一種噴霧降塵用凝聚劑及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于殼聚糖?淀粉接枝共聚方法的噴霧降塵用凝聚劑及制備方法，其按質(zhì)量百分比包括：5％?10％的糊化淀粉、5％?10％的殼聚糖、10％?15％的丙烯酸、0.5％?1.4％的潤濕劑、0.4％?0.9％的增稠劑、0.3％?0.5％的滲透劑、0.05?0.1％的引發(fā)劑與0.2％?0.5％無機鹽，余量為水；及制備方法。生成一種新型的環(huán)保型噴霧凝聚劑，將該環(huán)保型凝聚劑與水混合在礦井采掘作業(yè)現(xiàn)場進行噴霧，可將粉塵有效包裹在噴霧液滴之內(nèi)，這樣大大減少了粉塵的擴散。
【專利說明】
_種噴霧降塵用凝聚劑及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及礦井防塵用抑制劑領(lǐng)域，尤其涉及一種基于殼聚糖-淀粉接枝共聚方 法的噴霧降塵用凝聚劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著礦井生產(chǎn)過程中機械化、自動化水平的提高，綜掘面、綜采面、綜放面、錨噴作 業(yè)區(qū)、皮帶巷等生產(chǎn)區(qū)域產(chǎn)生的粉塵均嚴重超標。據(jù)實測可知，在不采取任何防護措施的情 況下，綜掘工作面的全塵濃度達到1500mg/m 3以上，綜采工作面的全塵濃度可達3000-5000mg/m3,綜放工作面的全塵濃度更是高達6000mg/m 3以上，而且這些工作面呼吸性粉塵的 濃度接近全塵濃度的50 %左右。
[0003] 粉塵濃度超標帶來的后果是嚴重污染了井下的作業(yè)環(huán)境，導(dǎo)致煤炭行業(yè)塵肺病的 人數(shù)增多。據(jù)國家衛(wèi)生計生委通報，塵肺病已是我國最大的職業(yè)病，在煤礦各生產(chǎn)系統(tǒng)中， 綜采(掘)面塵肺病患病礦工占到全部人數(shù)的90%左右。雖然煤礦在生產(chǎn)過程中為了降低粉 塵的產(chǎn)生和擴散，都會使用降塵劑，而且降塵劑主要以泡沫型和噴霧型為主。但這些降塵劑 大多是由表面活性劑簡單混合而成，不僅成本造價高，而且不易降解，容易造成對環(huán)境的二 次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于一種基于殼聚糖-淀粉接枝共聚方 法的噴霧降塵用凝聚劑及制備方法，可將粉塵有效包裹在噴霧液滴之內(nèi)，大幅度減少粉塵 的擴散。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案包括：
[0006] -種基于殼聚糖-淀粉接枝共聚方法的噴霧降塵用凝聚劑，其按質(zhì)量百分比包括 以下組分：
[0007] 5 % -10 %的糊化淀粉、5 % -10 %的殼聚糖、10 % -15 %的丙烯酸、0.5 % -1.4 %的潤 濕劑、0.4%-0.9%的增稠劑、0.3%-0.5%的滲透劑、0.05-0.1%的引發(fā)劑與0.2%-0.5% 無機鹽，余量為水。
[0008] 所述的噴霧降塵用凝聚劑，其中，上述引發(fā)劑為過氧化鈉、過氧化氫中的一種;無 機鹽為硫酸銨、硫酸鈉中的一種。
[0009] 所述的噴霧降塵用凝聚劑，其中，上述潤濕劑為聚烷氧基化脫水山梨糖醇酯、2-胍 基琥珀酸中的一種或其混合物;增稠劑為椰子油脂肪酸單乙醇酰胺、烷基多糖苷-醇醚羧酸 鹽中的一種或其混合物;滲透劑為聚氧乙烯脫水山梨醇單硬脂酸酯。
[0010] -種制備所述噴霧降塵用凝聚劑的方法，其包括以下步驟：
[0011] 步驟一，將殼聚糖與無機鹽溶液混合均勻，在溶液中加入糊化淀粉在80-90°C下攪 拌反應(yīng)2小時，得到第一溶液；
[0012] 步驟二，向第一溶液中按比例加入丙烯酸和引發(fā)劑，在60-80°C的條件下，恒溫攪 拌儀中攪拌反應(yīng)2.5小時，得到第二溶液；
[0013] 步驟三，在上述溶液中加入潤濕劑、增稠劑、滲透劑，并按照1:20-1:40的比例加入 水進行攪拌，之后調(diào)節(jié)PH值在7-10區(qū)間內(nèi)，即可得到所述噴霧降塵用凝聚劑。
