聚合物分散體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及城市道路粉塵治理領(lǐng)域的化學(xué)抑塵劑，特別是聚合物分散體。
【背景技術(shù)】
[0002]城市規(guī)模不斷擴(kuò)大、施工現(xiàn)場(chǎng)遍地開(kāi)花，機(jī)動(dòng)車(chē)輛數(shù)量快速增加，物料堆場(chǎng)、混凝土攪拌、棄物堆放隨處可見(jiàn)。城市粉塵污染日益突出，霧霾天氣持續(xù)不斷。大氣中空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于10 μm的可吸入顆粒物(PMlO)和空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于2.5 μπι的細(xì)顆粒物(ΡΜ2.5)在本發(fā)明統(tǒng)稱(chēng)為微塵。它們?nèi)菀赘患亟饘匐x子、有機(jī)氧化物、細(xì)菌和病毒，ΡΜ2.5顆粒因鼻腔和咽喉無(wú)力阻擋而直接進(jìn)入細(xì)支氣管、肺泡，對(duì)人體危害極大，突出表現(xiàn)為致畸、致癌、致突變。
[0003]以灑水為施工方式的水力除塵簡(jiǎn)單易行，但因水的表面張力高，細(xì)微粉塵不易潤(rùn)濕，降塵率一般只有28%，而且冬季容易結(jié)冰，夏季蒸發(fā)快、有效期短。通風(fēng)除塵只是轉(zhuǎn)移粉塵、局部降塵，不是抑塵。蓬布遮蓋的效果好，但沒(méi)有從根本上解決粉塵飛揚(yáng)的問(wèn)題，不適合大面積使用。
[0004]近年來(lái)，化學(xué)抑塵劑的粉塵控制效果逐漸得到重視。按照作用原理，化學(xué)抑塵劑可以分為三類(lèi):(I)保濕型。十二烷基硫酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸鈉、烷基酚聚氧化乙烯醚提供必要的潤(rùn)濕能力，丙三醇、乙二醇、一縮二乙二醇、氯化鈣和氯化鎂等提供吸濕、保濕效果。這種抑塵劑往往因?yàn)閾]發(fā)和雨水沖刷而降低有效作用周期。(2)粘結(jié)型。將細(xì)小的粉塵顆粒粘結(jié)成粒徑較大的顆粒，可以抑制微塵飛揚(yáng)、降低微塵進(jìn)入肺部的機(jī)會(huì)。主要原料為造紙和酒精工業(yè)的廢液、廢渣以及工業(yè)渣油等，容易造成二次污染。(3)成膜型。天然高分子和合成高分子在對(duì)微塵潤(rùn)濕、吸附的基礎(chǔ)上，通過(guò)凝聚作用形成具有一定強(qiáng)度的殼層，其成膜形態(tài)類(lèi)似于篷布，抑塵效果優(yōu)于其他類(lèi)型。
[0005]淀粉、纖維素和植物多糖及其各種深加工產(chǎn)物屬于天然高分子化合物。丙烯酸、丙烯酸酯、醋酸乙烯酯和異氰酸酯等單體的聚合物，以及環(huán)氧樹(shù)脂和脲醛樹(shù)脂等低聚物的交聯(lián)產(chǎn)物均屬于合成高分子化合物。高分子化合物具有成膜的能力，交聯(lián)、固化之后可以表現(xiàn)出抗風(fēng)蝕作用。CN103265990、CN102585770和CN103305187等公開(kāi)了淀粉、纖維素衍生物、丙烯酸共聚物為主要成膜物質(zhì)的抑塵劑，配合使用了氯化鈉、焦磷酸鈉、硫酸銅、甘油、十二烷基硫酸鈉或烷基酚聚氧乙烯醚，在改善使用性能的同時(shí)，也繼承了金屬離子的腐蝕性、低分子有機(jī)物的揮發(fā)性等缺點(diǎn)。
[0006]本專(zhuān)利發(fā)明了聚合物分散體。該抑塵劑由陰離子性單體和非離子性單體為原料單體通過(guò)無(wú)皂乳液共聚技術(shù)制備，施工安全性和應(yīng)用安全性優(yōu)于傳統(tǒng)的聚合物乳液體系。相比于水溶性聚合物抑塵劑，它在微塵顆粒表面形成的殼層有更好的耐水蝕性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供聚合物分散體。該聚合物分散體以陰離子性單體和非離子性單體為原料單體通過(guò)無(wú)皂乳液共聚技術(shù)制備，首先，選擇的低分子原料均具反應(yīng)性，最終的產(chǎn)物不含揮發(fā)性低分子有機(jī)物，也沒(méi)有腐蝕性高價(jià)金屬離子；其次，選取恰當(dāng)?shù)年庪x子性單體、非離子性原料單體作為反應(yīng)性乳化劑，為體系提供了足夠的乳化、分散穩(wěn)定作用，并通過(guò)共聚溫度的選擇，從而使體系無(wú)須使用傳統(tǒng)的低分子乳化劑，得到的聚合物分散體作為抑塵劑，可以在微塵表面形成有效的殼層，其施工安全性和應(yīng)用安全性更高。將其應(yīng)用為化學(xué)抑塵劑，能夠用水稀釋噴灑使用，綜合性能好，安全環(huán)保。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0009]聚合物分散體，該分散體通過(guò)無(wú)皂乳液共聚技術(shù)制備而成，原料包括陰離子性單體、非離子性單體、PH緩沖劑、引發(fā)劑和水，其原料配比為:
