一种用于煤自燃灾害防治的金属骨架泡沫及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤自燃灾害防治领域，具体是一种用于煤自燃灾害防治的金属骨架泡沫及其制备方法。
【背景技术】
[0002]煤炭自燃是矿井主要灾害之一，易造成大规模人员伤亡与财产损失。煤矿自燃灾害多发于采空区、高冒区等隐蔽地点，造成一般的灭火材料难以直达火源。目前煤矿采用区用于防、灭火的一般是喷洒阻化剂、注浆、注co2、N2等惰性气体、注凝胶、注泡沫等，这些方法虽然有一定的防、灭火效果，但也存在一定的局限性。注浆需要大量的土壤资源，且防火效果较差;阻化剂覆盖范围有限，且多为腐蚀性无机盐;惰性气体需要不断补充以便降低采空区内氧浓度来达到窒息灭火的效果，成本较高;凝胶在脱水后防灭火效果迅速降低，而普通泡沫一般稳定性较差，破裂后缺乏对煤体的持续阻燃效果。因此亟需一种稳定性好，且具有持续阻燃效果的泡沫材料，高效防治采空区煤自燃火灾。
【发明内容】
[0003]本发明为了解决现有防火、灭火材料效果差的问题，提供了一种用于煤自燃灾害防治的金属骨架泡沫及其制备方法。
[0004]本发明是通过以下技术方案实现的:一种用于煤自燃灾害防治的金属骨架泡沫，是由下列质量份的原料构成的，200?500份的水，1?3份的发泡剂，5?10份的金属骨架材料，8?12份的分散剂，4?8份的稳泡剂，1?2份的抗氧化剂；
所述发泡剂是由质量比为1:20的氟碳表面活性剂和二丙二醇甲醚构成的;所述金属骨架材料为醋酸铝，分散剂为聚乙二醇，稳泡剂为羟乙基纤维素，抗氧化剂为苯乙烯化苯酚。
[0005]通过采用上述方案，本发明发泡剂所使用的氟碳表面活性剂，具有高表面活性、高热稳定性、高化学稳定性等特点，具有良好的灭火功能;本发明所产生的金属骨架泡沫，掺入以醋酸铝作为金属骨架的添加剂，前驱体醋酸铝与分散剂聚二乙醇均匀混合搅拌，在水溶液中水解形成ai(oh)3均质溶胶，ai(oh)3再分解成为纳米氧化铝，氧化铝均匀的分散在泡沫体系中，充填泡沫薄膜的间隙，增强了泡沫的稳定性，泡沫排液后纳米氧化铝作为一种良好的阻燃材料可以均匀的附着在煤炭表面，填充煤炭表面的各类裂隙、孔隙，隔绝氧气进入煤体，阻断煤的氧化放热，起到持续抑制煤炭自燃的效果。使用稳泡剂羟乙基纤维素，在增加泡沫半衰期的同时也能辅助泡沫破裂后再煤体表面形成稳定的胶层，增加泡沫抑制煤体氧化放热的有效期。抗氧化剂苯乙烯化苯酚的使用，可以抑制煤表面羟基、羰基、亚甲基等活性基团的氧化活性，起到化学阻燃的效果。
[0006]另外，本发明采用以质量比为1:20的氟碳表面活性剂和二丙二醇甲醚构成，将1质量份的氟碳表面活性剂分散在20质量份的二丙二醇甲醚中，二丙二醇甲醚作为偶联剂，能提高氟碳表面活性剂得发泡效果。
[0007]进一步，为了更详细的说明本发明，也为了更好地利用各原料的性能，提供了上述金属骨架泡沫的制备方法，其步骤为:容器内加入水、发泡剂、稳泡剂以及抗氧化剂，搅拌器以100r/min转速搅拌3min，形成均勾的发泡液；同时在另一容器内加入金属骨架材料以及分散剂，搅拌器以1000r/min转速搅拌5min，形成均匀的液态添加剂;发泡液和液态添加剂一同加入到发泡装置内，以氮气或C02为载气，发泡形成金属骨架泡沫。
[0008]本发明所述金属骨架泡沫的制备方法，工艺简单，无需加热、过滤、无三废产生，环保节能，而且生产效率高，能够更好地发挥各原料的性质。
[0009]本发明所述金属骨架泡沫与现有技术相比，具有如下有益效果:
(1)用于煤炭自燃灾害防治的金属骨架泡沫，包裹煤体后，能在煤体表面形成稳定的隔氧层，形成的纳米氧化铝可以附着在煤表面，填充微小裂隙和孔隙，对煤自燃的抑制效果持续时间长。
[0010](2)用于煤炭自燃灾害防治的金属骨架泡沫，热稳定性强，泡沫半衰期长，具有化学与物理的双重阻燃效果，且原料易得，成本较低。
