本發(fā)明涉及噴霧除塵，尤其涉及一種耐高溫礦用高潤(rùn)濕型噴霧降塵材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、煤炭是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的第一能源，2023年我國(guó)煤炭消費(fèi)總量為41億噸左右，年均消耗總量相當(dāng)于世界其他國(guó)家的總和，但煤塵作為我國(guó)礦井的五大災(zāi)害之一，受地下礦井空間限制，無(wú)法及時(shí)排除，易損害精密儀器、降低空氣能見度，高濃度的煤塵會(huì)自身發(fā)生爆炸，同時(shí)易使工人罹患?jí)m肺病、矽肺病等多種不可治愈性疾病，并且在露天堆煤場(chǎng)所產(chǎn)生的揚(yáng)塵也存在巨大危害，因此煤礦除塵工作迫在眉睫。

2、目前針對(duì)露天礦道路粉塵濃度過高的問題，國(guó)內(nèi)露天礦主要采用的解決措施是使用灑水車對(duì)礦區(qū)內(nèi)道路進(jìn)行定期灑水降塵，但是水的表面張力較大、易蒸發(fā)，無(wú)法起到良好的潤(rùn)濕效果，抑塵效率較低，而且在部分地區(qū)達(dá)到40～60℃以上的炎熱極端氣候下，煤層易干裂造成粉塵逸散，普通灑水方法無(wú)法控制煤塵。

3、因此，迫切需要選擇耐高溫、潤(rùn)濕能力強(qiáng)的天然生物材料，研究一種耐高溫礦用高潤(rùn)濕型噴霧降塵材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決抑塵材料潤(rùn)濕性、耐高溫性較差的技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種耐高溫礦用高潤(rùn)濕型噴霧降塵材料及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

3、一種耐高溫礦用高潤(rùn)濕型噴霧降塵材料，原料按照重量份，如下：

4、褐藻糖膠?3-10份

5、檸檬酸?1.5-5.5份

6、聚氨基甲酸乙酯?3-9份

7、氫氧化鈉?2-7份

8、縮合試劑?2-8份

9、催化劑?2-7份

10、潤(rùn)濕劑?6-12份

11、保水劑?2-10份

12、余量為蒸餾水。

13、可選地，所述縮合試劑為二環(huán)己基碳二胺。

14、可選地，所述催化劑為n-羥基琥珀酰亞胺。

15、可選地，所述潤(rùn)濕劑為十二烷基硫酸鈉。

16、可選地，所述保水劑為丙三醇。

17、褐藻糖膠是從褐藻中提取的一種生物活性物質(zhì)，可以降解，分子結(jié)構(gòu)中含有大量的硫酸基團(tuán)，這些硫酸基團(tuán)賦予了褐藻糖膠陰離子特性，使其在水中能夠形成高度伸展的構(gòu)象，增加了分子間的相互作用力，從而產(chǎn)生了粘性，是一種潛在的抑塵劑原料；檸檬酸是一種天然有機(jī)酸，具備生物降解能力，具有三個(gè)羧基(r-cooh)基團(tuán)，賦予其良好改性特質(zhì)，能夠與羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，改善改性產(chǎn)物的水溶性，進(jìn)一步促進(jìn)與水分子之間的相互作用，從而在固體表面形成較強(qiáng)的吸附力，提高潤(rùn)濕性；聚氨基甲酸乙酯在化工生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用，常作為農(nóng)藥、醫(yī)藥等有機(jī)合成的中間體，是一種復(fù)雜的高分子化合物，其基本結(jié)構(gòu)單元包括重復(fù)的氨基甲酸酯基團(tuán)(-nh-coo-)，具有優(yōu)良的電氣絕緣性能、機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能，在高溫環(huán)境下仍能保持其物理和化學(xué)穩(wěn)定性，其自身含有氨基，可與羧基發(fā)生反應(yīng)，生成酰胺鍵，增加改性產(chǎn)物的穩(wěn)定性；二環(huán)己基碳二胺是一類非常重要的有機(jī)物，在有機(jī)合成中用作偶聯(lián)試劑，可以使羧基發(fā)生反應(yīng)，促使酰胺鍵的生成；n-羥基琥珀酰亞胺是一類具有重要應(yīng)用價(jià)值的有機(jī)小分子化合物，在合成酰胺鍵時(shí)可作為催化劑，加快反應(yīng)速度，提高產(chǎn)率；十二烷基硫酸鈉易溶于水，與陰離子、非離子復(fù)配性好，具有良好的乳化、發(fā)泡、滲透、去污和分散性能，具有降低表面張力、提高潤(rùn)濕能力的作用，常被用作潤(rùn)濕劑；丙三醇是一種天然的有機(jī)化合物，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，具有優(yōu)異的保濕性能，能夠在噴灑后保持較長(zhǎng)的時(shí)間，形成一層穩(wěn)定的保護(hù)膜，有效地固定粉塵顆粒，減少粉塵的擴(kuò)散，因此在抑塵劑領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

