技术领域
本发明涉及一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂、其制备方法及应用。
背景技术
随着城市化进程的加快，施工堆料场及路面扬沙也在不断增加。颗粒物污染对我国城 市空气质量的影响范围很广，是大多数城市空气污染的首要因素。
国内外一般对开放性尘源的防治对策主要有洒水抑尘、苫盖抑尘、设置挡风抑尘墙抑 尘、建造封闭式结构、化学抑尘等。洒水抑尘不仅造成大量水资源的浪费，而且由于我国 北方地区夏季气温高，蒸发快(一般喷洒一次只能保持10min左右)，而冬季气温低，易结 冰，因此，其实际应用受到很大限制；散料的苫盖编织布强度低、光滑、重量轻、易兜风， 使用寿命短，成本高，不仅造成了资源的浪费，而且苫盖和拆剁的工序麻烦，不利于作业 的提速增效；挡风抑尘墙和建造封闭式结构抑尘一次性投资巨大，且不能捕捉漂浮在空气 中的粉尘，对于不断有新的粉尘产生的作业区，其抑尘能力有限；化学抑尘的方法从诞生 之日起就为世界各国所广泛采用，取得了良好的效果，在科研和工业运行中被认为是解决 开放性尘源扬尘污染的最佳方法。
发明内容
本发明是要解决现有开放性尘源的防治方法存在资源浪费、工序麻烦，不利于作业的 提速增效；且应用受到很大限制的问题。而提供一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂、其制 备方法及应用。
本发明一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，按质量百分比由5％～10％为淀粉接枝聚丙 烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高 吸水型树脂、1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％ 苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水制成；所述新型复 合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1g/cm3～1.2g/cm3。
上述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的制备方法，按以下步骤进行：
一、按质量百分比称取5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯 酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～4％羧甲基纤维素 钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、 0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水；
二、先将步骤一称取的去离子水分成两份，得到去离子水A和去离子水B；将去离子 水A加入到第一混合容器中，再将步骤一称取的5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树 脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂加入 到第一混合容器中，以1200转/min的速度搅拌30min～60min，混合均匀，得到混合物A； 所述去离子水A与去离子水B的体积比为3:2；
三、将步骤一称取的1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化 铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和步骤二得到的去离 子水B加入到第二混合容器中，以1200转/min的速度搅拌1.5h～3h，混合均匀，得到混合 物B；
四、将步骤二得到的混合物A和步骤三得到的混合物B以800转/min的速度搅拌混合 15min～30min后，静置30min～60min，得到微乳白色液体，即为复合聚丙烯酸类水溶性抑 尘剂；所述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1g/cm3～1.2g/cm3。
本发明的复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于煤炭、土料的堆放和土料的运 输防尘；
使用方法如下：将复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释40～50倍，然后用喷 洒装置喷洒至物料表面，喷洒用量2kg/m2，干燥后在物料表面形成聚合物固结层，即完成 煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘。
本发明的复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于道路防尘；
使用方法如下：将复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释80～100倍，然后采用 雾状洒水车对道路及绿化带进行喷洒，即完成道路防尘。
本发明的优点：
1、聚丙烯酸类高吸水型树脂具有优良的耐候性、耐水洗、耐酸碱性和耐腐蚀性，属于 环境友好的绿色化工产品。
2、将两种或两种以上的丙烯酸类高吸水型树脂进行复合配制，能够得到一种稳定性好、 可用水稀释喷洒使用的复合聚丙烯酸类水溶性固沙抑尘剂。产品符合目前绿色化工的要求， 且成本较低、无污染。
3、配方中加入了二丙二醇丁醚作为防冻剂，使得抑尘剂能在较低温下使用，适用于北 方冬季寒冷的气候特征。
4、淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂中含有一定比例的聚丙烯酸钠，可以作为水质稳定 剂和保水剂、保持抑尘剂体系的稳定，避免水分的快速析出。
5、本发明的复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂能够应用于煤炭、土料的堆放和土料的运输 防尘，在物料表面形成聚合物固结层，具有良好的抑尘性能。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，按质量百分比由 5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、 0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲 基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为 去离子水制成；所述新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为 1g/cm3～1.2g/cm3。
