一种封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊及其制备方法与生物基抑尘材料与流程

1.本发明属于煤矿抑尘领域以及微胶囊技术领域，尤其涉及一种封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊及制备方法及生物基抑尘材料。


背景技术：

2.生态环境质量对人类和其他生物的生存和发展具有至关重要的作用。露天矿生产作业过程中产生大量粉尘，被称为“隐形杀手”，近年来已成为制约煤矿安全生产的主要因素。煤尘的危害主要包括尘肺病、环境污染、磨损设备和煤尘爆炸等。据不完全统计，近十年来，中国共报告职业病27.2万例，其中职业性尘肺病21.2万例，占职业病报告总数的78％，煤炭行业尘肺病人数占职业性尘肺病人数的58％。相关数据显示，尘肺死亡率达到22.04％，说明煤矿尘肺死亡人数明显高于安全事故死亡人数。环境保护部门的数据显示，露天煤矿、储煤和煤炭运输造成的粉尘污染造成了严重的生态破坏。以上骇人听闻的统计数据，严重威胁了周边人群的身体健康及生态环境。因此，减少煤尘扩散，不仅关系到劳动者个人的身体健康和生命安全，也关系到国家经济发展和社会稳定的大局。因此露天煤矿扬尘控制刻不容缓，新型抑尘材料的研发也势在必行。
3.缓/控释技术是一种通过控制活性物质释放速率，并延长其作用时间来提高活性物利用率的技术，被广泛应用于日化、医药、化工、农业等领域。微胶囊是具有“核
‑
壳”结构的微小粒子，以天然或合成的高分子物质包埋、封存固体颗粒、液滴甚至气体，是一种微包装技术。虽然微胶囊技术广泛应用于多个领域，但是在煤矿粉尘治理方面却鲜有报道。制备一种抑尘率高、吸水保水性能强、环境友好的自适应型抑尘微胶囊，能够弥补当前市场煤矿抑尘剂功能单一、缺乏煤矿专用产品等缺陷，同时为后续煤矿抑尘材料的开发提供一种研究方法和思路。
4.花生壳纤维属于果实纤维的一种，中国是世界花生生产大国，年产量达千万吨，占世界总产量的42％，每年约产生近500万吨的花生壳，作为花生加工的剩余物，除少量花生壳被加工成饲料、吸附材料以及提取内含功能物质外，大部分被丢弃或焚烧，造成了资源的极大浪费。为了实现农作物废弃资源的重新整合利用，从果实纤维中分离出纤维素纳米纤丝，为抑尘微胶囊的制备提供基体材料，不仅实现了农作废弃的二次利用，降低了产物成本，还实现了学科交叉理念，为后续科研工作提供新的思路。
5.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
6.(1)现有的化学抑尘剂虽然种类繁多，但是普遍存在一些问题，如功能单一、价格昂贵、甚至具有毒性、腐蚀性、难降解以及二次污染等一系列弊端，并且在露天条件下应用受限。实际应用过程中，常规抑尘剂前期发挥吸湿保水作用，但作用时间较短，不利于成本的控制。
7.(2)虽然缓释微胶囊已应用在诸多领域，但在煤矿粉尘治理方面仍属于技术空白。
8.(3)同类产品在制备过程中使用的试剂有毒有害，会对环境产生二次污染，并且对
人体生命健康产生一定威胁。
9.(4)中国每年约产生百万吨花生壳，但大部分被丢弃或焚烧，造成极大的资源浪费。
10.在实际应用过程中，常规抑尘剂前期发挥吸湿作用，而抑尘微胶囊型起到后期保水作用，如何让二者各司其职，最大程度地延长抑尘剂保水时间，实现协同增效抑尘是目前的问题及难点所在。


技术实现要素：

11.针对现有技术问题，本发明的第一目的在于提供了一种生物基抑尘材料，第二目的在于提供了一种封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊，本发明的第三目的在于提供其制备方法。
12.为实现以上第一目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一按照质量分数由1％
‑
2.5％的二甲基二烯丙基氯化铵、1％
‑
2.5％的纤维素纳米纤丝、5％
‑
10％丙烯酸、0.125％
‑
0.25％的引发剂、0.09％
‑
0.18％的交联剂、余量水组成，用碱性ph调节剂调成中性。
