一种用于露天堆场的抑尘剂及其制备方法技术

本发明专利技术为一种用于露天堆场的抑尘剂及其制备方法。该抑尘剂通过乳液共聚技术制备，原料包括丙烯酸系列单体混合单体、有机硅单体、硅溶胶、乳化剂、引发剂、缓冲剂和水。本发明专利技术以水为介质，不含挥发性有机物，不含甲醛、芳香化合物，抑尘剂没有腐蚀性和二次污染。有机硅单体、硅溶胶，提高了乳液的疏水性，堆场粉体结壳后的硬度和耐水蚀性得到改善，有效控制建材粉体、矿物粉体或燃煤粉体露天堆场的扬尘。

【技术实现步骤摘要】
一种用于露天堆场的抑尘剂及其制备方法
本专利技术涉及露天堆场扬尘治理领域的抑尘剂，特别是一种用于露天堆场的硅丙乳液抑尘剂及其制备方法。
技术介绍
我国北方大部分地区气候干燥，建材粉体、矿物粉体和燃煤粉体露天堆场的无组织排放，不仅造成物料损失，而且污染周边环境。控制热电厂、储煤场、水泥厂、钢铁厂、市政建设、货场、码头堆场扬尘最常用的抑尘方法是洒水，以增加粉尘含水量的方法提高密度，从而增加起尘风力。洒水操作简单，但水分抗蒸发能力差，有效抑尘时间短，冬季容易结冰。将抑尘剂用于传统的洒水抑尘作业，可以改善水分子与颗粒物之间的相互作用，显著提高捕获粉尘颗粒的能力。CN104726064、CN101003721、CN104726064、CN103242805公开了适合露天堆场的抑尘剂及其制备方法。氯化钙、氯化镁、氯化铝、硫酸钠、水玻璃的成本低、防冻效果好，但存在腐蚀金属、污染土壤、影响植物生长等问题。乙二醇、丙三醇及其衍生物具有吸收水分、保持水分和降低凝固点的作用，但耐久性差、不耐雨水冲刷，同时存在VOC二次污染。煤焦油、煤渣油、木渣油、页岩渣油、轻油、重油、煤焦油、软质树脂和软质沥青对粉尘颗粒表面有较好的浸润、粘接作用，抑尘效果好，但这类物质的稠环芳烃含量高，颜色深，气味重，二次污染突出。本专利专利技术了一种用于露天堆场的抑尘剂及其制备方法。该抑尘剂是由丙烯酸系列单体、有机硅单体和硅溶胶通过聚合技术制备的硅丙乳液，借助离子键、氢键和范德华力，吸附扬尘颗粒并在颗粒之间发挥架桥作用，将小颗粒凝聚为大颗粒，因为形成了网状三维结构，微尘颗粒形成的壳层有更好的硬度和耐水蚀性，从而有效抑制露天堆场扬尘。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于露天堆场的抑尘剂及其制备方法。该抑尘剂是由丙烯酸系列混合单体、有机硅单体和硅溶胶通过聚合技术制备的硅丙乳液。以水为介质，单体的聚合产物不含挥发性低分子有机物，不存在VOC隐患；该抑尘剂不含甲醛、芳香化合物、高价金属离子，没有金属腐蚀性，环境安全性良好；乳液中的聚合物通过架桥作用将扬尘颗粒凝聚为大颗粒，进而固结、成壳。借助有机硅的疏水作用、硅溶胶的交联作用，扬尘颗粒形成的壳层具有更好的硬度和耐水蚀性，有效抑制露天堆场扬尘。本专利技术的技术方案实现为：一种用于露天堆场的抑尘剂，其特征为该抑尘剂通过乳液共聚制备，原料包括丙烯酸系列混合单体、有机硅单体、硅溶胶、乳化剂、引发剂、缓冲剂和水，其原料配比为：所述的原料还包括中和剂，中和剂的量为调节反应体系的pH值至中性。所述的混合单体为丙烯酸系列单体，包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、三乙二醇双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的二种或多种。所述的有机硅单体为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)中的一种或多种。所述的硅溶胶是经过偶联剂处理的改性硅溶胶。所述的乳化剂为非APEO类阴离子乳化剂和非APEO类非离子乳化剂的混合物，其中非APEO类阴离子乳化剂∶非APEO类非离子乳化剂质量比＝1～2∶1；所述非APEO类的阴离子乳化剂为烷基硫酸钠SDS、烷基聚氧乙烯醚硫酸盐D-360、D-828、D-830、D-845中的一种或多种；所述非APEO类的非离子乳化剂为烷基聚氧乙烯醚15S-20、F-3280、F-3365中的一种或多种。所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或两种，以水溶液形式加入；所述的缓冲剂为碳酸氢钠和醋酸钠中的一种或两种，以固体形式加入；所述的中和剂为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种，以水溶液形式加入；所述的水为蒸馏水或自来水。所述的抑尘剂制备方法，包括以下步骤：(1)向反应器中加入缓冲剂、硅溶胶、乳化剂和水，开启搅拌，氮气置换20分钟，水浴加热至60-80℃时，加入引发剂溶液，然后在2.5-4.0小时匀速滴加混合单体；(2)混合单体滴加至剩余10％-50％时，开始匀速滴加有机硅单体；(3)混合单和有机硅单体加入完成后，85-95℃下保温1-2小时之后冷却到室温，加入中和剂使反应体系的pH值至中性，出料，得到用于露天堆场的抑尘剂。所述的步骤(2)中，混合单体的剩余量为10％-20％。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术的露天堆场抑尘剂以水为介质，不含挥发性低分子有机物，不含甲醛、芳香化合物、高价金属离子，抑尘剂没有腐蚀性和二次污染，环境安全性好。