酸共聚物、润湿剂和防腐剂。本发明抑尘剂产品与粉尘混合之后的抗压缩强度高,抑尘持久性强,对于路面土层较厚的情况抑尘效果尤为明显,有效防止二次起尘。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料及外加剂领域,具体的,涉及一种聚羧酸系高效抑尘剂及其制备方法与应用。
背景技术
近年来,我国的环保政策愈加严格,对于可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)为重要特征之一的区域性大气污染问题管控日益突出。控制粉尘问题已经成为当下我国环境治理中一项亟待解决的课题。
传统的抑制粉尘的方法大都采用洒水抑尘或覆盖抑尘。洒水抑尘效果不错但水蒸发速度快,必须持续洒水作业,造成大量水资源浪费,对于大型的矿场、堆灰场或煤场等,相较于蒸发速度和渣土的吸收速度极快,则需要洒水的次数更为频繁。一般采用防尘网的方式进行表面料堆抑尘,此种抑尘方式在短时间应急可行,但覆盖防尘在长期日晒的情况下,其老化破碎后会对环境产生二次污染,综合成本计算较高。而在大型城市环境中,机动车及交通污染是大气污染尤其是PM2.5污染的贡献因素之一,传统的降尘方法是在道路、工地等场所定期用洒水车洒水,但通常情况下,水的表面张力较高,另外细小的粉尘微粒所带的静电荷与水雾颗粒所带的电荷性质相同,它们之间相互排斥,因此微细粉尘、疏水性粉尘不易被水迅速、有效地润湿。
CN106947432A公开了公开了一种道路抑尘剂,所述道路抑尘剂由以下重量百分比的组分构成:顺丁烯二酸二仲辛酯磺酸钠5~10%、甘油88~93%、羧甲基纤维素0.5~2%、聚丙烯酰胺0.1~0.3%,其余组分为配置用水,其以聚丙烯酰胺为主要有效物质,与其它物质的配伍只是通过简单的混合,由于各物质的粘度较大,混合较为困难,效果较差。CN106634843A公开了一种保湿型多用途防尘抑尘剂,该防尘抑尘剂由以下按照质量份的原料组成:聚乙烯醇15-20份、硅酸钠8-10份、氟硅酸镁8-10份、羟丙基甲基纤维素10-15份、十二烷基硫酸钠1.5-2份、醇酯十二0.8-1份、过硫酸铵或过硫酸钾0.5-1份、乙二醇0.5-1份、丙三醇2-3份、聚丙烯酰胺2-3份、去离子水45-50份,CN105907372A公开了一种磁性降解型抑尘剂,由以下组份按重量百分比组成:天然乳胶:0.1-0.6%,天然植物纤维:0-0.2%,丙三醇:0.2-0.85%,表面活性剂:0.05-0.2%,磁性纳米颗粒:0.2-1%,余量由水补齐,其描述的制备方法中,将多种物质进行搅拌、加热混合,可以得到均匀的产品,但是物质之间并没有反应过程,实际操作对于产品的附加值较小,经济效益较差。CN105694815A利用丙烯酸乳液的反应产物作为抑尘材料,需要较高频率的搅拌,而且与丙烯酰胺体系比较来看,经济性与抑尘效果都有所差距。
目前市场上使用的化学抑尘剂,并取得了一定的效果,但这些传统抑尘剂大部分是固体粉末,需要在现场进行搅拌稀释,在使用过程中降低了喷洒效率,并且传统的抑尘剂保水能力差并且存在结壳慢、有效渗透率和有效抑尘周期短的问题。
因此,开展道路及其他矿场等场景的粉尘治理工作、不断研发新的抑尘产品显得十分必要。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明提供了一种聚羧酸系高效抑尘剂,并提供其制备方法与应用,本发明主要技术路线为:采用聚羧酸减水剂合成手段合成一种聚羧酸高效抑尘剂母液,加以复配湿润剂、防腐剂混合而成聚羧酸系高效抑尘剂,所得抑尘剂产品与粉尘混合之后的抗压缩强度高,抑尘持久性强,对于路面土层较厚的情况抑尘效果尤为明显,有效防止二次起尘。
具体的,本发明聚羧酸系高效抑尘剂,按质量份数计,包括聚羧酸共聚物65-80份、润湿剂10-20份、防腐剂0.5-1份。