13.以纤维素纳米纤丝基体材料，以丙烯酸、二甲基而烯丙基氯化铵为单体材料，通过水浴
‑
接枝共聚法制备生物基抑尘材料。
14.上述方案中：所述纤维素纳米纤丝提取于花生壳。
15.上述方案中：花生壳提取纤维素纳米纤丝的提取方法，包括以下步骤：
16.步骤一，精确称取干燥的花生壳粉末，置于索氏抽提器中，浸泡在苯
‑
乙醇溶液中，于90℃处理6h，脱除抽提物，烘干；
17.步骤二，烘干后的样品在ph 4
‑
5条件下，利用亚氯酸钠溶液于75℃下重复处理以脱除木质素，制得纤维素样品s1；
18.步骤三，配置氢氧化钾溶液，将s1置于其中常温浸泡24h，脱除半纤维素，处理后得到纤维素样品s2；
19.步骤四，采用亚氯酸钠溶液重复处理s2，制得纯化纤维素样品s3；
20.步骤五，将前述纯化纤维素s3配置成悬浮液，于研磨机中多次研磨得到研磨样品a1，
21.步骤六，将部分研磨后的a1稀释成悬浮液，置于高压均质仪中匀质处理多次，得研磨
‑
均质样品a2，干燥后制得花生壳纤维素纳米纤丝。
22.上述方案中：步骤二中采用冰醋酸调剂ph。
23.步骤五中，s3的悬浮液的质量浓度为0.7
‑
0.8％，a1悬浮液的质量浓度为0.07
‑
0.08％。
24.利用植物萃取技术，以花生壳为原料，采用化学机械法提取纤维素纳米纤丝，是一种新兴的纳米纤维素材料，其具有高长径比、高强度、低热膨胀性等优异性能，且来源广泛，成本低廉、绿色环保。
25.为实现以上第二目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊，其特征在于，由油相材料和水相材料按照体积比1:5混合制成，所述水相材料按照质量百分比由1
‑
3％抑尘微胶囊囊芯材料、9
‑
12％的海藻酸钠、7
‑
9％的纳米
级氯化钙余量为水组成1％
‑
5％。
26.所述油相为体积分数为span
‑
85的液体石蜡溶液。
27.上述方案中：所述碱性ph调节剂选用氢氧化钠。
28.上述方案中：所述交联剂选用n,n'
‑
亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为过硫酸铵和硫代硫酸钾中的任意一种或多种的混合物。
29.上述方案中：span
‑
85的液体石蜡溶液中span
‑
85的体积分数为3％
‑
4％。
30.本发明的另一目的是这样实现的：一种所述封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊的制备方法，其特征在于，按照如下步骤制备：
31.(1)抑尘微胶囊囊芯材料的制备，
32.准确称取二甲基二烯丙基氯化铵、纤维素纳米纤丝和丙烯酸于容器中，加入去离子水搅拌至其溶解；
33.将碱性ph调节剂用水配制成溶液，冰水浴条件下加入容器中中和丙烯酸至中性，再向其中加入引发剂，充分搅拌混合均匀后于55
‑
60℃反应1h，最后缓慢将交联剂加入容器中，反应2h后得到抑尘微胶囊囊芯材料；
34.(2)将海藻酸钠、纳米级氯化钙加水混匀，加入抑尘微胶囊囊芯材料用超声波细胞粉碎机将溶液混合均匀作水相；
35.(3)span
‑
85与液体石蜡混匀得到油相，水相和油相按比例搅拌混合均匀，搅拌速度400
‑
450r
·
min
‑1，然后加入醋酸以解离出ca
2
离子，引发凝胶化反应，醋酸的加入质量为整个反应体系的7
‑
9％；
36.(4)经过抽滤、洗涤、冷冻干燥得到封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊样品。
37.上述方案中：用1％tween80或1％的span
‑
85水溶液清洗。
38.本发明使用原位自由基聚合法制备抑尘微胶囊囊芯材料，然后采用乳化
‑
内部凝胶法制备封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊。本发明制备方法中的ph、温度、搅拌速度、时间与用量，是根据单因素试验进行优化出的、皆为最优参数。从而制备出的微胶囊粒径最佳、形态最好、自适应性能最高。
39.本发明制备方法将微胶囊技术借鉴到煤矿粉尘防治领域，以纤维素纳米纤丝基体材料，以丙烯酸、二甲基而烯丙基氯化铵为单体材料，通过水浴
