CN111004608A - 一种用于道路扬尘的润湿型抑尘剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是为了研究开发使用方便、有效作用时间长、成本低廉的复合型道路扬尘润湿性材料，提供了一种用于道路扬尘的润湿型抑尘剂及其制备方法，属于道路扬尘治理领域。本发明的润湿型抑尘剂，各原料组分的质量百分含量为：乳酸钠：0.1～2％，Span‑80：0.1～6％，甘油：0.1％～3％，粘结剂：0.1～5％，尿素：0.5～5％，CaCl₂：1～20％，表面活性剂：0.1～1％，水：余量。本发明的润湿型抑尘剂将保湿剂、吸湿剂、表面活性剂与粘结剂结合使用，不仅使路面持续保持一定含水量、保证道路抑尘效果，而且具有较强的材料强度，提高了抑尘剂的作用效果。

Description

一种用于道路扬尘的润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领域，特别涉及一种用于道路扬尘的润湿型抑尘剂及其制备方法。

背景技术

露天矿采场路面均为碎石或土等铺成的简易路面，表面积存大量细小粉尘，这些粉尘相互间作用力很弱，在自然风或汽车行驶造成的诱导风流作用下，很容易扬起。汽车行驶扬起的高浓度粉尘不仅危害工人的身体健康和行车安全，而且因高浓度粉尘的存在加大矿山机械的磨损和油耗等原因给矿山的经济造成巨大的损失。因此，采取措施控制路面扬尘是每个矿山必须面对的问题。

目前国内外主要采用喷洒水法抑制路面扬尘，洒水简单方便，但蒸发速度快且作用时间短，对积尘厚度大路面满足不了长期有效抑尘的需求。而现有的道路抑尘剂大多应用于煤炭运输领域，如专利CN 102295915 B公开了一种用于车厢煤炭表面的抑尘剂，喷洒后能使煤炭表面形成一层固化膜，虽然专利上说明抑尘剂可用于矿山、城市道路，但由于这类抑尘剂针对煤炭粉尘研发，对道路粉尘的浸润性并没有实例论证；专利CN 102660227 B公开了一种道路抑尘剂，其组成由0.1～2.0％水溶性高分子聚合物，20～50％吸湿剂，1.0～5.0％防腐剂，0.5～5.0％渗透剂和余量水混配制成，该抑尘剂投入了大量的吸湿剂，由于高浓度吸湿剂会影响抑尘剂的酸碱度，进而在抑尘剂其他物料的溶解过程中会影响抑尘剂的粘度。

综上，现有抑尘剂大多数为简单的对各种有效成分进行复配，少有从抑尘剂各原料间相互作用原理的角度来配制维持抑尘剂性能稳定的配方，但这一点对抑尘剂的生产及使用至关重要，同时也发挥了原料的最大功效，节约了成本。因此，有必要对抑尘剂做进一步研究。

发明内容

本发明的目的是为了研究开发使用方便、有效作用时间长、成本低廉的复合型道路扬尘润湿性材料，提供了一种用于道路扬尘的润湿型抑尘剂及其制备方法。本发明的润湿型抑尘剂将保湿剂、吸湿剂、表面活性剂与粘结剂结合使用，不仅使路面持续保持一定含水量、保证道路抑尘效果，而且具有较强的材料强度，提高了抑尘剂的作用效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于道路扬尘的润湿型抑尘剂，各原料组分的质量百分含量为：

乳酸钠：0.1～2％

Span-80：0.1～6％

甘油：0.1％～3％

粘结剂：0.1～5％

尿素：0.5～5％

CaCl₂：1～20％

表面活性剂：0.1～1％

水：余量。

上述润湿型抑尘剂，优选的，其原料组分的质量百分含量为：

乳酸钠：0.1～0.9％

Span-80：0.1～2％

甘油：0.1～1％

粘结剂：0.1～2％

尿素：0.5～2％

CaCl₂：5～10％

表面活性剂：0.1～0.6％

水：余量。

上述润湿型抑尘剂，所述粘结剂为羧甲基纤维素、黄原胶、甲基纤维素和聚丙烯酰胺中的一种或多种；

上述润湿型抑尘剂，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪酸乙酯磺酸钠和油酰胺基酸钠中的一种或多种；

本发明还提供了一种技术方案，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50～60℃，B、C均加热至40～50℃；其中，A∶B∶C的质量比为1∶0.8～1.1∶0.8～1.1；

