本發(fā)明涉及抑塵劑，具體涉及一種強固化性的環(huán)保型抑塵材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、為了預(yù)防煤塵的安全隱患且有效降低煤塵濃度，常采取噴霧降塵等手段進行除塵。然而，水對煤塵的潤濕效率低下，特別是微小粒徑的呼吸性粉塵，更難被噴霧液滴有效吸附和潤濕，導致抑塵成效有限。

2、化學抑塵是一種能長期、高效抑塵的手段，單一組分的化學抑塵劑具有制作工藝簡單的優(yōu)點，但其有效抑塵時間短、降解率低、抑塵率不高。復(fù)合型抑塵劑因其抑塵效果優(yōu)異成為當下研究的熱點，現(xiàn)有的復(fù)合型抑塵劑在使用后難以自然降解，可能會對環(huán)境造成二次污染，這與環(huán)境保護的初衷相悖。申請?zhí)枮?02410550509.7的專利公開了一種雙網(wǎng)絡(luò)強化結(jié)構(gòu)抑塵材料及其制備方法，該抑塵劑包括以下原料：田菁膠、聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素、交聯(lián)劑、氧化劑、保水劑、潤濕劑，該發(fā)明提供的雙網(wǎng)絡(luò)強化結(jié)構(gòu)抑塵劑能有效提高粉塵的親水性和黏結(jié)性，能夠在粉塵表面形成致密的保護膜。申請?zhí)枮?02011343202.8的專利公開了一種固體鐵路煤炭抑塵劑及其制備方法，該抑塵劑原材料為：結(jié)殼劑、成膜劑、分散劑、緩蝕劑、表面活性劑，該發(fā)明提供的固體鐵路煤炭抑塵劑形成的固化殼為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在固定鎖住粉塵的同時具有良好的滲透性，便于煤炭運輸過程中煤粉熱量的散發(fā)。然而上述抑塵劑的功能范圍相對有限，沒有考慮在實際應(yīng)用的固化效果，例如在高低溫等惡劣環(huán)境中的抑塵效率會降低，這在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。

3、因此，迫切需要開發(fā)一種兼具強固化性和環(huán)保性的新型抑塵材料，以解決現(xiàn)有抑塵技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明的第一目的在于提供一種強固化性的環(huán)保型抑塵材料的制備方法，第二目的在于提供由此制備的強固化性的環(huán)保型抑塵材料，第三目的在于提供其應(yīng)用。增加了抑塵劑的機械性能，能夠降低水的蒸發(fā)速率，防止固化層開裂，延長了抑塵效果的持續(xù)時間，減少了重復(fù)施用抑塵劑的需要。

2、為實現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：、一種強固化性的環(huán)保型抑塵材料的制備方法，其特征在于，按照如下步驟制備：

3、(1)稱取刺槐豆膠置于容器，加入水攪拌均勻，用鹽酸調(diào)節(jié)ph至2～3，加入次氯酸鈉，升溫至50-60℃反應(yīng)1-2h，得混合液ⅰ；

4、(2)向混合液ⅰ中加入水性聚氨酯，加熱至60-80℃反應(yīng)1-1.5h得混合溶液ⅱ，加入赤蘚糖醇，充分混勻后得混合液ⅲ；

5、(3)將混合液ⅲ冷卻至室溫后調(diào)節(jié)溶液的ph為中性，向混合液ⅲ中加入表面活性劑，即可制得抑塵劑溶液。

6、上述方案中：所述水為蒸餾水。

7、上述方案中：每2000ml水，按照重量份數(shù)添加刺槐豆膠2-6份、次氯酸鈉1.5-3.5份、水性聚氨酯1-5份、赤蘚糖醇1-3份、潤濕劑6-10份、保水劑2-4份。

8、上述方案中：所述保水劑為甘油。

9、上述方案中：所述潤濕劑為十二烷基二甲基氧化胺。

10、上述方案中：所述鹽酸溶液的質(zhì)量濃度為4—10％。加入赤蘚糖醇，充分混勻后在60-80℃繼續(xù)反應(yīng)0.5-1h得混合液ⅲ。

11、本發(fā)明的第二目的是這樣實現(xiàn)的：一種所述的強固化性的環(huán)保型抑塵材料的制備方法制備得到的強固化性的環(huán)保型抑塵材料。

12、本發(fā)明的第三目的是這樣實現(xiàn)的：一種所述的強固化性的環(huán)保型抑塵材料在煤礦粉塵降塵中的應(yīng)用。

13、本發(fā)明中：

14、刺槐豆膠是一種天然植物膠，其組分環(huán)保，對環(huán)境不會產(chǎn)生污染。刺槐豆膠可以與其他材料產(chǎn)生協(xié)同作用，提高抑塵劑的性能，且具有良好的生物可降解性。

15、水性聚氨酯分子結(jié)構(gòu)中含有氨基、脲鍵和離子鍵，內(nèi)聚能高，粘結(jié)牢固，具有低溫成膜特性，無需再添加成膜助劑或可塑劑，水性聚氨酯具有較高的物理力學性能和耐候性，可通過調(diào)整分子結(jié)構(gòu)和改變合成條件，以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的要求，且無毒無污染。

16、次氯酸鈉具有很強的氧化性，可以有效地氧化有機物，氧化后的副產(chǎn)物是無毒無害的氯化鈉，因此環(huán)保無害。

17、赤蘚糖醇具有低吸濕性、高穩(wěn)定性、高溶解熱、良好的結(jié)晶性、環(huán)境友好性等多方面的優(yōu)勢。

18、甘油作為保水輔助材料，能夠防止固化膜干裂。

19、十二烷基二甲基氧化胺(oa-12)是一種兩性表面活性劑，它在酸性介質(zhì)中表現(xiàn)為陽離子性，在堿性介質(zhì)中表現(xiàn)為非離子性，這使得它在不同的ph值下都能保持良好的性能，oa-12能顯著降低溶液臨界膠束濃度，提高潤濕性。