‑
接枝共聚法制备生物基抑尘材料。在此基础上，利用微胶囊技术包封生物基抑尘材料，通过海藻酸钠与氯化钙间的交联反应，促使壁材颗粒层层自组装沉积在生物基抑尘剂的表面，形成具有自适应功能的抑尘微胶囊。利用海藻酸钠的粘附性与乳化剂的亲水增油特性，控制反应速度，提高悬浮乳液体系的稳定性。为高效保水性抑尘材料的制备和性能优化提供新思路，丰富微胶囊技术的应用范围。
40.本发明提供的封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊，实际应用过程中，可配合常规抑尘剂或本发明的生物基抑尘材料使用，常规抑尘剂或本发明的生物基抑尘材料前期发挥吸湿作用，而抑尘微胶囊型起到后期保水作用，各司其职，最大程度地延长抑尘剂保水时间，实现协同增效抑尘。
附图说明
41.图1为本发明的工艺流程图。
42.图2为封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊的制备方法原理图。
43.图3为未经处理的花生壳原粉红外图谱。
44.图4为亚氯酸钠后的花生壳粉红外图谱。
45.图5为纯化纤维素样品s3的红外图谱。
46.图6为抑尘微胶囊囊芯材料红外图谱。
47.图7是本发明实施例提供的封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊的sem图。
48.图8是本发明实施例提供的封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊的溶胀实验规律图。
49.图9是本发明实施例提供的封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊的质量损失图。
50.图10是本发明实施例提供的封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊燃烧实验测量期间的hrr曲线图。
具体实施方式
51.下面将结合实施例和附图，对本发明做进一步的描述。
52.实施例1
53.纤维素纳米纤丝提取于花生壳。花生壳提取纤维素纳米纤丝的提取方法为：
54.精确称取10g干燥的花生壳粉末，置于索氏抽提器中，使用苯
‑
乙醇溶液(体积比为2:1)于90℃浸泡处理6h，脱除抽提物，烘干。烘干后的样品在酸性条件下(ph＝4
‑
5，冰醋酸调节)，利用亚氯酸钠溶液75℃下浸泡处理1h，连续重复5次以脱除木质素，制得纤维素样品s1。配置5wt％的氢氧化钾溶液300ml，将样品置于其中常温浸泡24h，脱除半纤维素，得到处理后的纤维素样品s2。最后，为了进一步脱除残留的木质素，亚氯酸钠溶液(质量浓度为多少)重复浸泡处理2
‑
3次，制得纯化纤维素样品s3。为了使花生壳纤维素纳米化，采用机械逐级细化的方法对其进行解纤。将前述纯化纤维素s3配置为质量分数为0.8wt％的悬浮液，倒入调零校正后的研磨机(mkca6
‑
2，日本masuko)中，转速为1500rpm/min，磨石间隙调整为
‑
9，研磨三次，制得研磨样品a1。将部分研磨后的样品稀释至质量分数为0.08wt％的悬浮液，置于高压均质仪(emulsi flex
‑
c3，加拿大avestin)中，平均压力为1000bar，处理五次，制得研磨
‑
均质样品a2，干燥后制得花生壳纤维素纳米纤丝。
55.如图3为经处理的花生壳原粉谱图，可明显观察到木质素的特征峰，1422cm
‑1处的峰对应于木质素中
‑
ch2的c
‑
h弯曲振动，1601cm
‑1处的峰表征木质素中苯环的碳骨架振动。经亚氯酸钠处理后的样品谱图如4所示，表征苯环骨架振动的1601cm
‑1处的吸收峰和木质素侧链羰基c＝o伸缩振动的1630cm
‑1附近的吸收峰均明显减弱，表明花生壳中的大部分木质素已经被脱除。图5为脱除所有基质后的纯化纤维素的吸收峰，可以看出表征苯环骨架振动的1601cm
‑1处的吸收峰完全消失，说明在氢氧钾浸泡处理后，花生壳粉中残留的部分碱溶性木质素已经去除。而图5中对应半纤维素中木聚糖乙酰基ch3c＝o上的c＝o伸缩振动峰在1598cm