(2)将Span-80、粘结剂和CaCl₂混合均匀后，与A部分水混合，在转速100～300rpm/min下保温搅拌30～40min后冷却至室温，得到水溶液a；

(3)将乳酸钠、甘油和尿素与B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，再加入C部分水，得到水溶液b；

(4)转速100～150rpm/min下搅拌水溶液b，并加入水溶液a，搅拌8～12min，冷却至常温，即得成品。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、本发明选用乳酸钠作为抑尘剂的主要吸湿成分，使用甘油作为保湿剂，乳酸钠具有很强吸水能力，甘油具有保湿性能，降低水分流失，与乳酸钠结合使用，使灰尘表面持续保持一定含水量，使抑尘剂的保湿性能更加长效的同时，提升抑尘效率，抑尘剂中的粘结剂溶解后，相互交联形成网状结构，使体系具有结构粘度，粘度增加；span-80是一种非离子表面活性剂，在溶液中不发生电离，具有酸碱稳定性且受温度影响不大优点，但其不溶于水。本发明使用离子表面活性剂混合span-80，与离子表面活性剂混合后span-80分子嵌插到离子分子之间，与离子表面活性剂混合会形成混合胶束，cmc(临界树胶浓度)也就会降得更低，使得表面活性剂的性能更为优越与稳定且混合溶液可以很好的溶解在溶液中，保证了混合溶液的体系稳定。

2、本发明的抑尘剂具有强吸湿保湿功能及粘度稳定性能，抑尘剂的有效成分与粉尘吸附和络合，将细小易扬尘的粉尘粘合团聚为粒径较大的不扬尘颗粒，从根本上实现了抑尘的目的。

3、本发明抑尘剂的原材料中无有害物质，对环境友好。

具体实施方式

以下实施例中，甘油的纯度为95％，甲基纤维素的型号为M-450，黄原胶的的纯度为99％(1％的水溶液粘度为1300mp·s)，所述聚丙烯酰胺的分子量为1000万。

实施例1

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：CaCl₂：15％，Span-80：0.2％，甘油：0.5％，甲基纤维素：1％，十二烷基苯磺酸钠：0.4％，乳酸钠：0.5％，尿素：0.5％，水：81.9％。

其制备方法为：

(1)将水分为315g的A、252g的B、252g的C三部分，A加热至50℃，B、C均加热至40℃；

(2)将2g的Span-80、10g的甲基纤维素和150g的CaCl₂混合均匀后，与A部分水混合，在转速100rpm/min下保温搅拌40min后冷却至室温，得到水溶液a；

(3)将5g乳酸钠、5g甘油和5g尿素与B部分水混合，转速100rpm/min下保温搅拌40min后，加入4g十二烷基苯磺酸钠，再加入C部分水，得到水溶液b；

(4)转速100rpm/min下搅拌水溶液b，并加入水溶液a，搅拌12min，冷却至常温即得成品。

喷洒使用，喷洒量为0.8L/m²。

对比例1

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：CaCl₂：16％，Span-80：0.2％，甘油：0.5％，甲基纤维素：1％，十二烷基苯磺酸钠：0.4％，水81.9％。

制备和使用方法同实施例1。

对比例2

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：乳酸钠：16％，Span-80：0.2％，甘油：0.5％，甲基纤维素：1％，十二烷基苯磺酸钠：0.4％，水：81.9％。

制备和使用方法同实施例1。

对比例3

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：尿素：16％，Span-80：0.2％，甲基纤维素：1％，十二烷基苯磺酸钠：0.4％，水：81.9％。

制备和使用方法同实施例1。

实施例2

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：CaCl₂：10％、Span-80：0.1％、甘油：2％、黄原胶：0.7％，脂肪酸乙酯磺酸钠：0.3％、乳酸钠：0.2％，尿素：0.9％，水：85.8％。

其制备方法为：

(1)将水分为286g的A、286g的B、286g的C三部分，A加热至60℃，B、C均加热至50℃；

(2)将1g的Span-80、7g的黄原胶和100g的CaCl₂混合均匀后，与A部分水混合，在转速300rpm/min下保温搅拌30min后冷却至室温，得到水溶液a；

(3)将2g乳酸钠、20g甘油和9g尿素与B部分水混合，转速300rpm/min下保温搅拌30min后，加入3g脂肪酸乙酯磺酸钠，再加入C部分水，得到水溶液b；

(4)转速150rpm/min下搅拌水溶液b，并加入水溶液a，搅拌8min，冷却至常温即得成品。

喷洒使用，喷洒量为0.8L/m²。

实施例3

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：CaCl₂：5％、Span-80：0.6％、甘油：1％、聚丙烯酰胺：1％，油酰胺基酸钠：0.5％：乳酸钠：0.2％，尿素：2％，水：89.7％。

