【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及綜合防塵，尤其涉及一種提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料及制備方法。
技術介紹
1、隨著采礦行業的發展，礦區粉塵的污染問題日漸突出，當粉塵濃度達到一定量時，易產生自燃和爆炸危險，此外煤礦工人在生產作業過程中長期吸入粉塵，會引起以肺組織為彌漫性結節狀或網格狀纖維化(pmf)為特征的塵肺病。為抑制煤炭開采和運輸過程中煤塵逸散，減少對煤礦生產環境及工人身體健康的危害，迫切需要解決煤塵濃度超限和懸浮難沉降等難題。噴霧除塵是應用范圍最廣、最方便有效的除塵方法之一，井下噴霧除塵效率僅有40％左右，化學抑塵材料添加至噴霧中可有效降低煤塵與水的接觸角，有效提高塵霧碰撞、凝聚效果，并對沉降的粉塵進行高強度固化，避免粉塵的二次揚塵。
2、化學抑塵材料因具有原料易獲得、制作工藝簡單等優點被煤礦領域廣泛采用，但傳統的化學抑塵材料普遍存在抑塵效果持續時間短、成膜性較差等問題，一旦遇到噴淋，表面固結層易破壞，固結效果大大下降，易造成二次揚塵，需要及時進行多次噴灑，消耗了更多的抑塵材料，經濟效益不佳。此外，作為噴霧降塵技術的添加劑，其往往因水溶液潤濕性不夠，煤塵與水溶液的接觸角超過60°，導致疏水煤塵難以被霧滴顆粒碰撞并凝聚，導致噴霧降塵效率不高。
3、因此，亟需開發一種提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料，提高噴霧降塵效率，推動煤礦生產向更安全、清潔、高效的方向發展。
技術實現思路
1、為解決抑塵材料潤濕性、成膜性差的技術問題，本專利技術公開了一種提升疏水煤塵潤
2、為實現上述目的，本專利技術采用下述技術方案：
3、提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料，原料按照重量份，如下：
4、羅望子膠??2-8份
5、琥珀酸????1.5-3.5份
6、絲素蛋白??1-6份
7、縮合試劑??3-7份
8、催化劑????3-5份
9、潤濕劑????6-10份
10、保水劑????2-8份
11、余量為蒸餾水。
12、可選地，所述縮合試劑為二環己基碳二胺。
13、可選地，所述催化劑為n-羥基琥珀酰亞胺。
14、可選地，所述潤濕劑為聚氧乙烯脂肪醇醚。
15、可選地，所述保水劑為甘油。
16、羅望子膠黏稠性較強，具有良好的保水性、乳化性和成膜性，能夠在煤層表面形成一層致密的保護膜，有效抑塵煤塵逸散，且具有耐鹽、耐熱、耐酸、耐冷凍和解凍性，是一種天然、可再生、具有良好生物降解性的資源，是一種潛在的抑塵材料。
17、琥珀酸是一種無毒、可自然降解的有機酸，由于自身含有羧基基團，賦予其良好改性特質，能夠與羥基在一定條件下發生酯化反應，改善改性產物的水溶性。
18、絲素蛋白是從蠶絲中提取的一種天然高分子纖維蛋白，具有粘附性、成膜性、生物降解性等多種優異的性質，由于自身含有氨基基團可與羧基基團進行交聯反應，形成酰胺鍵，進而提高改性產物的成膜性和粘結性；
19、二環己基碳二胺是一種重要的有機化合物，常作為偶聯試劑用于有機合成中，能夠活化羧基，從而促進酰胺鍵的形成；
20、n-羥基琥珀酰亞胺被廣泛用于生物醫學領域，在酰胺鍵形成過程中常被用作催化劑，能夠加速反應速率，提高產率。
21、甘油是一種相對穩定的化合物，具有極強的保濕能力和滲透性，能夠深入煤塵顆粒之間，形成一層保護膜，進一步增強抑塵效果，被廣泛用于抑塵材料研究領域，并且無毒無害，不會對環境造成污染。
22、聚氧乙烯脂肪醇醚具有良好的表面活性和分散性，能使液體更容易在固體表面展開，從而提高潤濕性，在抑塵材料領域作為潤濕劑被廣泛應用，且由天然物質合成，無毒無害，在適當條件下可以自然降解，具有良好的環保性。
23、本專利技術還提供了一種上述提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料的制備方法，包括如下步驟：
24、(1)將羅望子膠與蒸餾水混合，水浴加熱溫度調節至70℃，在轉速300r/min下恒溫加熱攪拌4h，得到羅望子膠水溶液；
25、(2)向羅望子膠水溶液中加入琥珀酸，并調整溶液ph值為6，將ph值調整后的溶液置于70℃的磁力攪拌恒溫水浴鍋中，轉速為300r/min，攪拌2h，得到改性溶液ⅰ；
26、(3)將絲素蛋白加入含有蒸餾水的燒杯中，調整ph值為6，置于25℃的磁力攪拌水浴鍋內，轉速為300r/min，攪拌1h，通過離心分離雜質，得到絲素蛋白水溶液；
27、(4)使用分液漏斗將絲素蛋白水溶液加入改性溶液ⅰ中，加入縮合試劑和催化劑，將水浴鍋溫度提升至40℃，攪拌1h，轉速為300r/min，得到改性溶液ⅱ；
