一种相变材料温敏胞衣、复合阻化物及其制备方法技术

技术编号:17794325 阅读:41 留言:0更新日期:2018-04-25 17:47
本发明专利技术公开了一种相变材料温敏胞衣、复合阻化物及其制备方法。本发明专利技术采用温敏相变材料为胞衣外壳,直接在高含水复合阻化物外包裹上复合相变材料,该复合材料以石蜡,硬脂酸等相变材料为基体,以玻璃纤维,聚丙烯纤维等为骨料,并且包含有氢氧化镁,氯化石蜡,膨胀石墨和玻璃微珠等阻燃材料。本发明专利技术提高相变材料的硬度和燃点,使其在煤块下落时候不易破裂,不仅克服了传统防灭火阻化剂易失效的缺点,对阻化剂性能保存完好,而且相变材料其对温度的升高比较敏感,能在煤自燃临界温度之前融化,进而使胞衣内的阻化剂充分释放来抑制煤自燃。本发明专利技术制备系统模块化设计,结构简单易操作,可高效的生产加工胞衣阻化剂。

Phase sensitive material, thermosensitive coating and composite inhibitor and preparation method thereof

The invention discloses a phase change material thermosensitive cell coat, a composite inhibitor and a preparation method thereof. A thermosensitive phase change material is used as a coat shell, and the composite phase change material is wrapped directly in a high water cut composite inhibitor. The composite material is based on paraffin, stearic acid and other phase change materials, with glass fiber, polypropylene fiber as aggregate, and contains magnesium hydroxide, chlorinated paraffin, expanded graphite and glass micro. Pearls and other flame retardant materials. The invention improves the hardness and ignition point of the phase change material so that it is not easy to break down when the coal is falling, not only overcomes the shortcomings of the traditional anti - extinguishing inhibitor, but also is well preserved for the resistance agent, and the phase change material is sensitive to the temperature rise. The inhibitor is fully released to restrain the spontaneous combustion of coal. The preparation system of the invention is modular in design, simple in structure and easy to operate, and can efficiently produce and process the inhibitor of the cell coat.