本实施方式中淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂由淀粉与丙烯酸(盐)接枝共聚而成， 利用天然高分子的引入提高其环境降解性，属于可降解的环境友好的绿色化工产品，具有 吸水性强、粘结性好，成膜强度大的良好性能。
本实施方式中聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂为常见的高吸水型树脂，属于可降解的 环境友好的绿色化工产品，合成方法简便，水溶性好、粘度大、稳定性好，具有一定的耐 盐性。
本实施方式中聚丙烯酸酯高吸水型树脂以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯为单体聚合制 备，具有良好的吸水性能及热稳定性，具有良好的粘结作用，能够将粉尘、小型颗粒与地 面固接，并通过粘结作用使其与路面土质融合，达到抑尘目的。
本实施方式中羧甲基纤维素钠又名羧甲基纤维素钠盐，羧甲基纤维素，为白色或乳白 色纤维状粉末或颗粒，密度0.5g/cm3～0.7g/cm3，几乎无臭、无味，具吸湿性。易于分散在 水中成透明胶状溶液，易溶于水，溶液透明。本品具有粘合、增稠、增强、乳化、保水、 悬浮等作用。
本实施方式中十二烷基二甲基苄基氯化铵别名：1227，苯扎氯铵、杀藻胺DDBAC， 十二烷基二甲基苄基氯化铵，相对分子质量：340.00。1227是一种阳离子表面活性剂，属 非氧化性杀菌剂，具有广谱、高效的杀菌灭藻能力，能有效地控制水中菌藻繁殖和粘泥生 长，并具有良好的粘泥剥离作用和一定的分散、渗透作用，同时具有一定的去油、除臭能 力和缓蚀作用。
本实施方式中苯甲酸钠是苯甲酸的钠盐，是很常用的防腐剂，有防止变质发酸、延长 保质期的效果。
本实施方式中二丙二醇丁醚分子量为190.3，无色液体，易溶于水，成膜助剂、防冻剂。 主要用于涂料、清洗剂、农产品、化妆品、纺织品。
本实施方式中硬酯酸钠分子量为306.46，白色粉末，具有脂肪气味。熔点250～270℃， 用于制造皂类洗涤剂，在化妆品中作乳化剂，用作金属热处理及塑料稳定剂，用于牙膏的 制造，也用作防水剂、塑料稳定剂。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：本实施方式一种复合聚丙 烯酸类水溶性抑尘剂，按质量百分比由8％～10％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、3％～5％ 聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、2％～3％羧甲基纤维素钠、0.15％～0.2％十二烷基二甲基 苄基氯化铵、0.2％～0.3％苯甲酸钠、12％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为 去离子水制成。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：本实施方式一种复合 聚丙烯酸类水溶性抑尘剂，按质量百分比由5％～7％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、 2％～3％聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、8％～10％聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～2％羧 甲基纤维素钠、0.1％～0.15％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～0.15％苯甲酸钠、8％～10％ 二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水制成。其它与具体实施方式一或二相 同。
具体实施方式四：本实施方式一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的制备方法，按以下 步骤进行：
一、按质量百分比称取5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～5％为聚丙烯 酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～4％羧甲基纤维素 钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、 0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水；
二、先将步骤一称取的去离子水分成两份，得到去离子水A和去离子水B；将去离子 水A加入到第一混合容器中，再将步骤一称取的5％～10％为淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树 脂、2％～5％为聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂、0％～10％为聚丙烯酸酯高吸水型树脂加入 到第一混合容器中，以1200转/min的速度搅拌30min～60min，混合均匀，得到混合物A； 所述去离子水A与去离子水B的体积比为3:2；
三、将步骤一称取的1.5％～4％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.3％十二烷基二甲基苄基氯化 铵、0.1％～10％苯甲酸钠、8％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和步骤二得到的去离 子水B加入到第二混合容器中，以1200转/min的速度搅拌1.5h～3h，混合均匀，得到混合 物B；
四、将步骤二得到的混合物A和步骤三得到的混合物B以800转/min的速度搅拌混合 15min～30min后，静置30min～60min，得到微乳白色液体，即为复合聚丙烯酸类水溶性抑 尘剂；所述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1g/cm3～1.2g/cm3。
具体实施方式五：本实施方式一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于煤炭、 土料的堆放和土料的运输防尘；