28、(5)向改性溶液ⅱ中加入保水劑和潤濕劑，室溫下攪拌至溶解，轉速為300r/min，得到高成膜性霧態抑塵材料。
29、可選地，所述縮合試劑為二環己基碳二胺，所述催化劑為n-羥基琥珀酰亞胺，所述潤濕劑為聚氧乙烯脂肪醇醚，所述保水劑為甘油。
30、本專利技術的反應方程式如下：
31、(1)
32、
33、(2)
34、
35、本專利技術的反應原理：
36、(1)可生物降解的琥珀酸中含有親水基團羧基，羧基與琥珀酸中的羥基進行酯化反應，脫去一分子水形成酯鍵(-coo-)，被修飾在羅望子膠的主鏈上，得到羧基改性的羅望子膠，大大改善羅望子膠的水溶性，使其更好的提升疏水煤塵的潤濕性，提高抑塵效率。
37、(2)改性產物ⅰ中的羧基與天然可降解高分子聚合物絲素蛋白(sf)中的氨基在催化劑n-羥基琥珀酰亞胺和縮合試劑二環己基碳二胺的作用下，羧基(-cooh)脫去一個羥基(-oh)，氨基(-nh2)脫去一個氫原子(h)，兩個基團結合在一起進行交聯反應，釋放出一分子水，最終形成酰胺鍵(-conh-)，進而提高材料的成膜性能和穩定性。
38、本專利技術的有益效果是，
39、(1)本專利技術選用羅望子膠具有高黏稠性，但過高的黏性會導致噴霧霧化效果較差，影響噴霧除塵效率，其分子結構上包含大量的羥基基團，因此加入琥珀酸，羅望子膠中的羥基與琥珀酸中的羧基發生反應，將羅望子膠的主鏈上連接羧基，通過酯化反應改善羅望子膠的水溶性和黏度特性。
40、(2)絲素蛋白自身具有優異的成膜性和生物降解性，通過帶有的氨基基團可以與改性產物ⅰ結合在一起，其中，改性產物ⅰ帶有羧基基團可以與絲素蛋白中的氨基發生化學交聯，生成酰胺鍵，改善了改性產物ⅱ的成膜性，使得抑塵材料具有抗沖淋的特性，在惡劣環境中具有較強的穩定性能，防止煤塵顆粒逸散，造成二次污染。
41、(3)本專利技術所制得的一種提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料具有較高的成膜性和潤濕性，能夠更好地與煤層表面結合，形成穩定的保護膜，從而更有效地固定煤塵顆粒，通過加入聚氧乙烯脂肪醇本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料，其特征在于，原料按照重量份，如下：
2.如權利要求1所述的提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料，其特征在于，所述縮合試劑為二環己基碳二胺。
3.如權利要求1所述的提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料，其特征在于，所述催化劑為N-羥基琥珀酰亞胺。
4.如權利要求1所述的提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料，其特征在于，所述潤濕劑為聚氧乙烯脂肪醇醚。
5.如權利要求1所述的提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料，其特征在于，所述保水劑為甘油。
6.一種如權利要求1所述的提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
7.如權利要求6所述的提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料的制備方法，其特征在于，所述縮合試劑為二環己基碳二胺，所述催化劑為N-羥基琥珀酰亞胺，所述潤濕劑為聚氧乙烯脂肪醇醚，所述保水劑為甘油。
【技術特征摘要】
1.提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料，其特征在于，原料按照重量份，如下：
2.如權利要求1所述的提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料，其特征在于，所述縮合試劑為二環己基碳二胺。
3.如權利要求1所述的提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料，其特征在于，所述催化劑為n-羥基琥珀酰亞胺。
4.如權利要求1所述的提升疏水煤塵潤濕性的高成膜性霧態抑塵材料，其特征在于，所述潤濕劑為聚氧乙烯脂肪醇醚...
【專利技術屬性】
技術研發人員：于海明，王佳愔，胡芳毓，李旺，綦晗，劉音，張新悅，喬欣，張藝文，張相辰，程衛民，謝瑤，
申請(專利權)人：山東科技大學，
類型：發明
國別省市：
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