一种聚合物分散体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及城市道路粉尘治理领域的化学抑尘剂，特别是一种聚合物分散体及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 城市规模不断扩大、施工现场遍地开花，机动车辆数量快速增加，物料堆场、混凝 土搅拌、弃物堆放随处可见。城市粉尘污染日益突出，雾霾天气持续不断。大气中空气动 力学直径小于10 ym的可吸入颗粒物（PM10)和空气动力学直径小于2. 5 ym的细颗粒物 (PM2. 5)在本发明统称为微尘。它们容易富集重金属离子、有机氧化物、细菌和病毒，PM2. 5 颗粒因鼻腔和咽喉无力阻挡而直接进入细支气管、肺泡，对人体危害极大，突出表现为致 畸、致癌、致突变。
[0003] 以洒水为施工方式的水力除尘简单易行，但因水的表面张力高，细微粉尘不易润 湿，降尘率一般只有28%，而且冬季容易结冰，夏季蒸发快、有效期短。通风除尘只是转移粉 尘、局部降尘，不是抑尘。蓬布遮盖的效果好，但没有从根本上解决粉尘飞扬的问题，不适合 大面积使用。
[0004] 近年来，化学抑尘剂的粉尘控制效果逐渐得到重视。按照作用原理，化学抑尘剂可 以分为三类：（1)保湿型。十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基苯磺酸钠、烷基酚聚氧 化乙烯醚提供必要的润湿能力，丙三醇、乙二醇、一缩二乙二醇、氯化钙和氯化镁等提供吸 湿、保湿效果。这种抑尘剂往往因为挥发和雨水冲刷而降低有效作用周期。（2)粘结型。将 细小的粉尘颗粒粘结成粒径较大的颗粒，可以抑制微尘飞扬、降低微尘进入肺部的机会。主 要原料为造纸和酒精工业的废液、废渣以及工业渣油等，容易造成二次污染。（3)成膜型。 天然高分子和合成高分子在对微尘润湿、吸附的基础上，通过凝聚作用形成具有一定强度 的壳层，其成膜形态类似于篷布，抑尘效果优于其他类型。
[0005] 淀粉、纤维素和植物多糖及其各种深加工产物属于天然高分子化合物。丙烯酸、丙 烯酸酯、醋酸乙烯酯和异氰酸酯等单体的聚合物，以及环氧树脂和脲醛树脂等低聚物的交 联产物均属于合成高分子化合物。高分子化合物具有成膜的能力，交联、固化之后可以表现 出抗风蚀作用。CN103265990、CN102585770和CN103305187等公开了淀粉、纤维素衍生物、 丙烯酸共聚物为主要成膜物质的抑尘剂，配合使用了氯化钠、焦磷酸钠、硫酸铜、甘油、十二 烷基硫酸钠或烷基酚聚氧乙烯醚，在改善使用性能的同时，也继承了金属离子的腐蚀性、低 分子有机物的挥发性等缺点。
[0006] 本专利发明了一种聚合物分散体及其制备方法。该抑尘剂由阴离子性单体和非离 子性单体为原料单体通过无皂乳液共聚技术制备，施工安全性和应用安全性优于传统的聚 合物乳液体系。相比于水溶性聚合物抑尘剂，它在微尘颗粒表面形成的壳层有更好的耐水 蚀性。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种聚合物分散体及其制备方法。该聚合物分散体以阴离 子性单体和非离子性单体为原料单体通过无皂乳液共聚技术制备，首先，选择的低分子原 料均具反应性，最终的产物不含挥发性低分子有机物，也没有腐蚀性高价金属离子；其次， 选取恰当的阴离子性单体、非离子性原料单体作为反应性乳化剂，为体系提供了足够的乳 化、分散稳定作用，并通过共聚温度的选择，从而使体系无须使用传统的低分子乳化剂，得 到的聚合物分散体作为抑尘剂，可以在微尘表面形成有效的壳层，其施工安全性和应用安 全性更高。将其应用为化学抑尘剂，能够用水稀释喷洒使用，综合性能好，安全环保。
[0008] 本发明的技术方案为：
[0009] 一种聚合物分散体，该分散体通过无皂乳液共聚技术制备而成，原料包括阴离子 性单体、非离子性单体、pH缓冲剂、引发剂和水，其原料配比为：
【主权项】
1. 一种聚合物分散体，其特征为该分散体通过无皂乳液共聚技术制备而成，原料包括 阴离子性单体、非离子性单体、pH缓冲剂、引发剂和水，其原料配比为：
所述的原料还包括碱性中和剂，碱性中和剂的量为调节反应体系的pH值至6. 0-9. 0 ; 所述的阴离子性单体为不饱和羧酸单体和不饱和磺酸或其钠盐类阴离子性单体中的 一种或多种； 所述的水为蒸馏水或自来水； 所述的非离子性单体为丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羟乙 酯、甲氧基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯和苯乙烯中的一种或多种。
