固态抑尘剂.pdf

一种固态抑尘剂，由水溶性高分子聚合物40～90%，水溶性高分子胶5～40%，吸湿保湿剂0～25%，增韧剂0.5～5%，防腐剂1～5%，渗透剂3～10%混配制成，具有成膜强度高、脆性低、粘度适中的特点，其粘度(25℃)≥8.0mPa·s；pH值6.0～7.0；风失率(30mm/s风速5mins，%)≤0.40；固化层厚度≥11.25mm，薄膜拉伸强度11mpa以上，薄膜断裂伸长率13%以上，材料耐破度0.05mpa以上，成膜后不易脆裂，有效抑尘时间长，抑尘效果理想。

1.  一种固态抑尘剂，由下述重量百分数的组分混配制成：
水溶性高分子聚合物　　40～90%；
水溶性高分子胶　　　　5～40%；
吸湿保湿剂　　　　　　0～25%；
增韧剂　　　　　　　　0.5～5%；
防腐剂　　　　　　　　1～5%；
渗透剂　　　　　　　　3～10%。

2.  根据权利要求1所述的固态抑尘剂，其特征是所述的水溶性高分子聚合物为可溶性的纤维素衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种的复配物。

3.  根据权利要求2所述的固态抑尘剂，其特征是所述的可溶性的纤维素衍生物包括羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素及它们的钠盐。

4.  根据权利要求1所述的固态抑尘剂，其特征是所述的水溶性高分子胶为明胶、阿拉伯胶、胍胶或黄原胶。

5.  根据权利要求1所述的固态抑尘剂，其特征是所述的吸湿保湿剂为氯化钙、氯化镁、硝酸钠、硅酸钠或硫酸钠。

6.  根据权利要求1所述的固态抑尘剂，其特征是所述的增韧剂为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、多聚磷酸钠一种或几种的混合物。

7.  根据权利要求6所述的固态抑尘剂，其特征是所述增韧剂为焦磷酸钠与聚磷酸钠的混合物。

8.  根据权利要求7所述的固态抑尘剂，其特征是所述的增韧剂是焦磷酸钠与聚磷酸钠按照2:1的质量比的混合物。

9.  根据权利要求1所述的固态抑尘剂，其特征是所述的防腐剂为硼砂、亚硝酸钠、苯丙三氮唑中的一种或几种的混合物。

10.  根据权利要求1所述的固态抑尘剂，其特征是所述的渗透剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物。