‑1处基本消失，但在1630cm
‑1处仍有中等宽度、强度适中的c＝o吸收峰，可以推断在氢氧化钾处理过程中，已将大部分半纤维素脱除。图6是最终产物抑尘微胶囊囊芯材料谱图，从产物的红外光谱图中能够看出，1700cm
‑1处出现了c＝o伸缩振动峰，1550cm
‑1、1401cm
‑1处是rcoo—特征峰，此外在1452cm
‑1处是n

键合的甲基弯曲振动吸收峰，由此说明丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化铵与纤维素纳米纤丝发生了接枝共聚反应。
56.实施例2
57.抑尘微胶囊囊芯材料按照质量分数由1％的二甲基二烯丙基氯化铵(简称dmdaac)、1％的纤维素纳米纤丝、5％丙烯酸(简称aa)、0.125％的引发剂过硫酸铵和硫代硫酸钾、0.09％的交联剂n,n'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、碱性ph调节剂氢氧化钠、余量水组成，。二甲基二烯丙基氯化铵：纤维素纳米纤丝：丙烯酸为1:1:5。抑尘微胶囊囊芯材料的制备，
58.准确称取二甲基二烯丙基氯化铵、纤维素纳米纤丝和丙烯酸于容器中，加入去离子水搅拌至其溶解。
59.配制氢氧化钠溶液，冰水浴条件下加入容器中中和丙烯酸至中性，再向其中加入引发剂，充分搅拌混合均匀后于55
‑
60℃反应1h，最后缓慢将交联剂加入容器中，反应2h后得到抑尘微胶囊囊芯材料。产物吸水倍率高达325倍。封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊由油相材料和水相材料按照体积比1:5混合制成。
60.水相材料按照质量百分比由1％抑尘微胶囊囊芯材料、9％的海藻酸钠、9％的纳米级氯化钙余量为水组成。
61.所述油相为体积分数为3％的span
‑
85的液体石蜡溶液。
62.按照如下步骤制备：
63.(1)将海藻酸钠、纳米级氯化钙加水混匀，加入抑尘微胶囊囊芯材料用超声波细胞粉碎机将溶液混合均匀作水相。
64.(2)span
‑
85与液体石蜡混匀得到油相，水相和油相按比例搅拌混合均匀，搅拌速度400
‑
450r
·
min
‑1，然后加入醋酸以解离出ca
2
离子，引发凝胶化反应，醋酸的加入质量为整个反应体系的7％。
65.(3)经过抽滤、用1％的span
‑
85水溶液洗涤涤冷冻干燥得到封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊样品。
66.实施例3
67.封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊由油相材料和水相材料按照体积比1:5混合制成。
68.水相材料按照质量百分比由3％抑尘微胶囊囊芯材料、12％的海藻酸钠、7％的纳米级氯化钙余量为水组成。
69.所述抑尘微胶囊囊芯材料按照质量分数由2.5％的二甲基二烯丙基氯化铵、1％的纤维素纳米纤丝、10％丙烯酸、0.25％的引发剂过硫酸铵、0.18％的交联剂n,n'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、碱性ph调节剂氢氧化钠、余量水组成。二甲基二烯丙基氯化铵：纤维素纳米纤丝：丙烯酸为2.5:1:10，交联剂选用n,n'
‑
亚甲基双丙烯酰胺，引发剂为硫代硫酸钾。
70.油相为体积分数为3％的span
‑
85的液体石蜡溶液。
71.按照如下步骤制备：
72.(1)抑尘微胶囊囊芯材料的制备，
73.准确称取二甲基二烯丙基氯化铵、纤维素纳米纤丝和丙烯酸于容器中，加入去离子水搅拌至其溶解；
74.将碱性ph调节剂用水配制成溶液，冰水浴条件下加入容器中中和丙烯酸至中性，再向其中加入引发剂，充分搅拌混合均匀后于55
‑
60℃反应1h，最后缓慢将交联剂加入容器中，反应2h后得到抑尘微胶囊囊芯材料。产物吸水倍率290倍。二甲基二烯丙基氯化铵和丙
烯酸增加，产物的吸水倍率反而降低。
75.(2)将海藻酸钠、纳米级氯化钙加水混匀，加入抑尘微胶囊囊芯材料用超声波细胞粉碎机将溶液混合均匀作水相.
