环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂及其制备方法与流程

[0001]
本发明涉及环保领域，具体涉及一种应用于煤炭露天开采和储放过程中的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂及其制备方法。


背景技术：

[0002]
煤炭在露天开采和储放过程中，在风力作用下极易形成大量的煤尘扬尘，由于其粒径小，悬浮在空气中不易掉落，成为了大气污染源之一，也造成了煤炭资源的浪费。细小的煤尘极易被人体吸入，而长期处于煤尘环境的职工也容易引起尘肺病等职业病；沉降在建筑、植物和水源中的煤尘，不仅影响了周边生态环境，还会形成煤污水污染周边水土严重污染环境。目前，主要的防尘措施是洒水、覆盖防尘网和喷洒湿润型、吸湿保水型抑尘剂，但洒水的有效抑尘时间短，需要大量的水，造成水资源浪费；防尘网无法防止细小的粉尘飞扬，太阳照射下易老化，且不易回收，造成二次污染；湿润型、吸湿保水型抑尘剂的有效抑尘时间虽然延长了一些，但是会对环境造成污染。


技术实现要素：

[0003]
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂及其制备方法，其表干后形成柔性的致密软膜，可隔绝空气，具有优良的抑尘性能，使用方便，与水任意比例混溶，且无毒无污染，对环境无害。
[0004]
本发明的的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂，抑尘剂原料按重量份包括以下组分：15-25份苯乙烯、18-25份丙烯酸丁酯、1-3份丙烯酸、2-9份甲基丙烯酸甲酯、0.5-1份十二烷基硫酸钠、1-2份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、0.5-1份引发剂、0.2-1 份ph缓冲剂、40-60份去离子水；
[0005]
进一步，抑尘剂原料按重量份包括以下组分：20份苯乙烯、22份丙烯酸丁酯、 2份丙烯酸、5份甲基丙烯酸甲酯、0.7份十二烷基硫酸钠、1.6份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、0.7份引发剂、0.7份ph缓冲剂、50份去离子水；
[0006]
进一步，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种；
[0007]
进一步，所述ph缓冲剂为碳酸氢钠、氨水和氢氧化钠中的至少一种。
[0008]
本发明还公开一种环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009]
a.将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10与去离子水混合均匀，室温下搅拌乳化后得到预乳化液；
[0010]
b.将预乳化液、离子水、引发剂、ph缓冲剂混合后加热制得种子溶液；
[0011]
c.将引发剂和预乳化液混合均匀后逐滴加入到步骤b种子溶液中，先后经加热和降温处理后调节ph至7-8，最后过滤制得环保水溶性高分子抑尘剂；
[0012]
进一步，步骤a中，乳化时间为30-50min；
[0013]
进一步，步骤b中，预乳化液的用量为预乳化液总重量的15-25％；
[0014]
进一步，步骤b中，加热温度为75-85℃，反应10-20min；
[0015]
进一步，步骤b中，步骤c中，将引发剂和预乳化液混合均匀后逐滴加入到步骤b种子溶液中并在2-4h内滴加完成，先加热至温度80-90℃反应1-2h，再降温至温度为40-50℃。
[0016]
本发明的有益效果：本发明的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂及其制备方法，其表干后形成柔性致密软膜，可隔绝空气，具有优良的抑尘性能，抑尘率可达到98.2％以上，抗风蚀、抗雨水冲蚀性好，使用方便，可与水任意比例混溶，成本低，且无毒无污染，对环境无害，能够有效的降低并减少物料损耗。
附图说明
[0017]
图1为喷洒水的抑尘效果图；
[0018]
图2为喷洒本发明的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂的效果图；
[0019]
图3为喷洒水和喷洒本发明的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂的风蚀率。
具体实施方式
[0020]
