本发明属于扬尘防治的环保
技术领域：
，具体涉及一种防冻抑尘剂及其制备方法与应用。
背景技术：
：抑尘剂，以水作为溶剂或分散体系，喷洒后能够迅速捕捉并将微粒粉尘牢牢吸附，干燥后在粉尘表面固化成膜，起到抑尘、防尘的作用，可以广泛地被用于城市道路、建筑工地、煤炭及矿粉运输、矿物土方储存卸载场等场所。目前，现有的抑尘剂大多是非防冻型的，适合在较高温度的环境条件下使用(例如：春季、夏季等)，而在温度较低的冬季环境条件下使用时，往往容易结冰，不仅会影响抑尘剂的抑尘效果，而且很有可能会因喷洒后结冰而带来道路行驶安全问题，严重限制了抑尘剂在冬季低温环境条件下的应用。中国专利cn108587568a公开了一种道路抑尘剂，包括以下质量百分含量的组分：聚乙烯醇0.1-5％，高分子乳液0.1-5％，乙二醇15-30％，水溶性纤维素0.05-2％，硅酸盐0.05-2％，海藻酸盐0.05-2％，乳化剂0.01-2％，防腐剂0.01-2％，消泡剂0.01-0.5％，余量为水；它是采用乙二醇作为降冰点组分来降低抑尘剂的冰点，能够使抑尘剂原液的冰点达到-16～-14℃，具有较好的防冻效果；然而，因降冰点组分乙二醇等对动物有毒性，人致死剂量约为1.6g/kg，从而导致该抑尘剂产品的安全性相对要差一些，而且因聚乙烯醇在溶解的过程中特别是在冬季低温环境下容易出现少量的团聚，或多或少对产品质量都有一些不好的影响。因此，需要对原先的抑尘剂做进一步改进，开发一种安全性更高、便于生产和运输的新型防冻抑尘剂。技术实现要素：针对上述技术问题，本发明提供了一种安全性更高且便于生产和运输的防冻抑尘剂，同时本发明防冻抑尘剂的防冻性能也更优良。本发明提供技术方案如下：防冻抑尘剂，包括以下质量百分比的组分：降冰点组分2～50％，尿素2～50％，水性聚氨酯树脂0～10％，水溶性纤维素0.05～3％，表面活性剂0.01～2％，防腐剂0.01～2％，消泡剂0.01～0.5％，余量为水；其中，所述降冰点组分选自氯化镁及其水合物、糖类物质、甲酸盐及其水合物中的至少一种。进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，包括以下质量百分比的组分：降冰点组分4.5～35％，尿素3～35％，水性聚氨酯树脂0～10％，水溶性纤维素0.05～3％，表面活性剂0.01～2％，防腐剂0.01～2％，消泡剂0.01～0.5％，余量为水。更进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，包括以下质量百分比的组分：降冰点组分4.5～30％，尿素3～20％，水性聚氨酯树脂0～10％，水溶性纤维素0.05～2％，表面活性剂0.01～2％，防腐剂0.01～2％，消泡剂0.01～0.5％，余量为水。进一步的，上述所述的防冻抑尘剂中，降冰点组分与尿素的质量比为1.1～5：1。更进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，降冰点组分与尿素的质量比为1.4～2：1。再进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，降冰点组分与尿素的质量比为1.4～1.6：1。进一步的，上述所述的防冻抑尘剂中，所述降冰点组分包括糖类物质和甲酸盐及其水合物，糖类物质与甲酸盐及其水合物的质量比为0.05～3：1。更进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，糖类物质与甲酸盐及其水合物的质量比为1～3：1。进一步的，上述所述的防冻抑尘剂中，所述糖类物质选自单糖和/或双糖，所述甲酸盐及其水合物选自甲酸钠、二水甲酸钠、甲酸钾、甲酸钙中的至少一种。更进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，所述单糖选自葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖中的至少一种，所述双糖选自蔗糖、麦芽糖、乳糖、海藻糖中的至少一种。进一步的，上述所述的防冻抑尘剂中，所述水性聚氨酯树脂的固含量为35～60wt％、粘度为200～5000mpa·s。更进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，所述水性聚氨酯树脂的固含量为45～55wt％、粘度为400～2500mpa·s。进一步的，上述所述的防冻抑尘剂中，所述水溶性纤维素选自羟丙基甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素、羧乙基纤维素钠中的至少一种。进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，所述表面活性剂选自阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、非离子表面活性剂中的至少一种。