76.(3)span
‑
85与液体石蜡混匀得到油相，水相和油相按比例搅拌混合均匀，搅拌速度400
‑
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‑1，然后加入醋酸以解离出ca
2
离子，引发凝胶化反应，醋酸的加入质量为整个反应体系的9％；
77.(4)经过抽滤、用1％tween80水溶液洗涤、冷冻干燥得到封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊样品。
78.实施例4
79.封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊由油相材料和水相材料按照体积比1:5混合制成。
80.水相材料按照质量百分比由2％抑尘微胶囊囊芯材料、10％的海藻酸钠、8％的纳米级氯化钙余量为水组成。
81.所述抑尘微胶囊囊芯材料按照质量分数由2.5％的二甲基二烯丙基氯化铵、2.5％的纤维素纳米纤丝、10％丙烯酸、0.25％的引发剂过硫酸铵、0.18％的交联剂、碱性ph调节剂氢氧化钠、余量水组成。交联剂选用n,n'
‑
亚甲基双丙烯酰胺，所述引发剂为硫代硫酸钾。二甲基二烯丙基氯化铵：纤维素纳米纤丝：丙烯酸为1:1:4
82.油相为体积分数为4％的span
‑
85的液体石蜡溶液。
83.按照如下步骤制备：
84.(1)抑尘微胶囊囊芯材料的制备，
85.准确称取二甲基二烯丙基氯化铵、纤维素纳米纤丝和丙烯酸于容器中，加入去离子水搅拌至其溶解；
86.将碱性ph调节剂用水配制成溶液，冰水浴条件下加入容器中中和丙烯酸，再向其中加入引发剂，充分搅拌混合均匀后于55
‑
60℃反应1h，最后缓慢将交联剂加入容器中，反应2h后得到抑尘微胶囊囊芯材料。吸水倍率为309倍。
87.(2)将海藻酸钠、纳米级氯化钙加水混匀，加入抑尘微胶囊囊芯材料用超声波细胞粉碎机将溶液混合均匀作水相；
88.(3)span
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85与液体石蜡混匀得到油相，水相和油相按比例搅拌混合均匀，搅拌速度400
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‑1，然后加入醋酸以解离出ca
2
离子，引发凝胶化反应，醋酸的加入质量为整个反应体系的8％。
89.(4)经过抽滤、用1％tween80或1％的span
‑
85水溶液洗涤涤冷冻干燥得到封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊样品。
90.实施例5
91.抑尘微胶囊囊芯材料按照质量分数由1％的二甲基二烯丙基氯化铵(简称dmdaac)、1％的纤维素纳米纤丝、5％丙烯酸(简称aa)、0.125％的引发剂硫代硫酸钾、0.09％的交联剂n,n'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、碱性ph调节剂氢氧化钠、余量水组成。二甲基二烯丙基氯化铵：纤维素纳米纤丝：丙烯酸为1:1:5。
92.抑尘微胶囊囊芯材料的制备，
93.准确称取二甲基二烯丙基氯化铵、纤维素纳米纤丝和丙烯酸于容器中，加入去离
子水搅拌至其溶解。
94.配制氢氧化钠溶液，冰水浴条件下加入容器中中和丙烯酸至中性，再向其中加入引发剂，充分搅拌混合均匀后于55
‑
60℃反应1h，最后缓慢将交联剂加入容器中，反应2h后得到抑尘微胶囊囊芯材料。产物吸水倍率高达322倍。
95.封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊由油相材料和水相材料按照体积比1:5混合制成。
96.水相材料按照质量百分比由1％抑尘微胶囊囊芯材料、9％的海藻酸钠、9％的纳米级氯化钙余量为水组成。
97.所述油相为体积分数为3％的span
‑
85的液体石蜡溶液。
98.按照如下步骤制备：