固态抑尘剂
技术领域
本发明涉及粉状物料扬尘污染的防治，特别是涉及一种阻化和控制粉状物料在铁路运输运行过程中产生扬尘的抑尘剂。
背景技术
粉尘污染是导致环境污染的主要因素之一。港口码头、电厂、水泥厂、储煤场等生产储存场地及铁路、公路运输过程中常常会产生大量的扬尘，不但直接威胁生产安全，还会对周围环境造成极大的污染。
在煤炭的运输过程中，由于受运煤车运行过程的颠簸及风力气候影响，周围环境和公路铁路沿线煤尘污染严重。特别是运煤车经过隧道时，受风洞效应的强力活塞风作用，煤炭粉尘在隧道内飞扬并积累，不仅煤炭大量损失，而且隧道内刺激性气味很大。
为了解决煤炭等粉状物料堆放和运输过程的损失及污染，科研工作者进行了大量的科研工作，推出了各种不同种类的表面抑尘剂（覆盖剂）。在粉状物料表面喷洒抑尘剂（覆盖剂）后，可以在物料表层形成覆盖层，如果覆盖层的强度足够大，就可以防止运输过程中颠簸和受强力活塞风造成的污染和物料损失。
专利201210047537.4提供了一种煤炭抑尘剂，由醋酸乙烯-乙烯共聚乳液10～20%、淀粉10～20%、聚乙烯醇3～6%、羧甲基纤维素钠1～3%以及余量的水组成。该煤炭抑尘剂的优点是不包含无机物，喷洒了抑尘剂的煤炭在燃烧过程中不会产生多余的灰分，不会对煤炭的质量产生影响。该抑尘剂成膜固化速度快，具有抑尘和防水功能，避免了运输过程中下雪等高湿度天气对煤炭的影响，适合煤炭的大规模长途运输过程中使用，尤其适合低阶煤炭的抑尘。
专利201110280627.3公开了一种抑尘剂，包括植物种子胶0.6～0.8%、改性纤维素0.1～0.3%、分散剂0.05～0.09%和余量的水，喷洒于车厢煤炭的表面，能使煤炭在表面形成一层固化膜。该固化膜黏度高、风蚀率低，避免了煤炭在铁路运输过程中对沿线的扬尘污染和煤炭的扬尘损失，除用于铁路煤炭运输抑尘外，还可用于矿山道路、城市道路、建筑工地、车站码头等粉尘的抑制，几乎不受场地限制，具有广泛的应用性。
专利200810212291.5公开了一种铁路煤炭运输抑尘剂，含合成水溶性聚合物2～7%、改性纤维素类水溶性聚合物0.1～5%、水85～95%、硫酸铜0～2%，其中合成水溶性聚合物至少由两种水溶性聚合物复配而成。该发明采用两种以上的合成水溶性聚合物和少量辅助剂，粘度高，将其均匀喷洒于煤层表面形成具有一定强度的固化层，从而将各种粒径的煤粉颗粒结聚在一起，达到防止煤层表面扬尘的目的。
专利200910080877.5涉及一种煤炭抑尘剂及其制备方法，其组成包括0.5～1.5%羧甲基纤维素钠、0.5～1.5%羧基淀粉钠、0.1～0.3%甘油、96.7～98.9%水，喷洒或涂敷于车厢煤炭表面，能在煤炭表面形成固化层，避免煤炭在铁路运输过程中对沿线的扬尘污染和煤炭的扬尘损失，既对铁路运输和煤炭客户有巨大的经济效益，也有环境保护的社会效益。
专利200910265220.6公开了一种煤炭抑尘剂及其制备方法，由木质素磺酸钠20～30%、丙烯酸12～18%、双氧水0.4～0.6%、氯化钙5%、四硼酸钠0.5%、甲基硅酸钠3%和水43～59%构成。本发明的煤炭抑尘剂使用操作简单，制备生产无须特殊要求设备，并且产品无毒，对运输设备无腐蚀性，便于作业实施并符合环保要求，抑尘特别是防水效果优于现有技术。
专利201010537096.7公开了一种新型煤炭抑尘阻燃覆盖剂及其制备方法，由成膜剂4～5%、固化剂10～12%、成膜助剂2～3%、渗透剂1～3%、阻燃剂1～3%、水74～82%组成，将该煤炭抑尘阻燃覆盖剂在常温下喷洒于煤炭表面，即可在较短时间内形成一层致密的连续性高分子覆盖膜，避免煤炭在运输和堆放过程中的扬尘和自燃现象，有效减少煤炭经济损失和环境污染，具有巨大的经济效益和环境保护的社会效益。
但是，上述专利涉及的抑尘剂都具有同样的不足。
1、抑尘剂干后形成的薄膜脆性大、强度不够。虽然上述抑尘剂所形成的薄膜拉伸强度均比较高，达到14mpa以上，但断裂伸长率却很低，仅有8%左右，材料的耐破度也不超过0.035mpa，故薄膜的脆性较大。铁路运输过程中的车厢震动等会促进煤粉的进一步密实，造成覆盖膜下方煤粉形成空洞，覆盖膜悬空。失去支撑力的覆盖膜在震动下非常容易脆裂，使煤粉再次暴露。因此，铁路沿线仍有煤粉扬尘，尤其是隧道内及附近更为严重。
