本發明涉及一種抑塵劑，特別是一種高分子抑塵劑。
背景技術：
隨著經濟的發展，粉塵污染已成為導致大氣質量不佳又難以控制的主要污染物。揚塵造成的污染容易引發生態平衡的破壞，影響周邊人群的身心健康和生命安全，引發民事糾紛，縮短作業機器的服務壽命，制約地區經濟發展等，因此，粉塵防治的重要性越來越突出。我國對固定工業污染源，特別是能源燃燒和生產工藝過程中排放顆粒物的研究有較長的歷史，并有一套較完整的測試、治理、管理方法。然而，對開放性塵源，如建筑工地、易揚塵物料堆、道路、裸露地面、沙化地區等的揚塵污染和控制尚無系統的研究，使得揚塵對大氣中可吸入顆粒物(PM)污染的貢獻越來越顯著。特別是，隨著近年來城市建設速度不斷加快，開工建設的工程項目不斷增加，舊城拆遷改造、地鐵工程建設、建筑工地施工和道路施工等引發的揚塵污染問題也日益突出，揚塵污染防治形勢嚴峻。
國內外一般對開放性塵源的防治對策主要有灑水抑塵、苫蓋抑塵、設置擋風抑塵墻抑塵、建造封閉式結構、化學抑塵、沙化地區采用草方格等。灑水抑塵不僅造成大量水資源的浪費，而且由于我國北方地區夏季氣溫高，蒸發快(一般噴灑一次只能保持10min左右)，而冬季氣溫低，易結冰，因此，其實際應用受到很大限制；散料的苫蓋編織布強度低、光滑、重量輕、易兜風，使用壽命短，成本高，不僅造成了資源的浪費，而且苫蓋和拆剁的工序麻煩，不利于作業的提速增效；擋風抑塵墻和建造封閉式結構抑塵一次性投資巨大，且不能捕捉漂浮在空氣中的粉塵，對于不斷有新的粉塵產生的作業區，其抑塵能力有限；化學抑塵劑具有良好的效果，但是現有的化學抑塵劑在抵御風蝕能力和抗壓強度均較弱，導致其在開放性塵源防治過程中極易損耗，無法持久發揮抑塵作用。
現有專利，如申請號CN201010135471.5，發明名稱：一種高分子環保固沙抑塵劑，該專利的高分子抑塵劑僅具有吸濕保水性能，但沒有對其抗風蝕性能進行改善；申請號201410319119.5，發明名稱：自交聯高分子抑塵劑及其制備方法，該專利也僅對其耐候性、耐水性、耐酸堿性，耐腐蝕性進行了改善，同時，該專利所表述的抑塵劑的作用原理為交聯固化成膜，難以消散，對環境極易造成二次污染。
技術實現要素：
本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種針對開放性塵源防治，可廣泛應用與煤炭及各類金屬、非金屬礦區，礦物粉渣堆料場，煤炭及礦粉運輸，礦物土方儲存卸載場，建筑物拆除、在建道路沿線，火電廠，水泥廠，鋼鐵廠，冶金廠，粉塵車間，人工沙灘和沙漠化地區等場所，具有良好抵御風蝕能力和抗壓強度，能夠持久發揮抑塵功效，避免大量資源（如煤粉）浪費，環境友好且無負擔的高分子抑塵劑。
本發明采用的技術方案如下：
本發明一種高分子抑塵劑，包括聚合物分子（C18H29O3S）m-(C3H5)n-(C3H4N)z，m≥10，n≥15，z≥5，所述聚合物分子具有空間三維網狀結構。
本發明的一種高分子抑塵劑，所述聚合物分子與（C18H29O3S）m-(C3H5)n，m≥8，n≥3，(C3H5)m-(C3H4N)n，m≥12，n≥7，（C18H29O3S）m- (C3H4N)n，m≥9，n≥4，相互交聯，通過分子間氫鍵相連。
由于采用了上述技術方案，抑塵效果好，常溫下具有良好的凝并性，保濕性和水穩性，殘留率較低，對環境友好，避免造成二次污染，在防治實驗過程中，高分子抑塵劑的粘度為9.8mPa·s，處于交適宜的水平，若粘度較大，會使粉塵結殼，但如粘度太低，凝并效果并不好，同時其表面張力較同類產品低。本發明的一種高分子抑塵劑具有良好的潤濕性，使得高分子抑塵劑具有良好的滲透性，從而滲透時間低，能夠迅速的發揮抑塵作用，有效地抑制開源性揚塵，減少環境污染。