(2)本专利技术的露天堆场抑尘剂采用了功能性有机硅单体、硅溶胶，疏水性提高，堆场粉体结壳后的硬度和耐水蚀性得到改善。(3)本专利技术的露天堆场抑尘剂以吸附、润湿和粘接的方式有效控制建材粉体、矿物粉体或燃煤粉体露天堆场的扬尘。(4)本专利技术的露天堆场抑尘剂适合户外使用，它的耐水蚀性优于醋丙乳液和常规的纯丙乳液，耐候性优于苯丙乳液。具体实施方式下面结合实施例进一步说明本专利技术：实施例1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0.6g碳酸氢钠、3g硅溶胶、1g乳化剂SDS、0.5g乳化剂D-360、1.2g乳化剂15S-20和100g蒸馏水，在搅拌作用下氮气置换30分钟，水浴升温至80℃，连续滴加由4g丙烯酸、19g丙烯酸丁酯、2g三乙二醇双丙烯酸酯、3g丙烯酸缩水甘油酯和5g丙烯酸羟乙酯配制的混合单体。在滴加单体过程中同时滴加8g质量浓度为5％的过硫酸铵水溶液。混合单体滴加至剩余20％时，开始滴加由2.0g乙烯基三乙氧基硅烷和0.8gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷配制的有机硅单体。控制滴加进度，3.0小时滴加完毕。单体滴加结束后将体系升温至87℃，保温1.5小时。将体系降至室温，以质量浓度为5.0％的氢氧化钠将上述反应体系的pH值调节至7.5，即为本专利技术的一种露天堆场抑尘剂。测定结壳硬度：称取150克粒度为100目的煤粉加至直径为12cm的培养皿中压实。将实施例的硅丙乳液抑尘剂用15倍质量的自来水稀释，取50g稀释乳液喷洒样品，25℃恒温干燥后测试邵氏D硬度。硬度越大，粉尘结壳的强度越高，抑尘效果越好。评价耐水蚀性能：根据测定结壳硬度的方法制备2组样品。一组用于测定结壳硬度D1，另外一组在室温下自来水浸泡24小时，自然干燥后以同样的方法测定结壳硬度D2。以二者之比D2/D1评价耐水蚀性能，该值越大，耐水蚀越好。实施例2其它步骤同实施例1，不同之处为：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷用量为0g；硅溶胶的用量增加到3.8g；煤粉替换为铁矿石粉。性能评价方法同实施例1。实施例3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0.4g碳酸氢钠、4.2g硅溶胶、1.5g乳化剂D-828、0.8g乳化剂D-830、1.0g乳化剂F-3280、100g蒸馏水，在搅拌帮助下氮气置换30分钟，水浴升温至80℃，连续滴加由4g甲基丙烯酸、3g甲基丙烯酸甲酯、16g丙烯酸丁酯、2g三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、3g丙烯酸缩水甘油酯和5g丙烯酸羟丙酯配制的混合单体。其间，在滴加单体过程中同时滴加15g质量浓度为2.2％的过硫酸钾水溶液。混合单体滴加至剩余20％时，开始滴加由1.7g乙烯基甲基二乙氧基硅烷和1.3gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷配制的有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于露天堆场的抑尘剂，其特征为该抑尘剂通过乳液共聚制备，原料包括丙烯酸系列混合单体、有机硅单体、硅溶胶、乳化剂、引发剂、缓冲剂和水，其原料配比为：

【技术特征摘要】
1.一种用于露天堆场的抑尘剂，其特征为该抑尘剂通过乳液共聚制备，原料包括丙烯酸系列混合单体、有机硅单体、硅溶胶、乳化剂、引发剂、缓冲剂和水，其原料配比为：所述的原料还包括中和剂，中和剂的量为调节反应体系的pH值至中性；所述的混合单体为丙烯酸系列单体，包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、三乙二醇双丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的二种或多种；所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或两种，以水溶液形式加入；所述的缓冲剂为碳酸氢钠和醋酸钠中的一种或两种，以固体形式加入；所述的中和剂为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种，以水溶液形式加入；所述的水为蒸馏水或自来水；所述的露天堆场的抑尘剂的制备方法，包括以下步骤：(1)向反应器中加入缓冲剂、硅溶胶、乳化剂和水，开启搅拌，氮气置换20分钟，水浴加热至60-80℃时，加入引发剂溶液，然后在2.5-4.0小时匀速滴加混合单体；(2)混合单体滴加至剩余10％-50％时，开始匀速滴加有机硅单体；(3)混合单和有机硅单体加入完成后，85-95℃下保温1-2小...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷福星，郭宏飞，苏璐璐，张福强，杨红健，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12