[0014]所述的制備方法，其中，噴霧降塵用凝聚劑與水的質(zhì)量比為1:20-1:40。
[0015]所述的制備方法，其中，步驟三中的PH值為7-10。
[0016]所述的制備方法，其中，其更為具體的包括：
[0017] 分別稱量5g殼聚糖，0.5g硫酸銨，5g的糊化淀粉溶于100ml水中，在90°C下恒溫反 應(yīng)2小時，之后再加入10ml丙烯酸和0.08g的過氧化鈉，在65°C下恒溫反應(yīng)2.5小時得到第二 溶液，將所得的溶液中加入〇 . 6ml聚烷氧基化脫水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸， 0.2ml椰子油脂肪酸單乙醇酰胺，0.5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸鹽，0.4ml聚氧乙烯脫水山梨 醇單硬脂酸酯，按照1:25的比例加入水進行攪拌，最終調(diào)節(jié)PH值至8,得到所述噴霧降塵用 凝聚劑。
[0018] 本發(fā)明提供的一種基于殼聚糖-淀粉接枝共聚方法的噴霧降塵用凝聚劑及制備方 法，采用殼聚糖和淀粉與丙烯酸進行接枝共聚反應(yīng)，通過接枝共聚來改良殼聚糖和淀粉的 性質(zhì)，而且在接枝共聚反應(yīng)的同時，加入多種表面活性劑來改變或增強生成物的相關(guān)性能， 最終生成一種新型的環(huán)保型噴霧凝聚劑。將該環(huán)保型噴霧凝聚劑噴灑到煤礦采掘作業(yè)現(xiàn) 場，可將粉塵有效包裹在噴霧液滴之內(nèi)，這樣可以大大減少粉塵的擴散。該噴霧抑塵劑不僅 具有抑塵效果明顯、原料廉價、潤濕性好等優(yōu)點，而且該噴霧降塵用凝聚劑易于生物降解， 對環(huán)境并沒有污染。本發(fā)明的使用范圍十分廣泛，不僅可以用于煤礦采煤和掘進生產(chǎn)過程， 也可以用于煤礦運輸?shù)缆窞⑺祲m等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明中噴霧降塵用凝聚劑制備方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明提供了一種基于殼聚糖-淀粉接枝共聚方法的噴霧降塵用凝聚劑及制備方 法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進一步詳細說明。應(yīng) 當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021] 本發(fā)明提供了一種基于殼聚糖-淀粉接枝共聚方法的噴霧降塵用凝聚劑，其按質(zhì) 量百分比包括以下組分:5 %-10 %的糊化淀粉、5 %-10 %的殼聚糖、10 %-15%的丙烯酸、 0.5%-1.4%的潤濕劑、0.4%-0.9%的增稠劑、0.3%-0.5%的滲透劑、0.05-0.1 %的引發(fā) 劑與0.2 %-0.5 %無機鹽，余量為水。
[0022] 而且上述引發(fā)劑為過氧化鈉、過氧化氫中的一種;無機鹽為硫酸銨、硫酸鈉中的一 種。上述潤濕劑為聚烷氧基化脫水山梨糖醇酯、2-胍基琥珀酸中的一種或其混合物;增稠劑 為椰子油脂肪酸單乙醇酰胺、烷基多糖苷-醇醚羧酸鹽中的一種或其混合物;滲透劑為聚氧 乙烯脫水山梨醇單硬脂酸酯。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種制備所述噴霧降塵用凝聚劑的方法，如圖1所示的，其包括以 下步驟:步驟一，將殼聚糖與無機鹽溶液混合均勻，在溶液中加入糊化淀粉在80-90 °C下攪 拌反應(yīng)2小時，得到第一溶液；
[0024]步驟二，向第一溶液中按比例加入丙烯酸和引發(fā)劑，在60-80 °C的條件下，恒溫攪 拌儀中攪拌反應(yīng)2.5小時，得到第二溶液；
[0025] 步驟三，在上述溶液中加入潤濕劑、增稠劑、滲透劑，并按照1:20-1:40的比例加入 水進行攪拌，之后調(diào)節(jié)PH值在7-10區(qū)間內(nèi)，即可得到所述噴霧降塵用凝聚劑。
[0026]其更為具體的包括：