本發明的一種高分子抑塵劑，所述有機抑塵劑以十二烷基苯磺酸鈉，丙三醇和丙烯酰胺為前驅物，經催化縮合反應制得，所述十二烷基苯磺酸鈉，丙三醇和丙烯酰胺的質量比為3：15：8。
由于采用了上述技術方案，前驅物的比例為最佳值，反應制得的聚合物分子聚合度能夠滿足抑塵需求，具有上述良好的抑塵性能。
本發明的一種高分子抑塵劑，所述催化縮合反應經過兩步催化，所述催化劑為過硫酸銨和過硫酸鉀的混合水溶液。
由于采用了上述技術方案，經過兩步催化，先將反應體系活化后，再對反應過程活化，催化效率較高，能夠保證前驅物之間的良好反應，減少副反應及副產物，保證反應產生的高分子聚合物具有上述的良好的抑塵性能，提高反應的產率及效率。
本發明的一種高分子抑塵劑，所述兩步催化包括以下步驟，加入適量水于反應釜中，加入1%的過硫酸銨水溶液和1%的過硫酸鉀水溶液，攪拌加熱，升溫至60~80℃，向反應釜中加入十二烷基苯磺酸鈉，恒溫攪拌30~45min；加入丙三醇和op-10，恒溫攪拌30~45min；加入濃度為10%的丙烯酰胺水溶液，再次加入1%的過硫酸銨水溶液和1%的過硫酸鉀水溶液，恒溫反應1~3h，加入水玻璃，攪拌30~45min，混合均勻后停止攪拌后，自然冷卻。
由于采用了上述技術方案，反應制備工藝不復雜，設備要求低，能夠通過簡單的制備方法得到高效的產品，減小生產成本，適宜大批量的生產制備，
本發明的一種高分子抑塵劑，所述十二烷基苯磺酸鈉，op-10，過硫酸銨，過硫酸鉀，水玻璃和水的質量比為3：40：0.4：0.6：4：30。
由于采用了上述技術方案，上述比例為最佳值。
本發明的一種高分子抑塵劑，所述前驅物十二烷基苯磺酸鈉，丙三醇和丙烯酰胺分別經過微波預處理，所述微波預處理包括以下步驟，將前驅物十二烷基苯磺酸鈉，丙三醇和丙烯酰胺分別置于氮氣保護下，微波輸出功率800W，頻率2450MHz，處理25min。
由于采用了上述技術方案，經過微波前處理的前驅物反應活性大大增強，降低分子的活化能和化學鍵強度，降低十二烷基苯磺酸鈉和丙三醇，丙烯酰胺和丙三醇的反應能量，減小副反應，配合催化劑，最終十二烷基苯磺酸鈉形成多種摻雜形態，產物高分子鏈上正電荷分布不均勻，形成眾多的極化子，使得高分子對粉塵的吸附作用增強。
本發明的一種高分子抑塵劑，所述催化縮合反應后得到的產物經過等離子后處理，所述等離子后處理在低溫氮氣下進行。
由于采用了上述技術方案，經過等離子攻擊（C18H29O3S）m-(C3H5)n-(C3H4N)z表面，粒子交錯成波浪式堆疊在（C18H29O3S）m-(C3H5)n-(C3H4N)z表面形成層狀組織，該層狀組織呈扁平薄片狀，粒子不可避免的存在于孔隙或空洞中，從而使粒子收縮而產生微觀收縮力，形成鈍化層，從而增加其抗風蝕性能。
本發明的一種高分子抑塵劑，所述等離子后處理包括以下步驟，將產物置于在氣壓600~700Pa，氮氣與氫氣的體積比為2：1，在氮氣流速為30~40L/h，溫度-20~-10℃的條件下，電壓為550~650V，脈沖間隔600μs，處理45~50min。
由于采用了上述技術方案，等離子速強度較大，撞擊時間過長，對聚合物高分子的性能改變較大，影響抑塵劑的抑塵效果，造成分子間氫鍵斷裂，聚合物分子脆化，最終失去抑塵效果；上述條件為最佳，能夠增加聚合物分子的抗風蝕性能，但對其抑塵效果的影響較小。
綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：