使用方法如下：将新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释40～50倍，然后 用喷洒装置喷洒至物料表面，喷洒用量2kg/m2，干燥后在物料表面形成聚合物固结层，即 完成煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘。
具体实施方式六：本实施方式一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于道路 防尘；
使用方法如下：将新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释80～100倍，然后 采用雾状洒水车对道路及绿化带进行喷洒，即完成道路防尘。
通过以下试验验证本发明的效果：
试验一：一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的制备方法，按以下步骤进行：
一、按质量百分比称取8％～10％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、3％～5％聚丙烯酸- 丙烯酰胺高吸水型树脂、2％～3％羧甲基纤维素钠、0.15％～0.2％十二烷基二甲基苄基氯化铵、 0.2％～0.3％苯甲酸钠、12％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水；
二、先将步骤一称取的去离子水分成两份，得到去离子水A和去离子水B；将去离子 水A加入到第一混合容器中，再将步骤一称取的8％～10％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂 和3％～5％聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂加入到第一混合容器中，以1200转/min的速度 搅拌30min～60min，混合均匀，得到混合物A；所述去离子水A与去离子水B的体积比为 3:2；
三、将步骤一称取的2％～3％羧甲基纤维素钠、0.15％～0.2％十二烷基二甲基苄基氯化铵、 0.2％～0.3％苯甲酸钠、12％～15％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和步骤二得到的去离子 水B加入到第二混合容器中，以1200转/min的速度搅拌1.5h～3h，混合均匀，得到混合物 B；
四、将步骤二得到的混合物A和步骤三得到的混合物B以800转/min的速度搅拌混合 15min～30min后，静置30min～60min，得到微乳白色液体，即为复合聚丙烯酸类水溶性抑 尘剂；所述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1.001g/cm3。
试验二：一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于煤炭、土料的堆放和土料 的运输防尘；
使用方法如下：将新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释40～50倍，然后 用喷洒装置喷洒至物料表面，喷洒用量2kg/m2，干燥后在物料表面形成聚合物固结层，即 完成煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘。
表1为一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂用于煤炭、土料的堆放和土料的运输防尘的 风损率测试结果。
表1五级风力下吹拂5分钟风损率
由表1得出，各质量分数的抑尘剂均具有一定的抑尘效果，风损率随浓度的降低逐渐 增大，原因可能是由于抑尘剂中的聚合物浓度降低后固化层抗风蚀力减弱，固化层出现破 损，使得风损率增加；但是考虑到实验室使用小型喷洒器喷洒冲击力较小，而大量喷洒时 采用高压喷洒器，冲击力大，抑尘剂在物料中渗透更深，形成的固化层强度会更大，抑尘 效果可能会更好。
试验三：一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的制备方法，按以下步骤进行：
一、按质量百分比称取5％～7％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、2％～3％聚丙烯酸-丙 烯酰胺高吸水型树脂、8％～10％聚丙烯酸酯高吸水型树脂、1.5％～2％羧甲基纤维素钠、 0.1％～0.15％十二烷基二甲基苄基氯化铵、0.1％～0.15％苯甲酸钠、8％～10％二丙二醇丁醚、 0.5％～1％硬酯酸钠和余量为去离子水；
二、先将步骤一称取的去离子水分成两份，得到去离子水A和去离子水B；将去离子 水A加入到第一混合容器中，再将步骤一称取的5％～7％淀粉接枝聚丙烯酸高吸水型树脂、 2％～3％聚丙烯酸-丙烯酰胺高吸水型树脂和8％～10％聚丙烯酸酯高吸水型树脂加入到第一 混合容器中，以1200转/min的速度搅拌30min～60min，混合均匀，得到混合物A；所述去 离子水A与去离子水B的体积比为3:2；
三、将步骤一称取的1.5％～2％羧甲基纤维素钠、0.1％～0.15％十二烷基二甲基苄基氯化 铵、0.1％～0.15％苯甲酸钠、8％～10％二丙二醇丁醚、0.5％～1％硬酯酸钠和步骤二得到的去 离子水B加入到第二混合容器中，以1200转/min的速度搅拌1.5h～3h，混合均匀，得到混 合物B；
四、将步骤二得到的混合物A和步骤三得到的混合物B以800转/min的速度搅拌混合 15min～30min后，静置30min～60min，得到微乳白色液体，即为复合聚丙烯酸类水溶性抑 尘剂；所述复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂的pH为7.5，密度为1.001g/cm3。
试验四：一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂作为抑尘剂用于道路防尘；
使用方法如下：将新型复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂采用自来水稀释80～100倍，然后 采用雾状洒水车对道路及绿化带进行喷洒，即完成道路防尘。
表2为一种复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂用于道路防尘的粉尘浓度TSP测试结果。
表2道路大气粉尘浓度TSP试验结果
由表2得出，复合聚丙烯酸类水溶性抑尘剂对道路扬尘具有一定的抑尘作用，对于一 般道路能够迅速降低大气粉尘浓度TSP，并低于国家大气环境质量二级标准(0.3mg/m3)，但 用于道路抑尘时，由于空气流动快，变化性较大，有效抑尘时间较短，需要数日重复喷洒 以达到较好的抑尘效果。