99.(1)将海藻酸钠、纳米级氯化钙加水混匀，加入抑尘微胶囊囊芯材料用超声波细胞粉碎机将溶液混合均匀作水相。
100.(2)span
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85与液体石蜡混匀得到油相，水相和油相按比例搅拌混合均匀，搅拌速度400
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‑1，然后加入醋酸以解离出ca
2
离子，引发凝胶化反应，醋酸的加入质量为整个反应体系的7％。
101.(3)经过抽滤、用1％的span
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85水溶液洗涤涤冷冻干燥得到封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊样品。
102.对本发明制备的封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊进行性能测试
103.将实施例2所示的封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊干燥后，放在纸袋中，然后用大量蒸馏水浸泡，测试产物在不同时间时的质量，实验结果如图8所示。将实施例2所示的封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊进行抑尘率测试，使用山东科技大学国家重点实验室巷道模拟装置，风洞试验台长宽高尺寸为1.5m*0.8m*0.8m试验装置使用tdi8000
‑
0750g
‑
4t无级变频器和sz
‑
11.2轴流风机，将所制备抑尘微胶囊喷洒于装在培养皿的煤尘、露天煤矿周边泥土表面，以及喷洒相同质量的水作为对照，设置风速为10m/s，通过抗风吹实验测试随着煤样放置时间抑尘率的变化情况，实验结果如表1所示。将实施例2所示的封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊与煤粉混合，通过高压作用制成直径为6cm、厚度为1.5cm的煤饼，并将煤饼放置在50℃干燥箱和
‑
20℃冰箱中，放置时间为12h并循环多次，取出后使用万能试验机测试其压缩强度，以煤饼断裂时为最大承压，与常温高压下制成的煤饼对比实验，分析抑尘微胶囊的耐高温和低温性能，实验结果如表2所示。将实施例2所示的封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊干燥后，与优质肥沃无杂质土壤、煤渣1:1:1混合平铺在培养皿中，将该培养皿放在自然条件下保存，每天记录质量变化，计算分析降解情况，实验结果如图9所示。将实施例2所示的封装抑尘剂海藻酸钙自适应型微胶囊干燥后粉碎，将不同质量的抑尘微胶囊放入铝箔纸包围的样品盒(100mm*100mm*3mm)中进行测试。产品应均匀地分布在样品盒上。鉴于加热时间的增加，记录了大量数据。锥形量热计(r
–
s/ftt0007)的热辐射强度设置为35kw/m2，实验结果如图7所示。
104.图8为抑尘微胶囊囊芯材料和抑尘微胶囊溶胀实验规律，通过图8中的右下图(小图，为囊芯抑尘剂的吸水倍率，可达325倍)可以发现，本研究制备的抑尘微胶囊囊芯材料相同时间内，随着温度升高吸水倍率呈现增大趋势，且温度越高达到溶胀平衡的时间越短；由图8中的的曲线可以得知，在不同温度下，抑尘微胶囊有两处骤增，第一阶段是在0
‑
0.2h内，
这是由于囊壁海藻酸钙和囊芯抑尘剂共同吸水产生，随着时间延长，在2
‑
3.2h时间段，微胶囊整体溶胀达到平衡。第二阶段分别是在15℃、25℃、35℃条件下的4.4
‑
4.6h、3.8
‑
4.0h、3.2
‑
3.4h内，抑尘微胶囊吸水倍率增加较快，这是因为在囊壁束缚下，囊芯吸水膨胀受限，囊壁达到伸缩极限涨破，囊芯裸露继续吸水溶胀。因此抑尘微胶囊与常规抑尘剂相比具备自吸附性能，常规抑尘剂在作用后逐渐失水，并失去抑尘、粘尘和补尘能力；而抑尘微胶囊在作用煤尘表面时，囊壁和囊芯缓慢吸水，前期主要依靠微胶囊颗粒发挥粘尘、固尘作用，而后期在囊壁破碎后，囊芯中的抑尘剂再次发挥抑尘作用，从而实现协同增效抑尘，延长抑尘时间。最高吸尘可达到375倍。
