【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合阻化剂制备，特别涉及一种抑制煤自燃的纳米复合凝胶泡沫阻化剂的制备方法。
技术介绍
1、目前常用的阻化剂可分为物理阻化剂、化学阻化剂和复合阻化剂，聚丙烯酸钠、泡沫阻化剂等是目前常用的物理阻化剂，主要作用于煤氧复合反应过程中的第一个阶段，而茶多酚等常用的化学阻化剂主要作用于第二、三阶段。各阻化剂均有自己的优缺点，单独使用任意一种阻化剂均无法完全发挥其阻化效果，无法覆盖整个煤氧复合反应过程。
2、聚丙烯酸钠具有良好的覆盖和填充能力以及吸水性、固水性。但聚丙烯酸钠凝胶失水后容易开裂，失去隔离氧气的能力，导致阻化剂使用寿命不长；且在升温后容易发生热解失去阻化作用，甚至产生易燃气体，加剧煤的自燃。
3、泡沫阻化剂流动性和渗透性强，具有良好的覆盖和封堵能力，但稳定性不足，存在时间有限，在恶劣环境下极易破裂流失。
4、茶多酚获取方便、成本较低、抗氧化性能强。然而，若单独将茶多酚以溶液形式使用，则会因溶液流失挥发使利用率严重降低，增加了成本。
5、近年来，在复合阻化剂的基础上进行纳米改性可以有效提高复合材料的力学性能和热性能。氧化石墨烯是石墨烯氧化反应生成的衍生物，具有高导电性、高热导率、高比表面积等物理性能，亲水性和可溶性良好，在改性聚合材料方面作用显著，广泛应用于材料学、生物学、医学等领域。但目前氧化石墨烯在抑煤自燃方面应用效果的研究几乎没有。
6、因此，亟需研究一种方法将各材料以正确的形式和配比结合，使各成分取长补短，制成一种阻化效果更高、经济性更好、利用率更高、
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种抑制煤自燃的纳米复合凝胶泡沫阻化剂的制备方法，以解决现有技术中阻化剂难以覆盖煤氧复合反应全过程、易开裂、稳定性差等问题。
2、一种抑制煤自燃的纳米复合凝胶泡沫阻化剂，包括混合均匀的接枝抗氧化剂的凝胶阻化剂、纳米材料、发泡剂；接枝抗氧化剂的凝胶阻化剂为由抗氧化剂、凝胶阻化剂原料在交联剂与引发剂作用下接枝聚合制成的复合凝胶。
3、进一步的，纳米材料以填充物的形式填充于复合凝胶的网格结构中。
4、进一步的，按与凝胶阻化剂原料中丙烯酸的质量比，抗氧化剂用量为2.5％-3％，纳米材料用量为0.5％-1％，发泡剂用量为30％-50％。
5、进一步的，凝胶阻化剂原料包括丙烯酸与碱，抗氧化剂选自茶多酚，纳米材料选自氧化石墨烯，发泡剂选自月桂酸钠。
6、进一步的，本专利技术还提供了一种抑制煤自燃的纳米复合凝胶泡沫阻化剂的制备方法，包括：
7、步骤s1、将纳米材料与表面活性剂分散于水溶液中超声一段时间，之后低温烘干，得到分散改性的纳米材料；
8、步骤s2、在冰浴搅拌条件下，向丙烯酸中缓慢加入碱溶液，并达到一定中和度，得到中和溶液；
9、步骤s3、向中和溶液中加入抗氧化剂并搅拌均匀，然后加热至一定温度并进一步加入交联剂与引发剂，并进行封口接枝，得到复合凝胶；
10、步骤s4、将复合凝胶烘干、磨粉，将复合凝胶粉末与发泡剂混合，再加入分散改性的纳米材料并混合均匀，得到纳米复合凝胶阻化剂。
11、进一步的，步骤s1中，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，该表面活性剂是用于本专利技术的最优的表面活性剂，表面活性剂用量为纳米材料的20-30wt％，优选25wt％；超声6-10h，优选超声8h；并在25-35℃下干燥24h以上。
12、进一步的，步骤s2中，碱溶液的浓度为20-30wt％；中和溶液的中和度为碱/丙烯酸为75％-85％，优选80％；在此中和度下，能获得最好的效果；反应温度为65-75℃，优选75℃；碱溶液优选氢氧化钠溶液。
13、进一步的，步骤s3中，引发剂为过硫酸钾，交联剂为n，n-亚甲基双丙烯酰胺，按与丙烯酸的质量比，引发剂的用量为0.7％-0.8％，交联剂的用量为1％-2％。
14、本专利技术还提供了纳米复合凝胶泡沫阻化剂的使用方法，包括：
15、步骤a、将纳米复合凝胶泡沫阻化剂与水混合得到纳米复合凝胶泡沫阻化剂凝胶，其中纳米复合凝胶泡沫阻化剂与水的质量比为1∶15-1∶25；