2、上述专利涉及的抑尘剂都是水溶液产品，造成了抑尘剂运输和使用上的不必要麻烦。
虽然现在也有固态的抑尘剂在使用，但多是以淀粉为主要成分，配以其他一些助剂而成，成膜强度较低，更为重要的是以1:100的比例配水溶解后粘度过大，有些产品的粘度甚至达到90mpa·s以上，不易喷洒，不仅容易产生软沉淀，还容易堵塞喷头，给抑尘剂的喷淋造成不便。同时，现有固态抑尘剂所形成的薄膜同样也存在着成膜脆性大的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种成膜强度高、脆性低、粘度适中的固态抑尘剂，本发明抑尘剂易于溶解、喷淋，粘结性强，成膜后不易脆裂，有效抑尘时间长，抑尘效果理想。
本发明的固态抑尘剂是一种集润湿、粘结、渗透和吸湿等功能于一体的动态防尘抑尘固态产品，其由水溶性高分子聚合物形成一层柔韧、致密的连续高分子微膜，通过添加水溶性高分子胶以增强其高分子微膜的成膜强度和粘结强度，添加增韧剂以增强成膜的柔韧性，并添加保湿吸湿剂、防腐剂、渗透剂等助剂，混合形成防尘抑尘成品。
具体地，本发明的固态抑尘剂由下述重量百分数的组分混配制成：
水溶性高分子聚合物　　40～90%；
水溶性高分子胶　　　　5～40%；
吸湿保湿剂　　　　　　0～25%；
增韧剂　　　　　　　　0.5～5%；
防腐剂　　　　　　　　1～5%；
渗透剂　　　　　　　　3～10%。
所述的水溶性高分子聚合物为可溶性的纤维素衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种的复配物。其中，可溶性的纤维素衍生物包括羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素及它们的钠盐等。
所述的水溶性高分子胶为天然高分子动物胶、植物胶、微生物胶。具体地，可以选择明胶、阿拉伯胶、胍胶、黄原胶，优选为明胶。
所述的吸湿保湿剂为具有吸湿特性的无机盐。具有吸湿特性的无机盐包括氯化钙、氯化镁、硝酸钠、硅酸钠、硫酸钠等人们熟知的吸湿保湿产品。
所述的增韧剂为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、多聚磷酸钠等无机磷酸盐的一种或几种的混合物。优选为焦磷酸钠与聚磷酸钠的混合物，尤其是焦磷酸钠与聚磷酸钠按照2:1的质量比的混合物。
所述的防腐剂为硼砂、亚硝酸钠、苯丙三氮唑等中的一种或几种的混合物。
所述的渗透剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物。
本发明所述固态抑尘剂的具体制备方法是先将所述重量百分数的防腐剂、增韧剂和渗透剂混合均匀，再将所述重量百分数的水溶性高分子聚合物、水溶性高分子胶与吸湿保湿剂混合均匀，最后将两种混合物搅拌混合均匀，得到固态抑尘剂成品。
使用时，将固态抑尘剂用100～150倍重量的水溶解均匀，喷淋在煤粉表面即可。
本发明的固态抑尘剂以水溶性高分子聚合物和水溶性高分子胶共同作用，形成具有较高粘结强度的网状结构，并添加具有增韧作用、吸湿作用、保湿作用、防腐作用和渗透作用的物料混合成均一的抑尘剂。水溶型高分子聚合物和水溶性高分子胶形成较长的分子链，通过“搭挢”的方式把多个煤粉质点连接在一起，形成高分子覆盖层，使煤粉不能扬起；吸湿保湿剂阻挡和减缓煤粉内水分子逃逸到空气中，保证煤粉具有一定的含水量；增韧剂增强成膜的柔韧性，避免覆盖薄膜撕裂；渗透剂能够降低固、液界面的表面张力，使粉尘易于被抑尘剂乳液润湿；添加防腐剂后，能够减少或避免抑尘剂对运输车辆的腐蚀。
经测试，本发明的固态抑尘剂各项技术指标为：粘度(25℃)≥8.0mPa·s；pH值 6.0～7.0；风失率(30mm/s风速5mins，%)≤0.40；固化层厚度≥11.25mm，薄膜拉伸强度11mpa以上，薄膜断裂伸长率13%以上，材料耐破度0.05mpa以上。
其中，拉伸强度和断裂伸长率的测定参照国标GB 13022-91，并作适当修改，薄膜样品尺寸100mm×15mm，夹头距离50mm，实验速度25mm/min，通过微控电子万能实验机进行测定。耐破度的测定参照国标GB 1539-2007，通过缪伦式耐破度仪测定。
