改性羧甲基纤维素_羧甲基淀粉抑尘剂的微波制备及性能

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1、分类号：TQ536学校代码：10697密级：公开学号：201502033硕士专业学位论文DissertationfortheProfessionalDegreeofMaster改性羧甲基纤维素/羧甲基淀粉抑尘剂的微波制备及性能学科名称：化学工程作者：蔡垒指导老师：郝红教授王建国高工西北大学学位评定委员会二O一八年Thepreparationandperformancesofthemodifiedcarboxymethylcellulose/carboxymethylstarchdustsuppressansAthesissubmittedtoNorthwestUniversityinpa

2、rtialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinChemicalEngineeringByLeiCaiSupervisor:HongHaoProfessorMarch2018摘要摘要随着经济的快速发展，我国的自然环境遭到了一定程度的破坏。近年来，由于受到粉尘等污染的影响，我国大部分地区相继出现了严重雾霾天气，给人们的身体健康和交通运输造成很大的影响，引起了社会各界人士对粉尘污染问题的广泛关注。煤炭运输过程中产生的煤尘也属于一种粉尘污染，既严重影响道路周边环境和植被的正常生长，又造成煤炭资源的极大浪费。其主要解决方法有加盖篷布法

3、、洒水法、化学抑尘法等，其中化学抑尘法在煤炭运输过程的抑尘效果较佳。环保型多功能高分子抑尘剂是近年来化学抑尘剂的主要研发方向，但是目前市场销售的高分子抑尘剂多以“硬壳型”为主，这种抑尘剂容易在车辆运输过程中受到震动影响造成破裂，致使抑尘剂失效，因此研发一种抑尘性能优良的“软膜型”抑尘剂具有较大的应用前景。在软膜型抑尘剂的制备中，首先以羧甲基纤维素为主要原料，以丙烯酸、丙烯酰胺为接枝单体，在微波辐射的条件下，制备了羧甲基纤维素/丙烯酸/丙烯酰胺型抑尘剂。为了提高所得产品的溶液稳定性和成膜柔韧性，在实验过程中添加了表面活性剂或增塑剂。对单体配比、引发剂用量、表面活性剂和增塑剂用量、聚合温度、

4、聚合反应时间进行了探讨，使用傅里叶红外光谱、热重分析仪和扫描电镜对产物进行了结构表征和分析，并对其保水性、抗风蚀性、抗震荡性、温度适应性及抗压性进行测试。最终确定改性羧甲基纤维素抑尘剂的较佳合成工艺为：单体质量比m(AA)∶m(AM)为1∶2，丙烯酸中和度为60.0%，引发剂过硫酸钾(KSP)为单体总质量（下同）的1.0%，交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)用量为0.5%，增塑剂用量为20.0%，表面活性剂用量为6.0%，聚合温度为70℃，反应时间15min，微波功率为500w。制备的抑尘剂薄膜具有一定的强度及韧性，其平均断裂伸长率为342.8%；抑尘剂在25℃下放置40h后保水

5、率仍为4.75%，喷洒抑尘剂溶液的煤粉连续吹扫3h后损失率仅为5.40%，而喷洒水的煤粉则高达61.50%，造成大量煤粉损失；震荡40h后喷洒抑尘剂溶液的煤粉损失率仅为6.36%，而喷洒水的则达到57.64%，说明该抑尘剂的保水性、抗风蚀性、抗震荡性能良好。再以羧甲基淀粉为主要原料，以丙烯酸和丙烯酰胺为接枝单体，在微波辐射的条件下，合成出羧甲基淀粉/丙烯酸/丙烯酰胺型抑尘剂。通过进行微波反应工艺条件、产物结构表征和分析及应用性能测试。结果表明：当m(AA)∶m(AM)=1∶4，引发剂用量为I西北大学硕士学位论文1.0%，交联剂用量为0.5%，微波反应时间、温度和功率分别为15min、65

6、℃、500W时，制备的抑尘剂在25℃下放置40h后保水率仍为4.83%，连续吹扫3h后煤粉损失率仅为0.61%，震荡40h后煤粉损失率仅为3.60%，在-20℃～60℃间煤粉模型的抗压强度均大于0.02MPa，说明羧甲基淀粉/丙烯酸/丙烯酰胺抑尘剂也具有较好的保水性、抗风蚀性、抗震荡性、温度适应性及抗压性能。关键词：羧甲基纤维素，羧甲基淀粉，微波聚合，成膜柔韧性，抑尘剂IIABSTRACTABSTRACTWiththerapideconomicdevelopment,ourcountry'snaturalenvironmenthassufferedacertaindegreeofdama

7、ge.Inrecentyears,duetotheinfluenceofdustandotherpollution,severehazeweatherhasappearedinmostpartsofthecountry,whichhascausedgreatimpactonpeople'shealthandtransportation,andhascausedpeopleofallwalksoflifetopaycloseatten