优选的,本发明所述聚羧酸共聚物为现有技术中记载的聚羧酸类共聚母液,更优选的,所述聚羧酸共聚物采用聚氧乙烯醚为主体,添加小单体,在引发剂、链转移剂作用下进行聚合制得。
优选的,所述聚羧酸共聚物原料组成为:聚氧乙烯醚大单体340-360份,双氧水1-1.5份,丙烯酸3-5份,水300-350份,A料80-85份,B料80-95份,工业碱液10-15份。
优选的,所述聚氧乙烯醚大单体为TPEG-2400,所述双氧水为质量百分比27.5%的工业级双氧水。
优选的,所述A料由丙烯酸甲酯2-3份,丙烯酸20-25份,水50-60份组成,所述B料由还原剂1-1.5份,链转移剂0.5-1份和水80-95份组成。
优选的,所述还原剂为VC,所述链转移剂为巯基乙酸、巯基丙酸的至少一种。
优选的,所述水为去离子水。
优选的,所述聚羧酸共聚物制备方法为:
第一次加料:在反应釜中投入聚氧乙烯醚大单体、双氧水、丙烯酸和水,持续搅拌至溶液无明显块状和片状物料;
第二次加料:在第一次加料搅拌完成后,开始滴加A料、B料,其中A料在2.5-3h内匀速滴加,B料在2-2.5h内匀速滴加,滴加完毕后,恒温老化0.5-2h,加入工业碱液调节pH值至7±1,根据固含量要求进行补水,降温、出料,即得聚羧酸共聚物。
优选的,所述聚羧酸共聚物为质量分数40%的聚羧酸母液。
本发明采用聚羧酸合成使用聚氧乙烯醚大单体为主体,配合制备聚羧酸的小单体,包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸等,在引发剂、链转移剂的作用下进行共聚合,形成目标产物,辅以湿润剂在高速搅拌混合而成,湿润剂由月桂酰胺丙基甜菜碱、木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、十六烷基三甲基氯化铵、羧甲基淀粉、十二烷基苯磺酸钠中的一种或者多种,并加以微量防腐剂按任意配比混合组成。
聚羧酸共聚物在本发明抑尘剂中,主要作用起到支撑和扩散作用,聚羧酸分子上的羧基官能团本身带有负电荷,与泥土中含有大量的钙、钾、钠等离子结合后起到“锚”的作用,使得聚羧酸分子能够紧密地吸附在泥土颗粒表面。在存在自由水的环境里,聚羧酸分子的侧链优先与泥土进行紧密结合,结合力度较大,并且能够形成一定的空间位阻效果,同时给湿润剂的浸润提供有效通道,能够深入泥土更深层次,保证了抑尘剂与土层的深度结合,湿润剂的存在延长了自由水的在泥土中存在时间,当自由水失去后能够有效使泥土进行结合板结,形成较高的抗压缩强度。
优选的,所述润湿剂包括月桂酰胺丙基甜菜碱、木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、十六烷基三甲基氯化铵、羧甲基淀粉、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种。
更优选的,所述润湿剂包括聚乙烯醇,即润湿剂中必须含有聚乙烯醇,更优选的,所述聚乙烯醇数均分子量为8-15万,醇解度为86-89%或98-99%。
优选的,所述润湿剂由聚乙烯醇和羧甲基淀粉组成。
本发明还涉及聚羧酸系高效抑尘剂的制备方法,包括如下步骤:将各原料添加到高速剪切机中进行高速搅拌均匀。
优选的,所述高速搅拌包括叶片的自转和公转,自转转速为1500转/分,公转转速为900转/分,搅拌时间为20mi n。
本发明还涉及聚羧酸系高效抑尘剂的应用,其特征在于,将抑尘剂按照1-5:50的质量比进行稀释后使用。
优选的,本发明聚羧酸系高效抑尘剂可用于道路、矿山、矿场等抑尘工程。
本发明采用聚羧酸共聚物合成手段复配以其他湿润剂配制而成,减少了二次复配的繁琐性,由于目前市场主流抑尘剂还是粉体抑尘剂,其主要采用粉体添加循环装置进行循环使用,且目前市面上液体抑尘剂价格偏高,本发明通过对大宗原材料聚羧酸共聚物的改性,成本较低,抑尘持久性强,尘土抗压缩强度高,渗透性极强。