【具体实施方式】
[0011]实施例1(每份为lg)
一种用于煤自燃灾害防治的金属骨架泡沫的制备方法，其步骤为:容器内加入200g水、2g发泡剂、8g轻乙基纤维素以及1.5g苯乙稀化苯酸，搅拌器以100r/min转速搅拌3min，形成均匀的发泡液；同时在另一容器内加入5g醋酸铝以及10g聚乙二醇，搅拌器以lOOOr/min转速搅拌5min，形成均匀的液态添加剂;发泡液和液态添加剂一同加入到发泡装置内，以C02为载气，发泡形成金属骨架泡沫。
[0012]所述发泡剂是由质量比为1:20的氟碳表面活性剂和二丙二醇甲醚构成的。
[0013]实施例2(每份为lg)
一种用于煤自燃灾害防治的金属骨架泡沫的制备方法，其步骤为:容器内加入300g水、3g发泡剂、4g轻乙基纤维素以及2g苯乙稀化苯酸，搅拌器以100r/min转速搅拌3min，形成均匀的发泡液；同时在另一容器内加入8g醋酸铝以及8g聚乙二醇，搅拌器以lOOOr/min转速搅拌5min，形成均匀的液态添加剂;发泡液和液态添加剂一同加入到发泡装置内，以氮气为载气，发泡形成金属骨架泡沫。
[0014]所述发泡剂是由质量比为1:20的氟碳表面活性剂和二丙二醇甲醚构成的。
[0015]实施例3(每份为lg)
一种用于煤自燃灾害防治的金属骨架泡沫的制备方法，其步骤为:容器内加入500g水、lg发泡剂、6g轻乙基纤维素以及lg苯乙稀化苯酸，搅拌器以100r/min转速搅拌3min，形成均匀的发泡液；同时在另一容器内加入10g醋酸铝以及12g聚乙二醇，搅拌器以lOOOr/min转速搅拌5min，形成均匀的液态添加剂;发泡液和液态添加剂一同加入到发泡装置内，以氮气为载气，发泡形成金属骨架泡沫。
[0016]所述发泡剂是由质量比为1:20的氟碳表面活性剂和二丙二醇甲醚构成的。
【主权项】
1.一种用于煤自燃灾害防治的金属骨架泡沫，其特征在于，是由下列质量份的原料构成的，200?500份的水，1?3份的发泡剂，5?10份的金属骨架材料，8?12份的分散剂，4?8份的稳泡剂，1?2份的抗氧化剂； 所述发泡剂是由质量比为1:20的氟碳表面活性剂和二丙二醇甲醚构成的;所述金属骨架材料为醋酸铝，分散剂为聚乙二醇，稳泡剂为羟乙基纤维素，抗氧化剂为苯乙烯化苯酚。2.权利要求1所述一种用于煤自燃灾害防治的金属骨架泡沫的制备方法，其特征在于，其步骤为:容器内加入水、发泡剂、稳泡剂以及抗氧化剂，搅拌器以100r/min转速搅拌3min，形成均匀的发泡液;同时在另一容器内加入金属骨架材料以及分散剂，搅拌器以lOOOr/min转速搅拌5min，形成均匀的液态添加剂;发泡液和液态添加剂一同加入到发泡装置内，以氮气或C02为载气，发泡形成金属骨架泡沫。
【专利摘要】本发明涉及煤自燃灾害防治领域，具体是一种用于煤自燃灾害防治的金属骨架泡沫及其制备方法，所述金属骨架泡沫是由下列质量份的原料构成的，200～500份的水，1～3份的发泡剂，5～10份的金属骨架材料，8～12份的分散剂，4～8份的稳泡剂，1～2份的抗氧化剂。本发明所述金属骨架泡沫与现有技术相比，具有如下有益效果：（1）用于煤炭自燃灾害防治的金属骨架泡沫，包裹煤体后，能在煤体表面形成稳定的隔氧层，形成的纳米氧化铝可以附着在煤表面，填充微小裂隙和孔隙，对煤自燃的抑制效果持续时间长。（2）用于煤炭自燃灾害防治的金属骨架泡沫，热稳定性强，泡沫半衰期长，具有化学与物理的双重阻燃效果，且原料易得，成本较低。
【IPC分类】A62C3/06, E21F5/06, A62D1/04
【公开号】CN105435411
【申请号】CN201510864750
【发明人】唐一博, 薛生
【申请人】太原理工大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月1日