1、針對開放性塵源防治，可廣泛應用與煤炭及各類金屬，非金屬礦區，礦物粉渣堆料場，煤炭及礦粉運輸，礦物土方儲存卸載場，建筑物拆除、在建道路沿線，火電廠，水泥廠，鋼鐵廠，冶金廠，粉塵車間，人工沙灘和沙漠化地區等場所，具有良好抵御風蝕能力和抗壓強度，能夠持久發揮抑塵劑功效，避免大量浪費，對環境友好無負擔。
2、常溫下具有良好的凝并性，保濕性和水穩性，殘留率較低，對環境友好，避免造成二次污染，在防治實驗過程中，高分子抑塵劑的粘度為9.8mPa·s，處于交適宜的水平，若粘度較大，會使粉塵結殼，但粘度太低，凝并效果并不好好，同時其表面張力較同類產品低，具有良好的潤濕性，使得高分子抑塵劑具有良好的滲透性，滲透時間降低，能夠迅速的發揮抑塵作用，有效的抑塵開源性揚塵，減少環境污染。
具體實施方式
下面對本發明作詳細的說明。
為了使發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
實施例1
加入適量水于反應釜中，加入1%的過硫酸銨水溶液和1%的過硫酸鉀水溶液，攪拌加熱，升溫至60~80℃，向反應釜中加入十二烷基苯磺酸鈉，恒溫攪拌30~45min；加入丙三醇和op-10，恒溫攪拌30~45min；加入濃度為10%的丙烯酰胺水溶液，再次加入1%的過硫酸銨水溶液和1%的過硫酸鉀水溶液，恒溫反應1~3h，加入水玻璃，攪拌30~45min，混合均勻后停止攪拌后，自然冷卻。得到的抑制劑編號為A
十二烷基苯磺酸鈉，丙三醇，丙烯酰胺，op-10，過硫酸銨，過硫酸鉀，水玻璃和水的質量比為3：15：8：40：0.4：0.6：4：30。
實施例2
將前驅物十二烷基苯磺酸鈉，丙三醇和丙烯酰胺分別置于氮氣保護下，微波輸出功率800W，頻率2450MHz，處理25min，加入適量水于反應釜中，加入1%的過硫酸銨水溶液和1%的過硫酸鉀水溶液，攪拌加熱，升溫至60~80℃，向反應釜中加入經過微波處理的十二烷基苯磺酸鈉，恒溫攪拌30~45min；加入經過微波處理的丙三醇和op-10，恒溫攪拌30~45min；將經過微波處理的丙烯酰胺配置成濃度為10%的水溶液，加入丙烯酰胺水溶液，再次加入1%的過硫酸銨水溶液和1%的過硫酸鉀水溶液，恒溫反應1~3h，加入水玻璃，攪拌30~45min，混合均勻后停止攪拌后，自然冷卻。將產物置于在氣壓600~700Pa，氮氣與氫氣的體積比為2：1，在氮氣流速為30~40L/h，溫度-20~-10℃的條件下，電壓為550~650V，脈沖間隔600μs，處理45~50min。得到的抑制劑編號為B。
十二烷基苯磺酸鈉，丙三醇，丙烯酰胺，op-10，過硫酸銨，過硫酸鉀，水玻璃和水的質量比為3：15：8：40：0.4：0.6：4：30。
實施例3
將本發明制備的高分子抑制劑A和B進行抗風蝕性能風洞實驗，和抗壓能力實驗，并與市售無機抑塵劑，市售有機抑塵劑和市售混合型抑塵劑進行對比。
抗風蝕性能實驗：在尺寸為31cm×21cm×4cm鐵盤模型內，裝滿沙丘沙并將之攤平，用噴槍將1%的不同種抑制劑均勻地噴灑在沙盤上，自然風干后，將模型固沙試樣置于實驗段，并使之分別與風洞底部相平和與底部成30°角2中方式放置，在7，15，20m/s的凈風和飽和風沙流狀態下進行吹蝕實驗。
抗壓能力實驗：將摻有10%抑塵劑的沙料做成7.07cm×7.07cm×7.07cm立方體，放在室內一定時間自然風干，然后將試塊防盜壓力機上測試。
實驗結果如下表所示
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。