105.表1微胶囊抑尘剂的抑尘效率
[0106][0107][0108]
通过表1可以发现，通过测定在10m/s的风速下，虽然洒水煤样在20h内有一定的抑尘效果，但水的抑尘率在很短的时间内就呈现明显的下降趋势，从而逐渐失去抑尘的作用；喷洒过抑尘微胶囊的抑尘率明显高于喷水的效果，抑尘率在160h内可保持在95％以上。实验是在五级风(风速8.0
‑
10.7m/s)，而实际气候条件下能达到五级风力的大风天气不多，这表明抑尘微胶囊可以用在长期堆放的煤场中。
[0109]
表2微胶囊抑尘剂的耐候性
[0110][0111][0112]
如表2所示，高温干燥两次后煤饼压缩强度变化不大，从第三次干燥后压缩强度降低较为明显，这是由于再循环干燥两次后，产物中依然存在大量自由水和结合水，且对微胶囊空间结构没有产生较大破坏，在第三次高温干燥后，微胶囊结构产生一定程度破坏且水分蒸发殆尽，表现出压缩强度明显下降；在三次冻融循环后，煤饼压缩强度出现上升趋势，这是由于冷冻
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解冻循环使微胶囊渗入到煤饼内部的空洞和沟槽中，导致产物与煤粉之间的结合更加密实，此后从第四次冻融循环后压缩强度明显下降，其原因是多次极限循环后对微胶囊结构有一定程度的破坏；与常温下煤饼压缩强度相比，在多次极限循环条件下，其表现出的压缩强度变化范围在46％
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63％之间，说明该抑尘微胶囊的抗冻融性、耐高温性良好，能够适用于多种复杂环境。
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在本次降解实验中，由于在露天自然状态下进行，因此在水分、空气、微生物等共同作用下，抑尘微胶囊逐渐被分解，其质量损失如图9所示。由图中曲线得知，在前6天质量有少量增加，这是由于产物暴露在空气中前期会吸收少量水分，在18天以前质量损失较小(约5.67％)，在18天以后质量损失较为明显(约32.97％)，在39天以后质量损失率趋于平缓(2.98％)。这是由于在6
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18天内样品表面及内部开始生长菌落，19天到38天内菌落开始大量生长，逐渐分解该抑尘微胶囊。综上能够说明该抑尘微胶囊具有可降解性，对周围环境友好，具有较好的生态环保性。
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以煤为化石能源的协同燃烧方式，分别研究煤样、产物以及混合产物的燃烧性能，探索有利于环境保护和提高资源利用率的策略。燃烧实验测量期间的hrr曲线如图10所示。该产品有一个大约40s的短tti，tti和thr与产品的质量成正比。微胶囊抑尘剂在178s左右产生35kw/m2的热量释放速率，这可能是由于糖苷链和纤维素链脱水、断裂导致。此外，微胶囊抑尘剂与煤样混合样品较原煤样相比，燃烧结束时间延长了大概70s，峰值放热速率减小15kw/m2左右，微胶囊抑尘剂在到达热释放速率峰值的时，会持续很长一段时间，这也体现了其具有一定的阻燃效果。因此结果表明，制备的产品可以与煤粉混合燃烧，不需要复杂的后处理步骤。这种方法将有利于保护环境和节约资源。此外，这种类型的抑尘微胶囊不会降低煤的热值，且着火时间越短，放热率越大，表明产品与煤的混合能提高煤的燃烧效率。
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尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。