【技术实现步骤摘要】
一种相变材料温敏胞衣、复合阻化物及其制备方法
本专利技术涉及复合阻化物
,具体涉及一种相变材料温敏胞衣、复合阻化物及其制备方法。
技术介绍
煤矿火灾是我国煤矿安全生产的最大灾害,特厚煤层综采放顶煤高产高效技术的大力推广,矿井频繁出现采空区遗煤自燃火灾,自燃易引起瓦斯燃烧和爆炸。阻化剂防治煤自燃技术是目前常用的防灭火技术,阻化剂防治煤自燃技术是目前常用的防灭火技术,一般使用配置完成的阻化剂溶液以喷洒的形式直接撒入采空区,但是这种形式的阻化剂存在寿命短、稳定性差、具有强腐蚀性等缺点。本文针对现有阻化剂存在的缺点,提出了含氧化自热温敏胞衣无机盐阻化剂热释放技术,以实验研究为主要手段,采取“理论指导实践、实践验证理论”的科学研究方法,深入研究该技术的防灭火效果。阻化剂防灭火技术主要是通过物理化学等作用,使煤体与氧气隔绝降低煤与氧的化学反应速度,加速散热、保持煤体的湿度等,从而阻止煤的自然倾向。如氯化镁、氯化钙、水玻璃凝胶等。都可以使煤层的自然发火期不同程度的延长。但是其存在的缺点是,阻化剂的阻化效果差,寿命短,另外具有有机物的毒性、腐蚀性和不能降解造成的环境污染等。因此,对阻化剂的防灭火研究还是十分重要。
技术实现思路
专利技术目的:针对上述现有技术,提供一种相变材料温敏胞衣阻化剂外壳的制备方法,在高含水复合阻化物外包裹一层相变材料作为胞衣,解决了现有阻化剂阻化寿命短、稳定性差、无法有效控制采空区自燃区域的问题。技术方案:为实现上述目的,本专利技术采用如下技术方案:一种相变材料温敏胞衣,包括基体,还包括增强体和阻燃剂。优选的,所述基体为石蜡、硬脂酸的混合物。优选的,所述增强体为玻璃纤维,石棉纤维或聚丙烯纤维中的一种或几种。优选的,所述阻燃剂为氢氧化镁,氯化石蜡,膨胀石墨或玻璃微珠中的一种或几种。优选的,所述基体、增强体和阻燃剂的质量百分比分别为:30%-38%,12%-18%,45%-55%。优选的,所述基体、增强体和阻燃剂的质量百分比分别为:32%、18%、50%。一种复合阻化物,使用上述相变材料温敏胞衣。一种复合阻化物的制备方法,包括如下步骤:步骤1:制作阻化剂溶液:所述阻化剂溶液中氯化镁和氯化钙的质量百分比分别为氯化钙,阻化剂也可以是离子液体;步骤2:将阻化剂溶液降温制冷,形成低温固化的阻化物颗粒;步骤3:将石蜡、增强体和阻燃剂按比例混合,加热至温度60-70℃并保持恒温,使增强体和阻燃剂与融化的石蜡混合均匀,制得为胞衣材料;步骤4:将低温固化的阻化物颗粒放入步骤3所得熔融状态的胞衣材料中,使胞衣材料充分包裹住阻化剂,完成复合阻化剂的制作。有益效果:本专利技术提出了含氧化自热温敏胞衣无机盐阻化剂热释放技术,该技术不仅克服了传统防灭火阻化剂易失效的缺点,而且其对温度的升高比较敏感,能在煤自燃临界温度之前融化,进而使胞衣内的阻化剂完全释放来抑制煤自燃;强度增加使其不易破碎,保证了阻化剂的效果完好;胞衣材料的燃点增高使其不易燃烧,防止火灾的扩大;制备系统模块化设计,结构简单易操作,可高效的生产加工胞衣阻化剂。具体效果如下:1、本专利技术的基体材料为石蜡、硬脂酸的混合物,硬脂酸的熔点和石蜡接近,但是硬度更高,能够增加胞衣的强度;2、胞衣中加入一定比例的玻璃纤维,石棉纤维或聚丙烯纤维等物质,使相变材料的硬度增强,相变材料外壳往采空区铺洒时不破裂;3、胞衣中加入一定比例的氢氧化镁,氯化石蜡,膨胀石墨或玻璃微珠等材料使相变材料的着火点升高,阻止其比煤先燃烧,防止火灾的扩大。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做更进一步的解释。相变材料温敏胞衣的制备,包括胞衣外壳相变材料的选择,相变材料强度的增强和燃点的提高,将冰冻的阻化剂颗粒放入混合好的胞衣相变材料内等步骤。其中,温敏胞衣外壳材料的选择。经过比较和分析,对比凡士林、硬脂酸和石蜡的物理性质,选取硬脂酸和石蜡作为相变材料,下面对它们的特性进行分析。凡士林是一种烷系烃或饱和烃类半液态的混合物,也叫矿脂,由石油分馏后制得。它的状态在常温时介于固体及液体之间;熔点为35~50℃。石蜡的主要成分是固体烷烃,无臭无味,为白色或淡黄色半透明固体。石蜡在常温下是固体,石蜡性质比较稳定。石蜡的熔点为47~64℃,煤的临界温度也称自热温度,是能使煤自发燃烧的最低温度,一般在60~80℃之间,通常取值70℃。