更进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，所述阴离子表面活性剂选自十二烷基磺酸钠、十三烷基磺酸钠、十四烷基磺酸钠、十五烷基磺酸钠、十六烷基磺酸钠、十七烷基磺酸钠、十八烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十三烷基苯磺酸钠、十四烷基苯磺酸钠、十五烷基苯磺酸钠、十六烷基苯磺酸钠、十七烷基苯磺酸钠、十八烷基苯磺酸钠中的至少一种；所述阳离子表面活性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、十三烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十五烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的至少一种。进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，所述防腐剂选自山梨酸及其盐类、苯甲酸及其盐类、脱氢乙酸及其盐类、对羟基苯甲酸酯类、双乙酸钠中的至少一种。进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，所述消泡剂选自矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂、聚醚类消泡剂中的至少一种。进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，上述所述的防冻抑尘剂中，所述防冻抑尘剂的冰点为-40℃～-5℃。更进一步的，上述所述的防冻抑尘剂，所述防冻抑尘剂的冰点为-28℃～-5℃。本发明还提供了上述所述防冻抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：按照配比，取固态组分，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，即得。本发明提供的防冻抑尘剂冰点低，具有优异的抑尘、粘结等性能，为便于生产、运输，防冻抑尘剂原液中水分较少，考虑到使用成本，可将防冻抑尘剂原液加水稀释后使用，稀释后的抑尘剂同样满足性能要求。本发明还提供了上述所述的防冻抑尘剂用于减少和/或抑制由pm2.5、pm10、氮氧化物、总悬浮微粒中至少一种所引起的扬尘。本发明的有益效果是：(1)冰点低，在冬季低温(-5℃)环境下使用，能够保证不会结冰，不会因结冰带来道路行驶安全问题；(2)基本满足标准《t/caepi7-2017水溶性道路抑尘剂》的规定，具有良好的抑尘效果，抑尘效率高，路面摩擦衰减率较小，不会对道路行驶安全产生危害，同时，对植物、动物的毒害影响都很小，安全、环保；(3)满足标准《中国铁道行业标准tb/t3210.1-2009》对固化层厚度的要求，粘结性能优良，能够有效抑制扬尘；(4)喷洒于道路路面干燥后，不会出现因盐渍析出残留的白斑，使用之后的观感好，客户满意度高；(5)便于生产、运输，成本低，非常适合用于城市道路、建筑工地等场所的扬尘污染治理，为改善大气环境和减轻雾霾污染提供一种有效可靠的解决途径。具体实施方式下面通过实施例和对比例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之内。本发明中，未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。水性聚氨酯树脂(购买于烟台万华聚氨酯股份有限公司)：乳白色，固含量(不挥发物含量)49-51wt％，粘度(25℃)500-2000mpa·s。消泡剂(df-568)：矿物油类非离子型消泡剂。实施例1本发明防冻抑尘剂，包括以下质量百分比的组分：葡萄糖24％、尿素16％、水性聚氨酯树脂5％、表面活性剂(十二烷基磺酸钠)1％、羧甲基纤维素钠0.5％、防腐剂(山梨酸钾)0.5％、消泡剂(df-568)0.1％、水余量；制备方法：按上述配比，取葡萄糖、尿素，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，得到浅白色液体，即为防冻抑尘剂原液(fd-1)。实施例2本发明防冻抑尘剂，包括以下质量百分比的组分：葡萄糖30％、尿素15％、表面活性剂(十二烷基磺酸钠)1％、羟丙基甲基纤维素1％、防腐剂(山梨酸钾)0.2％、消泡剂(df-568)0.05％、水余量；制备方法：按上述配比，取葡萄糖、尿素，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，得到无色透明液体，即为防冻抑尘剂原液(fd-2)。实施例3本发明防冻抑尘剂，包括以下质量百分比的组分：六水氯化镁48％、尿素32％、表面活性剂(十二烷基磺酸钠)1％、羟丙基甲基纤维素1％、防腐剂(山梨酸钾)0.2％、消泡剂(df-568)0.05％、水余量；制备方法：按上述配比，取六水氯化镁、尿素，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，得到黄褐色液体，即为防冻抑尘剂原液(fd-3)。