本发明的固态抑尘剂用于煤炭铁路运输，解决了煤粉扬尘污染问题，保障了运输生产安全和司乘人员及周围工作人员的健康安全，降低了运输亏损造成的浪费，增加了设备的使用寿命，尤其是解决了抑尘剂形成薄膜强度低、粘结强度差、易开裂等造成的扬尘问题。
本发明的固态抑尘剂不仅可以应用在煤炭铁路运输抑尘上，同时也可以用于矿山开采和运输环境，粉煤灰、煤和其他矿石堆场，市政建设土方扬尘的治理等方面。
具体实施方式
实施例1
将2.5Kg苯丙三氮唑、1.5Kg焦磷酸钠、1Kg三聚磷酸钠、5Kg十二烷基磺酸钠混合均匀，再取20Kg聚乙烯醇、20Kg羧甲基纤维素和30Kg明胶、20Kg四水硝酸钠混合均匀。
将上述两组混合物搅拌混合均匀，得到固态抑尘剂成品。
将所得成品按照1:100的重量比加水溶解后，测试溶液主要技术指标为：粘度(25℃)8.6mPa·s；pH值6.8；风失率(30mm/s风速5mins，%)0.26；固化层厚度12.25mm；薄膜拉伸强度11mpa；薄膜断裂伸长率10%；材料耐破度0.055mpa。
比较市售抑尘剂技术指标：粘度(25℃)32.4mPa·s；pH值6.2；风失率(30mm/s风速5mins，%)0.57；固化层厚度13.38mm；薄膜拉伸强度14mpa；薄膜断裂伸长率8%；材料耐破度0.035mpa。
实施例2
将2Kg硼砂、2Kg焦磷酸钠、5Kg十二烷基磺酸钠混合均匀，再取45Kg聚乙烯醇、20Kg羧甲基纤维素、3Kg聚丙烯酰胺和5Kg明胶、18Kg二水氯化钙混合均匀。
将上述两组混合物搅拌混合均匀，得到固态抑尘剂成品。
将成品按照1:100的重量比加水溶解，测试技术指标：粘度(25℃)18.6mPa·s；pH值7.0；风失率(30mm/s风速5mins，%)0.38；固化层厚度13.25mm；薄膜拉伸强度9mpa；薄膜断裂伸长率12%；材料耐破度0.057mpa。
实施例3
将2.5Kg亚硝酸钠、2Kg三聚磷酸钠、5Kg十二烷基硫酸钠混合均匀，再取4735Kg聚乙烯醇、35Kg羧甲基纤维素和8Kg黄原胶混合均匀。
将上述两组混合物搅拌混合均匀，得到固态抑尘剂成品。
将成品按照1:100的重量比加水溶解，测试技术指标：粘度(25℃)16.8mPa·s；pH值6.5；风失率(30mm/s风速5mins，%)0.26；固化层厚度11.0mm；薄膜拉伸强度6mpa；薄膜断裂伸长率11.5%；材料耐破度0.06mpa。
实施例4
将1Kg硼砂、1Kg苯丙三氮唑、1Kg焦磷酸钠、0.5Kg三聚磷酸钠、0.5Kg脂肪醇聚氧乙烯醚、2.5Kg十二烷基苯磺酸钠混合均匀，再取40Kg聚乙烯醇、33.5Kg羧甲基纤维素和20Kg明胶混合均匀。
将上述两组混合物搅拌混合均匀，得到固态抑尘剂成品。
将成品按照1:120的重量比加水溶解，测试技术指标：粘度(25℃)9.2mPa·s；pH值6.5；风失率(30mm/s风速5mins，%)0.40；固化层厚度15.0mm；薄膜拉伸强度8mpa；薄膜断裂伸长率11%；材料耐破度0.058mpa。
实施例5
将1Kg亚硝酸钠、1Kg苯丙三氮唑、3Kg焦磷酸钠、1.5Kg三聚磷酸钠、1Kg脂肪醇聚氧乙烯醚、2Kg十二烷基苯磺酸钠混合均匀，再取25Kg聚乙烯醇、30Kg羧甲基纤维素和36.5阿拉伯胶混合均匀。
将上述两组混合物搅拌混合均匀，得到固态抑尘剂成品。
将成品按照1:100的重量比加水溶解，测试技术指标：粘度(25℃)8.4mPa·s；pH值6.5；风失率(30mm/s风速5mins，%)0.25；固化层厚度12.25mm；薄膜拉伸强度7mpa；薄膜断裂伸长率10.5%；材料耐破度0.05mpa。
实施例6
将2.5Kg苯丙三氮唑、5Kg焦磷酸钠、5Kg十二烷基磺酸钠混合均匀，再取40Kg羧甲基纤维素和30Kg明胶、17.5Kg无水硫酸钠混合均匀。
将上述两组混合物搅拌混合均匀，得到固态抑尘剂成品。
将成品按照1:100的重量比加水溶解，测试技术指标：粘度(25℃)12.8mPa·s；pH值6.7；风失率(30mm/s风速5mins，%)0.39；固化层厚度12.0mm；薄膜拉伸强度5mpa；薄膜断裂伸长率12%；材料耐破度0.06mpa。
以上各实施例仅用于对本发明进行解释说明，并不构成对权利要求范围的限定，本领域技术人员根据本发明说明书内容可以想到的其他替代手段，均应在本发明权利要求的保护范围之内。