石蜡的熔点接近煤自燃的临界温度,有利于保持阻化剂的效果。因此,选取石蜡作为温热自控阻化剂的胞衣材料。硬脂酸即十八烷酸,为白色或淡黄色半透明固体。硬脂酸在常温下是固体且性质比较稳定。熔点为56~69.6℃,接近煤自燃的临界温度。硬度比石蜡强。通过比较凡士林、硬脂酸和石蜡的物理特性可以知道,凡士林在常温下是介于固体和液体之间,石蜡和硬脂酸在常温下是固体,相比凡士林更稳定。凡士林的熔点为35~50℃,硬脂酸和石蜡的熔点分别为56~69.6℃和47~64℃,石蜡和硬脂酸的熔点更接近煤自燃的临界温度,更有利于保持阻化剂的效果。因此,选取石蜡和硬脂酸作为温敏胞衣阻化剂的胞衣相变材料。如上所述胞衣相变材料需要增加强度,提高燃点。由于阻化剂要均匀撒入采空区内,所以胞衣外壳要有一定的强度要求,保证一定的落煤压力并且在采空区洒落时不易破碎;在保证强度的情况下熔点要尽可能接近煤的自燃温度临界点;复合相变材料的燃点要增高,不能使石蜡等相变材料比煤先燃烧,起到阻燃的作用。所以本实施例重点分析相变材料的强度和阻燃性,以此得出复合相变材料温敏胞衣的最优方案。经过试验比对,基体、增强体和阻燃剂的质量百分比分别为:30%-38%,12%-18%,45%-55%时胞衣的性能有显著提升。胞衣的抗压强度增强了几十倍以上,阻燃性能也大大提升,着火点提高100多℃。在此显著的提升下,胞衣材料仍能在60-70℃范围内释放阻化剂溶液。其中基体、增强体和阻燃剂的质量百分比分别为:35%、15%、50%时胞衣的抗压强度最高,阻燃性能最好。复合阻化物的制备包括如下步骤:步骤1,制作阻化剂溶液:阻化剂溶液中氯化镁和氯化钙的质量百分比分别为氯化钙,也可以是离子液体等阻化剂溶液。步骤2,对于胞衣外壳强度的研究:在基体中加入一定比例的玻璃纤维,石棉纤维或聚丙烯纤维等物质使相变材料的硬度增强,经过试验,使用本实施例提供的比例的相变材料外壳往采空区铺洒时不破裂。步骤3,对于胞衣外壳的阻燃性的研究:加入一定比例的氢氧化镁,氯化石蜡,膨胀石墨或玻璃微珠等材料使相变材料的着火点升高,阻止其比煤先燃烧,防止火灾的扩大。步骤4,配置好符合实际强度和阻燃性的石蜡,将其在其熔点下保持液体状态。步骤5,用冰冻好的阻化剂小球在液体石蜡中充分接触,使石蜡充分包裹住阻化剂,完成温敏胞衣阻化剂的制作。步骤6,将制作好的温敏胞衣阻化剂均匀的撒在煤层采空区内,形成一定厚度的阻化剂隔层,起到充分的阻化作用。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式,应当指出,对于本
的普通技术人员来说,在不脱离本专利技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。实施例1:表1:实施例一的各个组分百分比该组分下,阻化率为95%,单位时间内的放热速率降低了70%,着火点提高了124度,阻燃性能大大增强。抗压强度显著增强,相比石壁壳单纯为石蜡的胞衣,该复合材料的抗压强度提高了几本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种相变材料温敏胞衣,包括基体,其特征在于,还包括增强体和阻燃剂。

【技术特征摘要】
1.一种相变材料温敏胞衣,包括基体,其特征在于,还包括增强体和阻燃剂。2.根据权利要求1所述的一种相变材料温敏胞衣,其特征在于,所述基体为石蜡、硬脂酸的混合物。3.根据权利要求1所述的一种相变材料温敏胞衣,其特征在于,所述增强体为玻璃纤维,石棉纤维或聚丙烯纤维中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种相变材料温敏胞衣,其特征在于,所述阻燃剂为氢氧化镁,氯化石蜡,膨胀石墨或玻璃微珠中的一种或几种。5.根据权利要求1、2、3或4任一所述的一种相变材料温敏胞衣,其特征在于,所述基体、增强体和阻燃剂的质量百分比分别为:30%-38%,12%-18%,45%-55%。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋曙光崔传波高翔宇张卫清王凯吴征艳邵昊裴晓东夏翠萍郑思文唐海琳
申请(专利权)人:中国矿业大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1