实施例4本发明防冻抑尘剂，包括以下质量百分比的组分：葡萄糖20％、尿素18％、二水甲酸钠7％、水性聚氨酯树脂5％、表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)1％、羧甲基纤维素钠0.5％、防腐剂(山梨酸钾)0.5％、消泡剂(df-568)0.1％、水余量；制备方法：按上述配比，取葡萄糖、尿素、二水甲酸钠，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，得到浅白色液体，即为防冻抑尘剂原液(fd-4)。实施例5本发明防冻抑尘剂，包括以下质量百分比的组分：葡萄糖2％、尿素18％、二水甲酸钠25％、水性聚氨酯树脂5％、表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠)1％、羧甲基纤维素钠0.5％、防腐剂(山梨酸钾)0.5％、消泡剂(df-568)0.1％、水余量；制备方法：按上述配比，取葡萄糖、尿素、二水甲酸钠，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，得到浅白色液体，即为防冻抑尘剂原液(fd-5)。实施例6本发明防冻抑尘剂，包括以下质量百分比的组分：尿素18％、二水甲酸钠28％、表面活性剂(十二烷基磺酸钠)1％、羟丙基甲基纤维素1％、防腐剂(山梨酸钾)0.2％、消泡剂(df-568)0.05％、水余量；制备方法：按上述配比，取葡萄糖、尿素、二水甲酸钠，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，得到无色透明液体，即为防冻抑尘剂原液(fd-6)。实施例7本发明防冻抑尘剂，包括以下质量百分比的组分：葡萄糖12％、尿素16％、二水甲酸钠12％、水性聚氨酯树脂5％、表面活性剂(十二烷基磺酸钠)1％、羧甲基纤维素钠0.5％、防腐剂(山梨酸钾)0.5％、消泡剂(df-568)0.1％、水余量；制备方法：按上述配比，取葡萄糖、尿素、二水甲酸钠，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，得到浅白色液体，即为防冻抑尘剂原液(fd-7)。实施例8～10分别用甘露糖、果糖、半乳糖替换实施例7中的葡萄糖，其他条件不变，得到防冻抑尘剂原液(fd-8、fd-9、fd-10)。实施例11本发明防冻抑尘剂，包括以下质量百分比的组分：蔗糖12％、尿素16％、甲酸钾12％、表面活性剂(十二烷基磺酸钠)1％、羧甲基纤维素钠0.5％、防腐剂(山梨酸钾)0.5％、消泡剂(df-568)0.1％、水余量；制备方法：按上述配比，取葡萄糖、尿素、甲酸钾，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，得到无色透明液体，即为防冻抑尘剂原液(fd-11)。实施例12～14分别用麦芽糖、乳糖、海藻糖替换实施例11中的蔗糖，其他条件不变，得到防冻抑尘剂原液(fd-12、fd-13、fd-14)。对比例1对比组合物1，包括以下质量百分比的组分：氯化钙23％、尿素32％、表面活性剂(十二烷基磺酸钠)1％、羟丙基甲基纤维素1％、防腐剂(山梨酸钾)0.2％、消泡剂(df-568)0.05％、水余量；制备方法：按上述配比，取氯化钙、尿素，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，即得对比混合液1。对比例2对比组合物2，包括以下质量百分比的组分：乙二醇30％、尿素32％、表面活性剂(十二烷基磺酸钠)1％、羟丙基甲基纤维素1％、防腐剂(山梨酸钾)0.2％、消泡剂(df-568)0.05％、水余量；制备方法：按上述配比，取丙二醇、尿素，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，即得对比混合液2。对比例3对比组合物3，包括以下质量百分比的组分：二水甲酸钠40％、水性聚氨酯树脂5％、表面活性剂(十二烷基磺酸钠)1％、羧甲基纤维素钠0.5％、防腐剂(山梨酸钾)0.5％、消泡剂(df-568)0.1％、水余量；制备方法：按上述配比，取二水甲酸钠，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，即得对比混合液3。对比例4对比组合物4，包括以下质量百分比的组分：葡萄糖40％、水性聚氨酯树脂5％、表面活性剂(十二烷基磺酸钠)1％、羧甲基纤维素钠0.5％、防腐剂(山梨酸钾)0.5％、消泡剂(df-568)0.1％、水余量；制备方法：按上述配比，取葡萄糖，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，即得对比混合液4。