[发明专利]一种水性抑尘剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及城市道路粉尘治理领域的化学抑尘剂，特别是一种水溶性聚合物抑尘剂及其制备方法。

背景技术

工业化程度不断加快和城市规模不断扩大，煤场堆放、煤炭燃烧、矿物加工、建设施工和机动车辆对城市道路所引起的扬尘污染问题日益明显，雾霾天气频发、持续时间越来越长。扬尘污染危害周边环境，影响了正常的生产秩序和生活质量。可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)富集了大量的重金属离子、有机氧化物、细菌和病毒,PM2.5颗粒因鼻腔和咽喉无力阻挡而进入细支气管、肺泡，对人体危害极大，突出表现为致畸、致癌、致突变。

洒水是我国最常用的抑尘方法，它的主要作用是通过湿润增加干燥粉尘的含湿量，密度增大并粘结成较大的颗粒。洒水的操作简单，但冬季容易结冰，夏季蒸发快，有效抑尘时间不足半小时，用水量大。水分蒸发之后的微尘含量会剧增600％。

化学抑尘剂的品种繁多，用于复配的主要原料有无机低分子化合物、有机低分子化合物和高分子化合物。氯化钙、氯化镁、氯化铝、硫酸钠、水玻璃等无机物的成本低、使用方便、防冻效果好，但抑尘效果欠佳、腐蚀金属、污染土壤、不耐雨水冲洗。乙二醇、一缩二乙二醇、丙三醇等有机物能够浸润、吸附于粉尘颗粒表面，具有吸收水分、保持水分和降低凝固点的作用，但存在耐久性差的缺点，无法解决自然蒸发和雨水冲洗问题。煤渣油、木渣油、页岩渣油、轻油、重油、煤焦油、调和渣油、软质树脂和软质沥青仍属于低分子有机物，对粉尘颗粒表面有较好的浸润、吸附和一定程度的成膜包覆作用，抑尘效果好，但存在明显的安全隐患，导致二次环境问题。

淀粉、纤维素和各种植物多糖及其各种深加工产物属于天然聚合物，丙烯酸、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯和异氰酸酯等单体的聚合物，以及环氧树脂和脲醛树脂等低聚物的交联产物均属于高分子化合物。高分子化合物具有成膜的能力，交联、固化之后可以表现出抗风蚀作用。CN103265990、CN102585770和CN103305187等公开了高分子化合物与氯化钠、焦磷酸钠、硫酸铜、甘油、烷基酚聚氧乙烯醚的复配技术，虽然改善了抑尘剂的润湿、吸附或抗冻性能，但也继承了金属离子的腐蚀性、低分子有机物的挥发性等缺点。

本专利发明了一种水性抑尘剂及其制备方法。该抑尘剂由不饱和酸、不饱和酸酯通过水溶液共聚技术制备，可以在微尘颗粒表面形成耐风蚀性良好的壳层，通过吸水、保湿作用实现抑尘目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水性抑尘剂及其制备方法。该抑尘剂采用不饱和酸、不饱和酸酯，通过水溶液共聚技术制备，可以在微尘颗粒表面形成壳层，表现出良好的保湿和抑尘作用，得到的产品不含挥发性低分子有机物，也没有腐蚀性高价金属离子。本发明制备出的化学抑尘剂，能够用水稀释喷洒使用，综合性能好，安全环保。

本发明的技术方案实现为：

一种水性抑尘剂，通过水溶液共聚制备而成，其物料组成即配比包括：

所述的原料还包括碱性中和剂，碱性中和剂的量为调节反应体系的pH值至6.0-9.0即可。

所述的不饱和酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和其钠盐中的一种或两种。

所述的不饱和酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或两种。

所述的交联剂为二丙烯酸乙二醇酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺和三甲基丙烯酸季戊四醇酯中的一种或两种。

所述的引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾和过氧化氢/亚硫酸钠中的一种或两种，以水溶液形式加入，所述的引发剂溶液的质量浓度为5～10％。

所述的碱性中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾和三乙醇胺中的一种或两种，以水溶液形式加入，所述的碱性中和剂溶液的质量浓度为5～10％。

所述的水为蒸馏水或自来水。

所述的水性抑尘剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将不饱和酸、不饱和酸酯与交联剂混合，作为原料混合液备用；

(2)向装有搅拌器、温度计、滴液漏斗和氮气导管的反应器中加入水，开启搅拌，氮气或氩气置换10～30分钟后，水浴加热升温；

(3)升温至60-90℃时，加入引发剂，再加入原料混合液；原料混合液的加入方式为分批加入或连续滴加；

(4)原料混合液完全加入之后，在60-100℃保温0.5-2.5小时；

(5)冷却至室温，以碱性中和剂调节反应体系的pH值至6.0-9.0，出料，即为本发明的水性抑尘剂。