[0010]所述的原料還包括堿性中和劑，堿性中和劑的量為調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值至6.0_9.0 ο
[0011]所述的陰離子性單體為不飽和羧酸單體和不飽和磺酸或其鈉鹽類(lèi)陰離子性單體中的一種或多種。所述的不飽和羧酸單體具體為丙烯酸、甲基丙烯酸；不飽和磺酸或其鈉鹽類(lèi)陰離子性單體具體為乙烯基磺酸鈉、烯丙基磺酸鈉、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
[0012]所述的非離子性單體為丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯和苯乙烯中的一種或多種。
[0013]所述的pH緩沖劑為碳酸氫鈉、碳酸鈉和醋酸鈉中的一種或兩種。
[0014]所述的引發(fā)劑為過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨和過(guò)氧化氫/硫酸亞鐵中的一種或兩種，以水溶液形式加入，溶液的質(zhì)量百分濃度為5?10%。
[0015]所述的堿性中和劑為氨水、2-羥甲基異丙胺和2-羥乙氧基乙胺中的一種或兩種。
[0016]所述的水為蒸餾水或自來(lái)水。
[0017]所述的聚合物分散體的制備方法，包括以下步驟:
[0018](I)準(zhǔn)備原料液:當(dāng)陰離子性單體為不飽和羧酸單體時(shí)，將不飽和羧酸單體與非離子性單體混合均勻，作為原料液備用；當(dāng)陰離子性單體為不飽和磺酸或其鈉鹽類(lèi)陰離子性單體時(shí)，原料液的組成為僅為非離子性單體，不飽和磺酸或其鈉鹽類(lèi)陰離子性單體在后面的步驟(3)中加入；當(dāng)陰離子性單體為不飽和羧酸單體和不飽和磺酸或其鈉鹽類(lèi)陰離子性單體時(shí)，將不飽和羧酸單體與非離子性單體混合均勻，作為原料液備用，不飽和磺酸或其鈉鹽類(lèi)陰離子性單體在后面的步驟(3)中加入；
[0019](2)向裝有攪拌器、溫度計(jì)、滴液漏斗和氮?dú)鈱?dǎo)管的反應(yīng)器中加入pH緩沖劑和水，開(kāi)啟攪拌，氮?dú)饣驓鍤庵脫Q10?30分鐘，水浴加熱升溫；
[0020](3)升溫至60_90°C時(shí)，當(dāng)陰離子性單體包含不飽和磺酸或其鈉鹽類(lèi)陰離子性單體時(shí)，加入引發(fā)劑溶液、不飽和磺酸或其鈉鹽類(lèi)陰離子性單體，然后加入步驟(I)中的原料液；或者，當(dāng)陰離子性單體不包含不飽和磺酸或其鈉鹽類(lèi)陰離子性單體時(shí)，加入引發(fā)劑溶液，然后加入步驟(I)中的原料液；
[0021]原料液的加入方式為分批加入或連續(xù)滴加；
[0022](4)原料液完全加入之后，在60_100°C保溫0.5-2.5小時(shí)；
[0023](5)冷卻至室溫，以堿性中和劑調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值至6.0-9.0，出料，即為本發(fā)明的聚合物分散體。
[0024]所述的步驟(3)中，聚合反應(yīng)的溫度，優(yōu)選70_90°C。
[0025]所述的步驟(3)中，原料液的滴加時(shí)間為2.0-4.0小時(shí)。
[0026]所述的步驟(4)中，保溫的溫度，優(yōu)選80_95°C。
[0027]所述的步驟(5)中，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH值，優(yōu)選7.0-9.0。
[0028]所述的聚合物分散體的應(yīng)用方法，作為化學(xué)抑塵劑，按照質(zhì)量比聚合物分散體:水=I: 10-1000的比例混合注入噴灑器或噴灑車(chē)，按照1.0-2.5kg/m2道路的用量，將此抑塵劑稀釋液向城市道路、人行便道的表面均勻噴灑。
[0029]所述的與水的混合比例優(yōu)選為聚合物分散體按1: 20-500與水稀釋。
[0030]本發(fā)明的有益效果是:
[0031](I)本發(fā)明的聚合物分散體通過(guò)無(wú)皂乳液共聚技術(shù)制備，不含甘油、