一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法，属于防灭火材料技术领域。本发明专利技术通过添加羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺，制备煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料，羧甲基纤维素和聚丙烯酰胺能在一定温度下形成胶体，并且胶体中含有水分，水分在蒸发时可以降低火区温度，同时，胶体在达到稳定后，附着于煤体表面，形成一层致密的薄膜，这层薄膜可以阻隔煤与氧气接触，进而阻断煤体氧化，对于煤炭自燃火灾，胶体能够迅速降低煤体温度，包裹煤体，隔绝氧气，火灾能够很快被熄灭，由于胶体的堵漏作用，可以迅速封堵漏风通道，阻止有毒有害气体的释放；胶体的固水性能好，即使在温度较高的条件下，水分也会被固定在胶体内，不会有水煤气爆炸的危险。

Preparation method of composite foam gel fire extinguishing material for coal mine

The invention relates to a preparation method of composite foam gel fire extinguishing material for coal mines, which belongs to the technical field of fire fighting materials. The invention is prepared by adding carboxymethyl cellulose and polyacrylamide to prepare composite foam gel fire extinguishing materials for coal mines. Carboxymethyl cellulose and polyacrylamide can form colloids at a certain temperature, and the colloid contains moisture. When water evaporates, the temperature of the fire zone can be reduced. At the same time, when the colloid is stabilized, it adheres to the surface of the coal body and forms a dense film. This film can block the contact between coal and oxygen, and then block the oxidation of coal. For the spontaneous combustion of coal, the colloid can rapidly reduce the temperature of coal, wrap the coal, isolate oxygen, and the fire can be quickly extinguished. Due to the plugging effect of colloid, the air leakage passage can be quickly blocked to prevent the release of toxic and harmful gases. The colloid has good solid water performance, even in the higher temperature Under the condition, the water will also be fixed in the colloid, and there will be no danger of water gas explosion.

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法
本专利技术涉及一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法，属于防灭火材料