[0027] 分別稱量5g殼聚糖，0.5g硫酸銨，5g的糊化淀粉溶于100ml水中，在90°C下恒溫反 應(yīng)2小時，之后再加入10ml丙烯酸和0.08g的過氧化鈉，在65°C下恒溫反應(yīng)2.5小時得到第二 溶液，將所得的溶液中加入〇 . 6ml聚烷氧基化脫水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸， 0.2ml椰子油脂肪酸單乙醇酰胺，0.5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸鹽，0.4ml聚氧乙烯脫水山梨 醇單硬脂酸酯，按照1:25的比例加入水進行攪拌，最終調(diào)節(jié)PH值至8,得到所述噴霧降塵用 凝聚劑。
[0028]本發(fā)明主要是選用廉價、易降解和無污染的淀粉和殼聚糖作為接枝共聚的主要原 料，利用丙烯酸與殼聚糖和淀粉接枝共聚來改善分子性能，將其分子結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)在一起形成 大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；而且丙烯酸接枝共聚生成的酯類物質(zhì)有一定的吸水功能，所以通過引發(fā) 劑在一定條件下進行接枝共聚反應(yīng)。為了進一步提升生成共聚物在抗鹽、抗風化等方面的 性能，在反應(yīng)過程中添加少量的表面活性劑來增強和改善生成的凝聚劑。該凝聚劑的核心 作用原理是通過接枝共聚反應(yīng)將幾種物質(zhì)的最佳性能共聚在一個共聚物上，使共聚物具有 這些物質(zhì)的所有優(yōu)點，使其性能更加優(yōu)良，更符合實際生產(chǎn)過程中防塵的需求。本發(fā)明中生 成的凝聚劑無論是在抑塵效果還是在原料價格方面都具有較強優(yōu)勢，最重要的是易于生物 降解不會造成二次污染。
[0029]為了更進一步描述本發(fā)明，以下列舉更為具體的實施例進行說明。
[0030] 實施例1
[0031] 分別稱量5g殼聚糖，0.5g硫酸銨，5g的糊化淀粉溶于100ml水中，在90°C下恒溫反 應(yīng)2小時，之后再加入10ml丙烯酸和0.08g的過氧化鈉，在65°C下恒溫反應(yīng)2.5小時得到第二 溶液，將所得的溶液中加入〇 . 6ml聚烷氧基化脫水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸， 0.2ml椰子油脂肪酸單乙醇酰胺，0.5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸鹽，0.4ml聚氧乙烯脫水山梨 醇單硬脂酸酯，按照1:25的比例加入水進行攪拌，最終調(diào)節(jié)PH值至8，最終測試相關(guān)性能。 [0032] 實施例2
[0033] 分別稱量5g殼聚糖，0.5g硫酸銨，5g的糊化淀粉溶于100ml水中，在90°C下恒溫反 應(yīng)2小時，之后再加入12ml丙烯酸和0.08g的過氧化鈉，在65°C下恒溫反應(yīng)2.5小時得到第二 溶液，將所得的溶液中加入〇 . 6ml聚烷氧基化脫水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸， 0.2ml椰子油脂肪酸單乙醇酰胺，0.5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸鹽，0.4ml聚氧乙烯脫水山梨 醇單硬脂酸酯，按照1:25的比例加入水進行攪拌，最終調(diào)節(jié)PH值至8，最終測試相關(guān)性能。 [0034] 實施例3
[0035] 分別稱量5g殼聚糖，0.5g硫酸銨，5g的糊化淀粉溶于100ml水中，在90°C下恒溫反 應(yīng)2小時，之后再加入15ml丙烯酸和0.08g的過氧化鈉，在65°C下恒溫反應(yīng)2.5小時得到第二 溶液，將所得的溶液中加入〇 . 6ml聚烷氧基化脫水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸， 0.2ml椰子油脂肪酸單乙醇酰胺，0.5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸鹽，0.4ml聚氧乙烯脫水山梨 醇單硬脂酸酯，按照1:25的比例加入水進行攪拌，最終調(diào)節(jié)PH值至8，最終測試相關(guān)性能。