附图说明
图1聚羧酸共聚物空间位阻示意图
图2空间位阻通道示意图
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明进行进一步阐述,实施例中所用原料均为市售,实验方法根据T/CAEPI 7-2017《水溶性道路抑尘剂》标准。
实施例中聚羧酸共聚物原料组成为:聚氧乙烯醚大单体350份,双氧水1.2份,丙烯酸5份,水330份,A料82份,B料91份,工业碱液12份。其中,聚氧乙烯醚大单体为TPEG-2400,所述双氧水为质量百分比27.5%的工业级双氧水,所述A料由丙烯酸甲酯2份,丙烯酸24份,水56份组成,所述B料由还原剂1.5份,链转移剂0.7份和水89份组成,还原剂为VC,所述链转移剂为巯基乙酸。防腐剂选用异噻唑类防腐剂。
实施例1
聚羧酸系高效抑尘剂,由聚羧酸共聚物70份、聚乙烯醇10份、羧甲基淀粉10份、防腐剂0.8份组成。将抑尘剂与水按质量比1:9进行稀释后进行抑尘效果测试。
实施例2
聚羧酸系高效抑尘剂,由聚羧酸共聚物70份、十二烷基硫酸钠10份、羧甲基淀粉10份、防腐剂0.8份组成。将抑尘剂与水按质量比1:9进行稀释后进行抑尘效果测试。
实施例3
聚羧酸系高效抑尘剂,由聚羧酸共聚物70份、聚乙烯醇10份、十二烷基硫酸钠10份、防腐剂0.8份组成。将抑尘剂与水按质量比1:9进行稀释后进行抑尘效果测试。
根据T/CAEPI 7-2017《水溶性道路抑尘剂》标准,性能测试结果如下:
Claims (5)
1.一种聚羧酸系高效抑尘剂,其特征在于,按质量份数计,包括聚羧酸共聚物65-80份、润湿剂10-20份、防腐剂0.5-1份;
所述聚羧酸共聚物原料组成为:聚氧乙烯醚大单体340-360份,双氧水1-1.5份,丙烯酸3-5份,水300-350份,A料80-85份,B料80-95份,工业碱液10-15份;
所述A料由丙烯酸甲酯2-3份,丙烯酸20-25份,水50-60份组成,所述B料由还原剂1-1.5份,链转移剂0.5-1份和水80-95份组成;
所述聚羧酸共聚物制备方法为:
第一次加料:在反应釜中投入聚氧乙烯醚大单体、双氧水、丙烯酸和水,持续搅拌至溶液无明显块状和片状物料;
第二次加料:在第一次加料搅拌完成后,开始滴加A料、B料,其中A料在2.5-3h内匀速滴加,B料在2-2.5h内匀速滴加,滴加完毕后,恒温老化0.5-2h,加入工业碱液调节pH值至7±1,根据固含量要求进行补水,降温、出料,即得聚羧酸共聚物;
所述润湿剂包括月桂酰胺丙基甜菜碱、木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、十六烷基三甲基氯化铵、羧甲基淀粉、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种;
所述聚氧乙烯醚大单体为TPEG-2400。
2.根据权利要求1所述的聚羧酸系高效抑尘剂,其特征在于,所述润湿剂包括聚乙烯醇,所述聚乙烯醇数均分子量为8-15万,醇解度为86-89%或98-99%。
3.根据权利要求2所述的聚羧酸系高效抑尘剂,其特征在于,所述润湿剂由聚乙烯醇和羧甲基淀粉组成。
4.根据权利要求1-3任一项所述的聚羧酸系高效抑尘剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将各原料添加到高速剪切机中进行高速搅拌均匀。
5.根据权利要求1-3任一项所述的聚羧酸系高效抑尘剂的应用,其特征在于,将抑尘剂与水按照1-5:50的质量比进行稀释后使用。
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