技术介绍
煤炭自燃本是自然界存在的一种客观现象，但是若不能有效的加以控制，将严重影响煤炭行业的健康发展。煤的自燃是煤氧化产热和向环境散热这两个过程长期失衡的结果，所以与这两个过程相关的因素都会影响煤的自燃发火，总体上可以将煤自燃的影响因素分为内部因素和外部因素。内部因素首先是煤的种类，其次是煤的空隙率，最后是水的影响，此外，煤本身的杂质类型及含量，以及煤层中瓦斯的含量等因素也会在不同程度上影响煤的自燃。外部因素主要是指煤矿的开采环境以及煤炭周围的自然条件，一方面是煤矿的采掘技术，另一方面是煤矿的通风条件。从煤自燃的起因以及影响因素可知，要解决煤自燃问题，可以从以下两个方面入手：（1）隔绝煤与氧的直接接触，杜绝煤氧的吸附作用；（2）加强散热，避免煤体表面的热量持续堆积。伴随着煤炭自燃问题的不断深入研究，煤矿防灭火材料的发展也从单一的黄泥浆、粉煤灰逐渐趋于多样化。然而，目前国内煤矿用防灭火材料的开发应用仍处于发展阶段，市场产品与国外相比仍有一定差距。虽然国内防灭火产品种类繁多，但是普遍功能单一，缺乏综合性能的优势。近年来，通过引进国外先进技术和材料，以及煤矿防灭火研究的逐渐兴起，国内防灭火材料和技术渐成繁荣之势。主要有泡沫防灭火技术、阻化剂防灭火技术、喷涂堵漏风技术、灌浆堵漏风技术、灌浆防灭火技术等。泡沫防灭火技术是指在一定成分的液态原料中压入空气或惰性气体，通过一定化学方法产生膨胀泡沫的技术手段。根据原料的选择不同，可用于易自燃煤体表面的降温、降低氧浓度、阻止煤氧结合，也可用于填充压注巷道壁大型裂缝，封闭漏风，从而降低氧浓度。阻化剂防灭火技术主要是利用特定阻化剂材料的负催化作用，通过在喷洒阻化剂的煤体表面形成一种保护膜、抑制煤氧的吸附作用，从而达到防止煤炭自燃的效果。最常用的阻化剂就是MgCl2、CaCl2等一些有机盐化合物，也包括一些工业废液，因为成本低廉、工艺简单，这类研究对某些地区缺土少水煤矿的防灭火工作具有重要的现实意义。根据在煤矿井下施工应用方式的不同，堵漏风防灭火技术可分为喷涂堵漏风技术和灌浆堵漏风技术。喷涂堵漏风技术是一种从切断供氧漏风通道解决煤炭自燃问题的技术手段。传统方法是将水泥砂浆、粉煤灰等材料喷涂于巷道壁及采空区墙壁表面，形成对透风裂隙的封闭。水泥砂浆类喷涂材料硬度高但韧性差、回弹率高，粉煤灰类喷涂材料在失水后会留下大量空洞，堵漏效果差。灌浆堵漏风技术是通过向漏风裂隙中压注自凝结浆液（液态浆液在压注一定时间后通过自身的化学反应会迅速固化），从而对漏风通道进行封堵，切断煤自燃的外部条件。近年来发展起来的聚氨酯封堵材料就属于这一范畴。灌浆防灭火技术就是利用注浆泵将不燃性固体材料与水制成的浆液运输到指定发火区域，浆液包覆松散煤体，达到除热降温、隔绝氧气的作用。煤矿防灭火材料中最早使用的黄泥浆、粉煤灰等材料就属于这一范畴，但是这种防灭火技术有如下缺点：（1）不适用于高位发火区域；（2）由于传统灌浆材料水分蒸发后，材料干结开裂、在煤体表面会形成新的漏风通道；（3）水分的蒸发会与煤体表面相互作用释放一定的润湿热，加速煤的氧化自燃并带来水煤气爆炸的危险。因此，传统灌浆防灭火材料虽然经济实惠，但种种弊端不断暴露、渐渐被淘汰。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前的防灭火材料存在保水性能差、易干燥开裂的缺陷，使材料的有效作用期较短的问题，提供了一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）将聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素加入去离子水中，常温下以400～500r/min转速搅拌40～60min，得聚合物混合液；（2）将三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵微胶囊加入聚合物混合液中，常温下以600～700r/min转速搅拌10～20min，再置于超声分散机中超声分散30～40min，得混合分散液；（3）将三乙醇胺、椰子油二乙醇酰胺、十二烷基苯磺酸钠加入混合分散液中，在40～50℃的水浴条件下以280～300r/min转速搅拌10～12min，得混合体系；（4）将硅酸盐水泥迅速加入混合体系中，在60～70℃的水浴条件下以400～420r/min转速搅拌1～2h，常温静置2～4h，得煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料。所述的三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵微胶囊、聚丙烯酰胺、硅酸盐水泥、羧甲基纤维素、三乙醇胺、椰子油二乙醇酰胺、十二烷基苯磺酸钠、去离子水的重量份为20～30份三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵微胶囊、20～30份聚丙烯酰胺、40～60份硅酸盐水泥、40～60份羧甲基纤维素、4～6份三乙醇胺、8～12份椰子油二乙醇酰胺、8～12份十二烷基苯磺酸钠、160～240份去离子水。步骤（2）所述的超声分散的功率为400～500W。步骤（1）所述的聚丙烯酰胺的具体制备步骤为：（1）将丙烯酰胺加入去离子水中，常温下以140～160r/min转速搅拌20～30min，得丙烯酰胺溶液；（2）将乙二胺四乙酸钠加入丙烯酰胺溶液中，通入氮气保护，常温下以200～220r/min转速搅拌10～15min，得混合溶液；（3）将过硫酸铵、亚硫酸氢钠、聚二甲基硅氧烷加入混合溶液中，在60～70℃的水浴条件下以300～320r/min转速搅拌反应2～4h，得反应液；（4）将反应液常温静置30～40min，取下层固体，用无水乙醇洗涤3～5次，再置于烘箱中，在40～50℃的条件下干燥20～30min，得聚丙烯酰胺。所述的丙烯酰胺、乙二胺四乙酸钠、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、聚二甲基硅氧烷、去离子水的重量份为30～40份丙烯酰胺、0.2～0.4份乙二胺四乙酸钠、0.1～0.2份过硫酸铵、0.2～0.4份亚硫酸氢钠、20～30份聚二甲基硅氧烷、60～80份去离子水。步骤（2）所述的氮气的通入速率为40～60mL/min。步骤（2）所述的三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵微胶囊的具体制备步骤为：（1）将甲醛加入去2/3离子水中，常温下以100～120r/min转速搅拌5～10min，得甲醛溶；（2）将三聚氰胺加入甲醛溶液中，调节pH至8～9，在60～70℃的水浴条件下以200～240r/min转速搅拌反应40～60min，得三聚氰胺甲醛树脂预聚物；（3）将聚乙烯醇加入剩余1/3去离子水中，常温下以180～200r/min转速搅拌10～15min，得聚乙烯醇溶液；（4）将聚磷酸铵加入聚乙烯醇溶液中，置于高速乳化剪切机下以2000～2500r/min转速剪切10～15min，得分散乳液；（5）将分散乳液加入三聚氰胺甲醛树脂预聚物中，调节pH至4～5，在60～70℃的水浴条件下以300～360r/min转速搅拌反应1～2h，得反应液；（6）将反应液置于真空抽滤机中，600～800Pa的条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：/n（1）将聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素加入去离子水中，常温下以400～500r/min转速搅拌40～60min，得聚合物混合液；/n（2）将三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵微胶囊加入聚合物混合液中，常温下以600～700r/min转速搅拌10～20min，再置于超声分散机中超声分散30～40min，得混合分散液；/n（3）将三乙醇胺、椰子油二乙醇酰胺、十二烷基苯磺酸钠加入混合分散液中，在40～50℃的水浴条件下以280～300r/min转速搅拌10～12min，得混合体系；/n（4）将硅酸盐水泥迅速加入混合体系中，在60～70℃的水浴条件下以400～420r/min转速搅拌1～2h，常温静置2～4h，得煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素加入去离子水中，常温下以400～500r/min转速搅拌40～60min，得聚合物混合液；
（2）将三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵微胶囊加入聚合物混合液中，常温下以600～700r/min转速搅拌10～20min，再置于超声分散机中超声分散30～40min，得混合分散液；
（3）将三乙醇胺、椰子油二乙醇酰胺、十二烷基苯磺酸钠加入混合分散液中，在40～50℃的水浴条件下以280～300r/min转速搅拌10～12min，得混合体系；
（4）将硅酸盐水泥迅速加入混合体系中，在60～70℃的水浴条件下以400～420r/min转速搅拌1～2h，常温静置2～4h，得煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料。