[0036] 將實施例1、實施例2、實施例3所示的凝聚劑在某煤礦的綜采工作面進行了現(xiàn)場試 驗，并分別測定了工作面未采用任何防塵措施、僅采用清水噴霧以及在清水中添加本發(fā)明3 個實施例后進行噴霧情況下的粉塵濃度，如表1所示的，表1為采用不同措施時綜采工作面 各測定地點所測定的粉塵數(shù)據(jù)。
[0037] 表 1
[0040]當然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實施例，應(yīng) 當說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明 顯變形形式，均落在本說明書的實質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護。
【主權(quán)項】
1. 一種基于殼聚糖-淀粉接枝共聚方法的噴霧降塵用凝聚劑，其按質(zhì)量百分比包括以 下組分： 5%-10%的糊化淀粉、5%-10%的殼聚糖、10%-15%的丙烯酸、0.5%-1.4%的潤濕 劑、0.4%-0.9%的增稠劑、0.3%-0.5%的滲透劑、0.05-0.1%的引發(fā)劑與0.2%-0.5%無 機鹽，余量為水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴霧降塵用凝聚劑，其特征在于，上述引發(fā)劑為過氧化鈉、過 氧化氫中的一種;無機鹽為硫酸銨、硫酸鈉中的一種。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴霧降塵用凝聚劑，其特征在于，上述潤濕劑為聚烷氧基化脫 水山梨糖醇酯、2-胍基琥珀酸中的一種或其混合物;增稠劑為椰子油脂肪酸單乙醇酰胺、烷 基多糖苷-醇醚羧酸鹽中的一種或其混合物;滲透劑為聚氧乙烯脫水山梨醇單硬脂酸酯。4. 一種制備如權(quán)利要求1所述噴霧降塵用凝聚劑的方法，其包括以下步驟： 步驟一，將殼聚糖與無機鹽溶液混合均勻，在溶液中加入糊化淀粉在80-90°C下攪拌反 應(yīng)2小時，得到第一溶液； 步驟二，向第一溶液中按比例加入丙烯酸和引發(fā)劑，在60-80°C的條件下，恒溫攪拌儀 中攪拌反應(yīng)2.5小時，得到第二溶液； 步驟三，在上述溶液中加入潤濕劑、增稠劑、滲透劑，并按照1:20-1:40的比例加入水進 行攪拌，之后調(diào)節(jié)PH值在7-10區(qū)間內(nèi)，即可得到所述噴霧降塵用凝聚劑。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，噴霧降塵用凝聚劑與水的質(zhì)量比為1: 20-1:40〇6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟三中的PH值為7-10。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，其更為具體的包括： 分別稱量5g殼聚糖，0.5g硫酸銨，5g的糊化淀粉溶于100mL水中，在90°C下恒溫反應(yīng)2小 時，之后再加入IOml丙烯酸和0.08g的過氧化鈉，在65°C下恒溫反應(yīng)2.5小時得到第二溶液， 將所得的溶液中加入〇.6ml聚烷氧基化脫水山梨糖醇酯，0.6ml的2-胍基琥珀酸，0.2ml椰子 油脂肪酸單乙醇酰胺，〇. 5ml烷基多糖苷-醇醚羧酸鹽，0.4ml聚氧乙烯脫水山梨醇單硬脂酸 酯，按照1:25的比例加入水進行攪拌，最終調(diào)節(jié)PH值至8,得到所述噴霧降塵用凝聚劑。
【文檔編號】E21F5/06GK105884973SQ201610289009
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月4日
【發(fā)明人】周剛, 范韜, 邱晗, 徐茂, 聶文, 陳聰, 邱磊, 王家遠, 馬云龍
【申請人】山東科技大學