本实施例的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂，抑尘剂原料按重量份包括以下组分：15-25份苯乙烯、18-25份丙烯酸丁酯、1-3份丙烯酸、2-9份甲基丙烯酸甲酯、0.5-1份十二烷基硫酸钠、1-2份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、0.5-1份引发剂、0.2-1 份ph缓冲剂、40-60份去离子水；通过分子间的交联度会形成网状结构，分子间的各种离子基团与离子之间产生较强的亲合力，通过捕捉、吸附、团聚粉尘微粒，将其紧锁于网状结构之内，起到湿润、粘接、凝结、吸湿、防尘、防浸蚀和抗冲刷的作用。抑尘剂具有良好的成膜特性，其表干后形成柔性致密软膜。其中，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯为主单体，丙烯酸为功能单体，主要起决定抑尘剂基本性能的作用；聚氧乙烯辛基苯酚醚-10和十二烷基硫酸钠为复合乳化剂，主要起乳化作用；引发剂主要起引发聚合反应的作用；ph缓冲剂主要起调节聚合反应液的 ph作用。
[0021]
本实施例中，抑尘剂原料按重量份包括以下组分：20份苯乙烯、22份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸、5份甲基丙烯酸甲酯、0.7份十二烷基硫酸钠、1.6份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、0.7份引发剂、0.7份ph缓冲剂、50份去离子水；为优选实施例。
[0022]
本实施例中，所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种；所述ph缓冲剂为碳酸氢钠、氨水和氢氧化钠中的至少一种。
[0023]
本发明还公开一种环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：
[0024]
a.将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10与去离子水混合均匀，室温下搅拌乳化后得到预乳化液；
[0025]
b.将预乳化液、离子水、引发剂、ph缓冲剂混合后加热制得种子溶液；
[0026]
c.将引发剂和预乳化液混合均匀后逐滴加入到步骤b种子溶液中，先后经加热和降温处理后调节ph至7-8，最后过滤制得环保水溶性高分子抑尘剂；制备方法简单，易操作。
[0027]
本实施例中，步骤a中，乳化时间为30-50min；步骤b中，预乳化液的用量为预乳化液总重量的15-25％；加热温度为75-85℃，反应10-20min；步骤b中，步骤c中，将引发剂和预乳化液(剩余预乳化液)混合均匀后逐滴加入到步骤b种子溶液中并在2-4h内滴加完成，先
加热至温度80-90℃反应1-2h，再降温至温度为40-50℃。
[0028]
实施例一
[0029]
本实施例的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂，抑尘剂原料按重量份包括以下组分：15份苯乙烯、18份丙烯酸丁酯、1份丙烯酸、2份甲基丙烯酸甲酯、0.5份十二烷基硫酸钠、1份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、0.5份引发剂、0.2份ph缓冲剂、 40份去离子水。
[0030]
其制备方法为：
[0031]
a.将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10与去离子水混合均匀，室温下搅拌乳化30min后得到预乳化液；
[0032]
b.将总量15％的预乳化液、离子水、引发剂、ph缓冲剂混合后加热至温度为75℃反应10min，制得种子溶液；
[0033]
c.将引发剂和剩余预乳化液混合均匀后逐滴加入到步骤b种子溶液中并在2h 内滴加完成，先加热至温度80℃反应1h，再降温至温度为40℃，然后调节ph至7，最后过滤制得环保水溶性高分子抑尘剂。
[0034]
实施例二
[0035]
本实施例的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂，抑尘剂原料按重量份包括以下组分：25份苯乙烯、25份丙烯酸丁酯、3份丙烯酸、9份甲基丙烯酸甲酯、1份十二烷基硫酸钠、2份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、1份引发剂、1份ph缓冲剂、60份去离子水。
[0036]
其制备方法为：
[0037]
a.将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10与去离子水混合均匀，室温下搅拌乳化50min后得到预乳化液；
[0038]
b.将总量25％的预乳化液、离子水、引发剂、ph缓冲剂混合后加热至温度为85℃反应20min，制得种子溶液；
[0039]
c.将引发剂和剩余预乳化液混合均匀后逐滴加入到步骤b种子溶液中并在4h 内滴加完成，先加热至温度90℃反应2h，再降温至温度为50℃，然后调节ph至8，最后过滤制得环保水溶性高分子抑尘剂。
[0040]
实施例三
[0041]
本实施例的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂，抑尘剂原料按重量份包括以下组分：15份苯乙烯、25份丙烯酸丁酯、1份丙烯酸、9份甲基丙烯酸甲酯、0.5份十二烷基硫酸钠、2份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、0.5份引发剂、1份ph缓冲剂、40 份去离子水。