20、本發(fā)明的反應(yīng)式如下：

21、(1)氧化反應(yīng)

22、

23、(2)席夫堿反應(yīng)

24、

25、(3)三維氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

26、

27、以lbg-oh表示刺槐豆膠，刺槐豆膠分子上含有多個羥基，故步驟(3)的產(chǎn)物中仍存在ho-lbg形式。

28、次氯酸鈉的強氧化性使得刺槐豆膠的c-c鍵和c-h鍵斷裂，將羥基氧化為醛基，斷裂二醇化合物并將其氧化為二羰基化合物。

29、氧化刺槐豆膠與水性聚氨酯發(fā)生希夫堿反應(yīng)，醛基與氨基經(jīng)過親核加成與電子轉(zhuǎn)移形成含有碳-氮雙鍵的亞胺結(jié)構(gòu)，從而在刺槐豆膠與水性聚氨酯之間架起橋梁。氧化刺槐豆膠-水性聚氨酯-赤蘚糖醇之間以氫鍵連接，分子鏈相互纏結(jié)、交叉形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終與水、表面活性劑形成三維氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

31、(1)本發(fā)明采用氧化的方法改性刺槐豆膠，氧化刺槐豆膠分子中的醛基與水性聚氨酯分子上的氨基發(fā)生希夫堿反應(yīng)，新生成的化學鍵不斷取代原分子鏈上原有的氫鍵，增加了抑塵劑的機械性能。

32、(2)改性后的刺槐豆膠和水性聚氨酯、赤蘚糖醇共聚，再復(fù)配十二烷基二甲基氧化胺，最終得到高黏附和固化性能的抑塵材料。

33、(3)本發(fā)明制得的抑塵劑噴灑在煤塵上后，能夠潤濕并滲透到煤塵顆粒縫隙，十二烷基二甲基氧化胺通過氫鍵作用連接抑塵劑，通過范德華作用和疏水作用吸附在煤塵表面，作為抑塵劑和煤表面的中間載體，增加了抑塵劑在煤塵顆?？紫兜臐B透，從而可以更好的固結(jié)煤塵。抑塵劑分子之間通過席夫堿共價鍵作用和氫鍵作用形成了多糖分子鏈，并在吸附膜的周圍纏繞形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了膜的厚度和機械強度，提高了抑塵劑材料的韌性和彈性，具有良好的結(jié)殼強度，且甘油可以使固化層保留一定量的水分，能夠降低水的蒸發(fā)速率，防止固化層開裂。

34、(4)本發(fā)明制得的抑塵劑顯著提高了抑塵效率，對粉塵的抑制率超過95％，在保持煤塵濕潤的同時，本發(fā)明還特別強化了其粘結(jié)和固化性能，能夠在煤塵表面形成一層堅固的保護膜，固化層強度高達85.7ha，有效防止粉塵的飛揚和擴散。這種強固化性能不僅提高了抑塵效率，還延長了抑塵效果的持續(xù)時間，減少了重復(fù)施用抑塵劑的需要。

技術(shù)特征：

1.一種強固化性的環(huán)保型抑塵材料的制備方法，其特征在于，按照如下步驟制備：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述強固化性的環(huán)保型抑塵材料的制備方法，其特征在于：所述水為蒸餾水。

3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項所述強固化性的環(huán)保型抑塵材料的制備方法，其特征在于：每2000ml水，按照重量份數(shù)添加刺槐豆膠2-6份、次氯酸鈉1.5-3.5份、水性聚氨酯1-5份、赤蘚糖醇1-3份、潤濕劑6-10份、保水劑2-4份。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述強固化性的環(huán)保型抑塵材料的制備方法，其特征在于：所述保水劑為甘油。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述強固化性的環(huán)保型抑塵材料的制備方法，其特征在于：所述潤濕劑為十二烷基二甲基氧化胺，所述鹽酸溶液的質(zhì)量濃度為4—10％。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述強固化性的環(huán)保型抑塵材料的制備方法，其特征在于：加入赤蘚糖醇，充分混勻后在60-80℃繼續(xù)反應(yīng)0.5-1h得混合液ⅲ。

7.一種權(quán)利要求1-6任一項所述的強固化性的環(huán)保型抑塵材料的制備方法制備得到的強固化性的環(huán)保型抑塵材料。

8.一種權(quán)利要求7所述的強固化性的環(huán)保型抑塵材料在煤礦粉塵降塵中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種強固化性的環(huán)保型抑塵材料的制備方法，其特征在于，按照如下步驟制備：(1)稱取刺槐豆膠置于容器，加入水攪拌均勻，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至2～3，加入次氯酸鈉，升溫至50?60℃反應(yīng)1?2h，得混合液Ⅰ；(2)向混合液Ⅰ中加入水性聚氨酯，加熱至60?80℃反應(yīng)1?1.5h得混合溶液Ⅱ，加入赤蘚糖醇，充分混勻后得混合液Ⅲ；(3)將混合液Ⅲ冷卻至室溫后調(diào)節(jié)溶液的pH為中性，向混合液Ⅲ中加入表面活性劑，即可制得抑塵劑溶液。增加了抑塵劑的機械性能，能夠降低水的蒸發(fā)速率，防止固化層開裂，延長了抑塵效果的持續(xù)時間，減少了重復(fù)施用抑塵劑的需要。

技術(shù)研發(fā)人員：于海明,綦晗,李旺,王佳愔,程衛(wèi)民,劉音,謝瑤,張新悅,張相辰,陳鋆漪
受保護的技術(shù)使用者：山東科技大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8