2.根据权利要求1所述的一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法，其特征在于，所述的三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵微胶囊、聚丙烯酰胺、硅酸盐水泥、羧甲基纤维素、三乙醇胺、椰子油二乙醇酰胺、十二烷基苯磺酸钠、去离子水的重量份为20～30份三聚氰胺甲醛树脂包覆聚磷酸铵微胶囊、20～30份聚丙烯酰胺、40～60份硅酸盐水泥、40～60份羧甲基纤维素、4～6份三乙醇胺、8～12份椰子油二乙醇酰胺、8～12份十二烷基苯磺酸钠、160～240份去离子水。


3.根据权利要求1所述的一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的超声分散的功率为400～500W。


4.根据权利要求1所述的一种煤矿用复合泡沫胶体防灭火材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的聚丙烯酰胺的具体制备步骤为：
（1）将丙烯酰胺加入去离子水中，常温下以140～160r/min转速搅拌20～30min，得丙烯酰胺溶液；
（2）将乙二胺四乙酸钠加入丙烯酰胺溶液中，通入氮气保护，常温下以200～220r/min转速搅拌10～15min，得混合溶液；
（3）将过硫酸铵、亚硫酸氢钠、聚二甲基硅氧烷加入混合溶液中，在60～70℃的水浴条件下以300～320r/min转速搅拌反应2～4h，得反应液；
（4）将反应液常温静置30～40min，取下层固体，用无水乙醇洗涤3～5次，再置于烘箱中，在40～50℃的条件下干燥20～30min，得聚丙烯酰胺。


5.根据权利要求4所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟涛，
申请(专利权)人：牟涛，
类型：发明
国别省市：湖北;42