16、步骤b、将纳米复合凝胶泡沫阻化剂凝胶附着于煤样表面一段时间，然后干燥煤样，即得阻化煤样。
17、本专利技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
18、本专利技术通过将抗氧化剂通过接枝聚合法与凝胶阻化剂结合，将纳米材料以填充物的形式填充于复合凝胶的间隙，最后在发泡剂的作用下形成纳米复合凝胶泡沫。通过物理阻化和化学阻化的协同作用提升阻化性能，能覆盖整个煤氧复合反应过程；通过纳米材料改性提升凝胶泡沫的吸水性、强韧性和寿命，以凝胶泡沫的形式提升阻化剂的利用率和封堵性，最终制成经济、环保、长效高性能、使用方便的纳米复合凝胶泡沫阻化剂。
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1.一种抑制煤自燃的纳米复合凝胶泡沫阻化剂，其特征在于，包括混合均匀的接枝抗氧化剂的凝胶阻化剂、纳米材料、发泡剂；接枝抗氧化剂的凝胶阻化剂为由抗氧化剂、凝胶阻化剂原料在交联剂与引发剂作用下接枝聚合制成的复合凝胶。
2.根据权利要求1所述的阻化剂，其特征在于，纳米材料以填充物的形式填充于复合凝胶的网格结构中。
3.根据权利要求1所述的阻化剂，其特征在于，按与凝胶阻化剂原料中丙烯酸的质量比，抗氧化剂用量为2.5％-3％，纳米材料用量为0.5％-1％，发泡剂用量为30％-50％。
4.根据权利要求1所述的阻化剂，其特征在于，凝胶阻化剂原料包括丙烯酸与碱，抗氧化剂选自茶多酚，纳米材料选自氧化石墨烯，发泡剂选自月桂酸钠。
5.一种权利要求1-4任一项所述阻化剂的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S1中，表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮，表面活性剂用量为纳米材料的20-30wt％，优选25wt；超声6-10h，优选超声8h；并在25-35℃下干燥24h以上。
7.根据权利要求5所述的方
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S3中，引发剂为过硫酸钾，交联剂为N，N-亚甲基双丙烯酰胺；按与丙烯酸的质量比，引发剂的用量为0.7％-0.8％，交联剂的用量为1％-2％。
9.权利要求1-4任一项所述的阻化剂或权利要求5-8任一项所述方法制备得到的阻化剂的使用方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，纳米复合凝胶泡沫阻化剂与水的质量比为1∶15-1∶25。
...【技术特征摘要】
1.一种抑制煤自燃的纳米复合凝胶泡沫阻化剂，其特征在于，包括混合均匀的接枝抗氧化剂的凝胶阻化剂、纳米材料、发泡剂；接枝抗氧化剂的凝胶阻化剂为由抗氧化剂、凝胶阻化剂原料在交联剂与引发剂作用下接枝聚合制成的复合凝胶。
2.根据权利要求1所述的阻化剂，其特征在于，纳米材料以填充物的形式填充于复合凝胶的网格结构中。
3.根据权利要求1所述的阻化剂，其特征在于，按与凝胶阻化剂原料中丙烯酸的质量比，抗氧化剂用量为2.5％-3％，纳米材料用量为0.5％-1％，发泡剂用量为30％-50％。
4.根据权利要求1所述的阻化剂，其特征在于，凝胶阻化剂原料包括丙烯酸与碱，抗氧化剂选自茶多酚，纳米材料选自氧化石墨烯，发泡剂选自月桂酸钠。
5.一种权利要求1-4任一项所述阻化剂的制备方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤s1中，表...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄志安，于荣霞，刘前明，宋东鸿，李金洋，彭仕杰，陶彦丹，胡志丹，凌子为，王瑞祥，杨雍睿，孟可盈，丁浩，刘佳，邸晓策，任甲泽，许烨，王腾言，王禹彤，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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