18、本發(fā)明還提供了一種上述耐高溫礦用高潤(rùn)濕型噴霧降塵材料的制備方法，包括如下步驟：

19、s1、室溫下，將褐藻糖膠和蒸餾水混合，在300r/min轉(zhuǎn)速下磁力攪拌器持續(xù)攪拌1h，并靜置2～3h，得到褐藻糖膠水溶液；

20、s2、向褐藻糖膠水溶液中加入檸檬酸，調(diào)整ph值為6，將ph值調(diào)整后的溶液置于300r/min轉(zhuǎn)速的磁力攪拌恒溫水浴鍋中，60～70℃恒溫水浴攪拌2h，得到改性溶液ⅰ；

21、s3、將聚氨基甲酸乙酯加入100ml蒸餾水中，置于300r/min轉(zhuǎn)速磁力攪拌水浴鍋內(nèi)，水浴溫度為30℃，攪拌至溶解，得到聚氨基甲酸乙酯水溶液；

22、s4、將改性溶液ⅰ中加入聚氨基甲酸乙酯水溶液，并加入縮合試劑和催化試劑，水浴鍋溫度提升至40℃，300r/min轉(zhuǎn)速攪拌1h，滴加氫氧化鈉用于控制反應(yīng)溶液的ph值為7，得到改性溶液ⅱ；

23、s5、向改性溶液ⅱ中加入潤(rùn)濕劑和保水劑，室溫下300r/min轉(zhuǎn)速攪拌至溶解，得到耐高溫礦用高潤(rùn)濕型噴霧降塵材料。

24、可選地，步驟s1中，褐藻糖膠與蒸餾水的比例為1:50。

25、可選地，所述縮合試劑為二環(huán)己基碳二胺；所述催化劑為n-羥基琥珀酰亞胺；所述潤(rùn)濕劑為十二烷基硫酸鈉；所述保水劑為丙三醇。

26、本發(fā)明的反應(yīng)方程式如下：

27、(1)

28、

29、(2)

30、

31、本發(fā)明的反應(yīng)原理：

32、(1)褐藻糖膠的羥基與檸檬酸的羧基發(fā)生酯化反應(yīng)，通過分子間的脫水反應(yīng)，褐藻糖膠的一個(gè)羥基接受檸檬酸的羧基后以水分子的形式離去，同時(shí)形成酯鍵(-coo-)，得到羧基改性的褐藻糖膠，水溶性得以改善，同時(shí)賦予改性產(chǎn)物ⅰ兩個(gè)羧基，進(jìn)一步改善褐藻糖膠的水溶性；

33、(2)改性產(chǎn)物ⅰ中含有檸檬酸賦予的羧基，與聚氨基甲酸乙酯中的氨基在縮合試劑二環(huán)己基碳二胺和催化試劑n-羥基琥珀酰亞胺作用下，釋放出一分子水，形成酰胺鍵(-conh-)，顯著提高改性產(chǎn)物ⅱ的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性。

34、本發(fā)明的有益效果是，

35、1、本發(fā)明褐藻糖膠是一種天然的復(fù)合多糖，主要由β-d-甘露糖醛酸和α-l-古羅糖醛酸通過β-(1,4)-糖苷鍵連接而成，其分子鏈末端含有天然的硫酸基團(tuán)，這些硫酸基團(tuán)的存在使得褐藻糖膠分子間存在較強(qiáng)的氫鍵締合能力，從而賦予了褐藻糖膠良好的粘附性和穩(wěn)定性。此外，褐藻糖膠的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)也增加了分子間的相互作用力，進(jìn)一步增強(qiáng)了其粘性，使制得的抑塵劑與煤塵顆粒有效結(jié)合，形成一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而防止顆粒被風(fēng)吹散再次懸浮在空氣中，造成二次污染。但高黏性會(huì)導(dǎo)致抑塵劑霧化效果較差，甚至粘附在噴灑設(shè)備上，提高了維護(hù)成本和降低了使用壽命，因此通過加入檸檬酸進(jìn)行酯化反應(yīng)對(duì)其進(jìn)行改性，賦予大量羧基基團(tuán)，提高其水溶性和潤(rùn)濕性，進(jìn)而降低溶液黏度，改善抑塵劑的霧化效果，使其更好的均勻噴灑在每層表面，提升整體的抑塵效果；

36、2、本發(fā)明聚氨基甲酸乙酯對(duì)改性產(chǎn)物ⅰ進(jìn)一步的改性，聚氨基甲酸乙酯是由異氰酸酯和多元醇通過聚合反應(yīng)形成的高分子化合物，其分子鏈中含有大量的氨基甲酸酯基團(tuán)(-nh-co-o-)，這些基團(tuán)提供了較高的熱穩(wěn)定性，此外，聚氨基甲酸乙酯的分子鏈通常具有一定的剛性和規(guī)整性，這有助于提高抑塵劑材料的耐熱性能，自身含有氨基基團(tuán)，能夠在一定條件下與改性產(chǎn)物ⅰ中的羧基發(fā)生反應(yīng)，生成酰胺鍵，增強(qiáng)了抑塵材料的耐熱性和穩(wěn)定性，使其在炎熱環(huán)境下持續(xù)發(fā)揮作用，減少噴灑次數(shù)，節(jié)省人力物力。

37、綜上，采用本發(fā)明制得的耐高溫礦用高潤(rùn)濕型噴霧降塵材料具有高潤(rùn)濕性、耐高溫、抑塵效率高等多種優(yōu)異性能。