[0042]
其制备方法为：
[0043]
a.将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10与去离子水混合均匀，室温下搅拌乳化30min后得到预乳化液；
[0044]
b.将总量25％的预乳化液、离子水、引发剂、ph缓冲剂混合后加热至温度为75℃反应20min，制得种子溶液；
[0045]
c.将引发剂和剩余预乳化液混合均匀后逐滴加入到步骤b种子溶液中并在2h 内滴加完成，先加热至温度90℃反应1h，再降温至温度为50℃，然后调节ph至7，最后过滤制得环保水溶性高分子抑尘剂。
[0046]
实施例四
[0047]
本实施例的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂，抑尘剂原料按重量份包括以下组
分：25份苯乙烯、18份丙烯酸丁酯、3份丙烯酸、2份甲基丙烯酸甲酯、1份十二烷基硫酸钠、1份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、1份引发剂、0.2份ph缓冲剂、60份去离子水。
[0048]
其制备方法为：
[0049]
a.将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10与去离子水混合均匀，室温下搅拌乳化30min后得到预乳化液；
[0050]
b.将总量25％的预乳化液、离子水、引发剂、ph缓冲剂混合后加热至温度为75℃反应10min，制得种子溶液；
[0051]
c.将引发剂和剩余预乳化液混合均匀后逐滴加入到步骤b种子溶液中并在4h 内滴加完成，先加热至温度80℃反应1-2h，再降温至温度为50℃，然后调节ph至 7，最后过滤制得环保水溶性高分子抑尘剂。
[0052]
实施例五
[0053]
本实施例的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂，抑尘剂原料按重量份包括以下组分：20份苯乙烯、18份丙烯酸丁酯、3份丙烯酸、7份甲基丙烯酸甲酯、0.5份十二烷基硫酸钠、2份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、0.7份引发剂、0.4份ph缓冲剂、 57份去离子水。
[0054]
其制备方法为：
[0055]
a.将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10与去离子水混合均匀，室温下搅拌乳化35min后得到预乳化液；
[0056]
b.将总量18％的预乳化液、离子水、引发剂、ph缓冲剂混合后加热至温度为80℃反应12min，制得种子溶液；
[0057]
c.将引发剂和剩余预乳化液混合均匀后逐滴加入到步骤b种子溶液中并在2h 内滴加完成，先加热至温度82℃反应1.5h，再降温至温度为47℃，然后调节ph至 8，最后过滤制得环保水溶性高分子抑尘剂。
[0058]
实施例六
[0059]
本实施例的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂，抑尘剂原料按重量份包括以下组分：20份苯乙烯、22份丙烯酸丁酯、2份丙烯酸、5份甲基丙烯酸甲酯、0.7份十二烷基硫酸钠、1.6份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10、0.7份引发剂、0.7份ph缓冲剂、 50份去离子水。
[0060]
其制备方法为：
[0061]
a.将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、十二烷基硫酸钠、聚氧乙烯辛基苯酚醚-10与去离子水混合均匀，室温下搅拌乳化40min后得到预乳化液；
[0062]
b.将总量20％的预乳化液、离子水、引发剂、ph缓冲剂混合后加热至温度为80℃反应15min，制得种子溶液；
[0063]
c.将引发剂和剩余预乳化液混合均匀后逐滴加入到步骤b种子溶液中并在3h 内滴加完成，先加热至温度85℃反应1.5h，再降温至温度为45℃，然后调节ph至 7，最后过滤制得环保水溶性高分子抑尘剂。
[0064]
本发明的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂的技术参数指标如下表所示：
[0065][0066]
本发明的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂对煤炭性能的影响
[0067]
项目高位发热量的增加量(％)低位发热量的增加量(％)实施例10.60.2实施例20.50.1实施例30.80.2实施例40.70.1实施例50.50.2实施例60.70.3
[0068]
将本发明的环保水溶性高分子交联成膜抑尘剂与100倍水稀释并以喷洒量 2kg/m2喷洒露天煤场进行抑尘，与喷洒水(喷洒量2kg/m2进行抑尘的效果比较如图1、2、3所示。
[0069]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。