对比例5对比组合物5，包括以下质量百分比的组分：尿素40％、水性聚氨酯树脂5％、表面活性剂(十二烷基磺酸钠)1％、羧甲基纤维素钠0.5％、防腐剂(山梨酸钾)0.5％、消泡剂(df-568)0.1％、水余量；制备方法：按上述配比，取尿素，加入到水中，搅拌溶解，然后加入其它剩余组分，混匀，即得对比混合液5。以下通过试验例，来说明本发明防冻抑尘剂的有益效果。试验例1、冰点测试测试方法：将实施例所得防冻抑尘剂原液以及对比例所得对比混合液，按照1：4(质量比，即1质量份防冻抑尘剂和4质量份水)的稀释比例，加水混匀后，测定冰水混合物的温度(读数稳定1分钟)，即为冰点；测试结果见表1。以北京作为北方城市的代表，北京冬季1月份的平均温度为-5℃～5℃(数据来源自天气网)，因此将抑尘剂的冰点标准设定为低于或等于-5℃是合理的；同时，为了方便运输以及降低运输成本，将抑尘剂原液作为产品且原液按照1：4稀释后给客户使用仍能满足冰点要求也是合理的。表1冰点测试结果项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7冰点/℃-5.4-5.5-5.0-6.5-6.2-6.0-6.4项目实施例8实施例9实施例10实施例11实施例12实施例13实施例14冰点/℃-6.6-6.4-6.5-6.8-6.7-6.8-7.0项目对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5冰点/℃-3.2-4.8-3.8-2.5-2.8选取实施例7所得防冻抑尘剂原液作为代表，分别测试其在不同稀释比例下的冰点数据，结果见表2。表2不同稀释比例下的冰点数据稀释比例原液1：11：21：31：41：6冰点/℃-22.5-14.6-10.5-8.2-6.4-4.0上述结果表明，本发明防冻抑尘剂原液以及稀释液(稀释比例不高于4)，都具有较低的冰点，在冬季低温(-5℃)环境下使用，能够保证不会结冰，不会因结冰带来道路行驶安全问题。试验例2、抑尘性能测试按照中国环境保护产业协会标准《t/caepi7-2017水溶性道路抑尘剂》以及gb/t21605-2008、gb/t21603-2008的规定和要求，对实施例所得防冻抑尘剂原液以及对比例所得对比混合液，与水按照质量比为1:4的稀释比例，加水混匀，然后进行主要性能测试，结果见表3。表3主要性能测试结果上述结果表明，本发明防冻抑尘剂，基本满足标准《t/caepi7-2017水溶性道路抑尘剂》的规定，具有良好的抑尘效果，抑尘效率高，路面摩擦衰减率较小，不会对道路行驶安全产生危害，同时，对植物、动物的毒害影响都很小，安全、环保，非常适合用于城市道路、建筑工地等场所的扬尘污染治理，为改善大气环境和减轻雾霾污染提供一种有效可靠的解决途径。试验例3、粘结性能测试按照《中国铁道行业标准tb/t3210.1-2009》的规定和要求，对实施例所得防冻抑尘剂原液以及对比例所得对比混合液，与水按照质量比为1:4的稀释比例，加水混匀，然后进行粘结性能(固化层厚度)测试，结果见表4。表4粘结性能测试结果项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7固化层厚度/mm10.6410.3210.0010.5810.6010.4610.82项目实施例8实施例9实施例10实施例11实施例12实施例13实施例14固化层厚度/mm10.7810.8010.8210.7410.7610.7210.74项目对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5固化层厚度/mm9.8410.2810.1410.0810.20上述结果表明，本发明防冻抑尘剂，满足标准《中国铁道行业标准tb/t3210.1-2009》对固化层厚度的要求，粘结性能优良，能够有效抑制扬尘。试验例4、实际道路喷洒试验将实施例所得防冻抑尘剂原液以及对比例所得对比混合液，与水按照质量比为1:4的稀释比例，混匀后，喷洒于道路的路面(喷洒量：1升/平方米)，24小时路面干燥后，观察路面上是否起白斑；结果见表5。表5实际道路喷洒试验上述结果表明，本发明防冻抑尘剂(实施例3除外)，喷洒于道路路面干燥后，不会出现因盐渍析出残留的白斑，使用之后的观感好，客户满意度高。综上所述，本发明防冻抑尘剂，抑尘效果好，抑尘效率高，冰点低，防冻性能优良，既能满足道路、建筑工地等易产生扬尘污染场所的冬季抑尘需求，又能有效避免因冬季低温环境结冰而带来的道路行驶安全隐患，而且，喷洒之后路面摩擦衰减率也很小，不会对道路行驶安全产生危害，也不会出现因盐渍析出残留的白斑，使用之后的观感好；同时，本发明防冻抑尘剂，安全、环保，对环境友好，且便于生产、运输，成本低，非常适合用于城市道路、建筑工地等场所的扬尘污染治理，为改善大气环境和减轻雾霾污染提供一种有效可靠的解决途径。当然，本发明还可以有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。当前第1页12