其制备方法为：

(1)将水分为280g的A、308g的B、309g的C三部分，A加热至55℃，B、C均加热至45℃；

(2)将6g的Span-80、10g的聚丙烯酰胺和50g的CaCl₂混合均匀后，与A部分水混合，在转速200rpm/min下保温搅拌35min后冷却至室温，得到水溶液a；

(3)将2g乳酸钠、10g甘油和20g尿素与B部分水混合，转速200rpm/min下保温搅拌35min后，加5g的油酰胺基酸钠，再加入C部分水，得到水溶液b；

(4)转速130rpm/min下搅拌水溶液b，并加入水溶液a，搅拌10min，冷却至常温即得成品。

喷洒使用，喷洒量为0.8L/m²。

实施例4

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：CaCl₂：7.5％、Span-80：2％、甘油：0.1％、羟甲基纤维素：2％，油酰胺基酸钠：0.1％，乳酸钠：0.1％，尿素：0.5％，水：87.7％。

制备和使用方法同实施例1。

实施例5

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：CaCl₂：7.5％、Span-80：1％、甘油：0.5％、羟甲基纤维素：0.1％，十二烷基苯磺酸钠：0.6％，乳酸钠：0.9％，尿素：1.2％，水：88.2％。

制备和使用方法同实施例1。

实施例6

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：CaCl₂：5％、Span-80：0.1％、甘油：0.1％、羟甲基纤维素：0.1％，十二烷基苯磺酸钠：0.1％，乳酸钠：0.1％，尿素：0.5％，水：94％。

制备和使用方法同实施例1。

实施例7

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：CaCl₂：10％、Span-80：2％、甘油：1％、羟甲基纤维素：2％，十二烷基苯磺酸钠：0.6％，乳酸钠：0.9％，尿素：2％，水：81.5％。

制备和使用方法同实施例2。

实施例8

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：CaCl₂：20％、Span-80：6％，甘油：3％，羟甲基纤维素：5％，十二烷基苯磺酸钠：1％，乳酸钠：0.1％，尿素：0.5％，水：64.4％。

制备和使用方法同实施例2。

实施例9

一种润湿型抑尘剂，由以下质量百分含量的组分构成：CaCl₂：1％、Span-80：6％，甘油：3％，羟甲基纤维素：5％，十二烷基苯磺酸钠：1％，乳酸钠：2％，尿素：5％，水：77％。

制备和使用方法同实施例3。

对上述9组实施例和对比例所制抑尘剂进行测试，结果如表1和表2所示。

表1、实施例1～3和对比例1～3抑尘剂测试结果

表2、实施例4～9抑尘剂测试结果

注：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 6284-2006)测定。

Claims (5)

1.一种用于道路扬尘的润湿型抑尘剂，其特征在于，各原料组分的质量百分含量为：

乳酸钠：0.1～2％

Span-80：0.1～6％

甘油：0.1％～3％

粘结剂：0.1～5％

尿素：0.5～5％

CaCl₂：1～20％

表面活性剂：0.1～1％

水：余量。

2.根据权利要求1所述的抑尘剂，其特征在于，原料组分的质量百分含量为：

乳酸钠：0.1～0.9％

Span-80：0.1～2％

甘油：0.1～1％

粘结剂：0.1～2％

尿素：0.5～2％

CaCl₂：5～10％

表面活性剂：0.1～0.6％

水：余量。

3.根据权利要求1或2所述的抑尘剂，其特征在于，所述粘结剂为羧甲基纤维素、黄原胶、甲基纤维素和聚丙烯酰胺中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的抑尘剂，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醇醚和OP-10中的一种或多种。

5.权利要求1或2所述抑尘剂的制备方法，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50～60℃，B、C均加热至40～50℃；其中，A∶B∶C的质量比为1∶0.8～1.1∶0.8～1.1；

(2)将Span-80、粘结剂和CaCl₂混合均匀后，与A部分水混合，在转速100～300rpm/min下保温搅拌30～40min后冷却至室温，得到水溶液a；

(3)将乳酸钠、甘油和尿素与B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，再加入C部分水，得到水溶液b；

(4)转速100～150rpm/min下搅拌水溶液b，并加入水溶液a，搅拌8～12min后，冷却至常温，即得成品。