2. 如权利要求1所述的聚合物分散体，其特征为所述的不饱和羧酸单体具体为丙烯 酸、甲基丙烯酸；不饱和磺酸或其钠盐类阴离子性单体具体为乙烯基磺酸钠、烯丙基磺酸 钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
3. 如权利要求1所述的聚合物分散体，其特征为所述的pH缓冲剂为碳酸氢钠、碳酸钠 和醋酸钠中的一种或两种。
4. 如权利要求1所述的聚合物分散体，其特征为所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵 和过氧化氢/硫酸亚铁中的一种或两种，以水溶液形式加入，溶液的质量百分浓度为5~ 10%〇
5. 如权利要求1所述的聚合物分散体，其特征为所述的碱性中和剂为氨水、2-羟甲基 异丙胺和2-羟乙氧基乙胺中的一种或两种。
6. 如权利要求1所述的聚合物分散体的制备方法，其特征为包括以下步骤： (1)准备原料液：当阴离子性单体为不饱和羧酸单体时，将不饱和羧酸单体与非离子 性单体混合均匀，作为原料液备用；当阴离子性单体为不饱和磺酸或其钠盐类阴离子性单 体时，原料液的组成为仅为非离子性单体，不饱和磺酸或其钠盐类阴离子性单体在后面的 步骤（3)中加入；当阴离子性单体为不饱和羧酸单体和不饱和磺酸或其钠盐类阴离子性单 体时，将不饱和羧酸单体与非离子性单体混合均匀，作为原料液备用，不饱和磺酸或其钠盐 类阴离子性单体在后面的步骤（3)中加入； ⑵向装有搅拌器、温度计、滴液漏斗和氮气导管的反应器中加入pH缓冲剂和水，开启 搅拌，氮气或氩气置换10~30分钟，水浴加热升温； (3)升温至60-90°C时，当阴离子性单体包含不饱和磺酸或其钠盐类阴离子性单体时， 加入引发剂溶液、不饱和磺酸或其钠盐类阴离子性单体，然后加入步骤（1)中的原料液；或 者，当阴离子性单体不包含不饱和磺酸或其钠盐类阴离子性单体时，加入引发剂溶液，然后 加入步骤（1)中的原料液； 原料液的加入方式为分批加入或连续滴加； (4) 原料液完全加入之后，在60-100°C保温0. 5-2. 5小时； (5) 冷却至室温，以碱性中和剂调节反应体系的pH值至6. 0-9. 0,出料，即为本发明的 聚合物分散体。
7. 如权利要求6所述的聚合物分散体的制备方法，其特征为所述的步骤（3)中，原料液 的滴加时间为2. 0-4. 0小时。
8. 如权利要求6所述的聚合物分散体的制备方法，其特征为所述的步骤（4)中，保温的 温度，优选80-95 °C。
9. 如权利要求1所述的聚合物分散体的应用方法，其特征为作为化学抑尘剂，按照质 量比聚合物分散体：水=1:10-1000的比例混合注入喷洒器或喷洒车，按照1. 0-2. 5kg/m2 道路的用量，将此抑尘剂稀释液向城市道路、人行便道的表面均匀喷洒。
10. 如权利要求9所述的聚合物分散体的应用方法，其特征为所述的与水的混合比例 优选为聚合物分散体按1:20-500与水稀释。
【专利摘要】本发明为一种聚合物分散体及其制备方法。该聚合物分散体通过无皂乳液共聚技术制备而成，原料包括阴离子性单体、非离子性单体、pH缓冲剂、引发剂、碱性中和剂和水，其原料份数配比为：阴离子性单体：3-10；非离子性单体：10-25；pH缓冲剂：0.3-1.0；引发剂：0.3-2；水：100；所述的原料还包括碱性中和剂，碱性中和剂的量为调节反应体系的pH值至6.0-9.0。本发明得到的聚合物分散体作为抑尘剂，可以在微尘表面形成有效的壳层，其施工安全性和应用安全性更高。将其应用为化学抑尘剂，能够用水稀释喷洒使用，综合性能好，安全环保。
【IPC分类】C08F220-06, C08F220-28, C08F212-08, C09K3-22, C08F228-02, C08F220-58, C08F220-18, C08F220-14, C08F290-06, C08F2-22
【公开号】CN104693345
【申请号】CN201510143573
【发明人】张福强, 吴丹, 殷福星, 殷昊, 王新
【申请人】河北工业大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月30日