CN103388486B - 一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料及其制备方法，属于煤矿防灭火材料领域。由2%-6%聚乙烯醇和1%-5%磷酸、1%-5%尿素在水溶剂中反应聚合后加入4%-10%白乳胶和2%-6%的三聚氰胺继续反应，再加入15%-25%的无机骨料充分搅拌混合最终得到产品。所述的无机骨料由滑石粉、高岭土、云母粉中的一种或几种的任意组合。材料附壁性强，可以方便的喷涂于煤体及隔风带表面；阻燃阻化性能好，形成的膨胀炭化层厚于原始的未碳化的厚度，且燃烧时仅仅在与火焰直接接触的地方发生炭化，火焰不会发生延伸。施工性能好，可以应用喷涂类设备进行喷涂应用。

Description

一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料及其制备方法
技术领域
本发明属于煤矿防灭火材料领域，具体涉及一种用于煤矿中防止煤炭自燃的喷涂类防灭火材料。
技术背景
煤的自燃火灾一直威胁着煤炭生产和储存的安全，造成了巨大的煤炭资源损失、影响了开采效率，甚至引发瓦斯爆炸或井下火灾，严重威胁着矿井和矿工的安全，给国家造成巨大的经济损失。煤层自燃着火的主要原因是煤层中破碎煤体存在裂隙，空气中的氧气随裂隙进入煤层与煤反应放出热量，热量积聚至着火点即发生自燃。
减少煤矿沿空巷道向采空区漏风是降低采空区煤炭自燃风险的有效措施，减少采空区漏风能够阻止煤氧接触，就能使煤氧复合放热量小于煤岩体向周围岩体的散热量，从而使煤温不断下降，最终实现防止煤自燃发生。
喷涂堵漏风类防灭火材料的出现为解决采空区漏风问题提供了一种有效的办法。这种材料可以在采空区煤块摆放错杂的条件下经喷涂工艺附着在煤体表面，填充空隙。由于这种材料用于防止采空区煤炭燃烧，所以材料本身应该具有足够的阻燃性能。喷涂堵漏风用防灭火材料应用的是膨胀型阻燃剂，其组成主要有聚乙烯醇和多聚磷酸铵。此体系在燃烧时产生膨胀炭化层，炭化层可以隔绝外部火源与内部基体，起到阻止炭化层内部材料燃烧的作用，进而使材料发生自熄，阻止火灾的发生。应用此膨胀型阻燃剂制得的喷涂堵漏风用防灭火材料在燃烧时能够产生膨胀炭化层，但是炭化层薄。
发明内容
为了提高膨胀炭化层的厚度，提高阻燃效果，本发明提供一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料及其制备方法，具有燃烧后膨胀炭化层厚，对内部材料保护性好等优点。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料，由2%-6%聚乙烯醇和1%-5%磷酸、1%-5%尿素在水溶剂中反应聚合后加入4%-10%白乳胶和2%-6%的三聚氰胺继续反应，再加入15%-25%的无机骨料充分搅拌混合最终得到产品。所述的无机骨料由滑石粉、高岭土、云母粉中的一种或几种的任意组合，上述所述的成分均为占总体质量的百分含量。
一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料的制备方法，具体步骤包括：
a)在水浴下，将2%-6%聚乙烯醇加入到水溶剂中充分搅拌溶解，温度控制在70-100℃，搅拌2-5h；
b)将1%-5%磷酸和1%-5%尿素混合溶解后缓慢加入到a)步所得的溶液中，在80-100℃的水浴温度下反应，反应时间2-5h；
c)反应完全后，加入4%-10%白乳胶充分搅拌，控制温度在40-60℃，直至搅拌均匀；
d)加入2%-6%的三聚氰胺充分搅拌，控制温度在40℃以下；
e)将15%-25%的无机骨料加入到得到的溶液中充分搅拌，温度控制在室温，搅拌均匀后得到阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料。
上述组分优选：4-5%的聚乙烯醇，4-5%的磷酸，4-5%的尿素，5-7%的白乳胶，3-4%的三聚氰胺、18-20%的无机骨料和自来水。
本发明一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料，有以下优点：
1.材料附壁性强，可以方便的喷涂于煤体及隔风带表面；
2.阻燃阻化性能好，形成的膨胀炭化层厚于原始的未碳化的厚度，且燃烧时仅仅在与火焰直接接触的地方发生炭化，火焰不会发生延伸。
3.施工性能好，可以应用喷涂类设备进行喷涂应用
具体实施方式
本发明一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料及其制备方法，实施例如下：
实施例1
1)在水浴下，将5g聚乙烯醇加入到20g水溶剂中充分搅拌溶解，温度控制在70-100℃，搅拌2-5h；
2)将4g磷酸和4g尿素混合加入到5g的水中溶解后缓慢滴加入到第1)步所得的溶液中，在80-100℃的水浴温度下反应，反应时间2-5h；
3)加入35g水继续反应直至反应完全，待溶液冷却到40-60℃之间时加入5g白乳胶充分搅拌，直至搅拌均匀。
4)加入2g的三聚氰胺充分搅拌，控制温度在40℃以下；
5)将20g的无机骨料加入到得到的溶液中充分搅拌，温度控制在室温，搅拌均匀即得产品。
得到的产品经模具干燥成型得到长条状测试样条，用酒精灯和酒精喷灯对样条进行燃烧试验，都不能将样条点燃；样条与火焰直接接触的地方快速炭化，形成膨胀炭化层，燃烧前样条厚度3.1mm，燃烧后炭层厚度3.3mm；未与火焰直接接触的样条部分几乎无变化。
实施例2
1)在水浴下，将5g聚乙烯醇加入到20g水溶剂中充分搅拌溶解，温度控制在70-100℃，搅拌2-5h；
2)将4g磷酸和4g尿素混合加入到5g的水中溶解后缓慢滴加入到第1)步所得的溶液中，在80-100℃的水浴温度下反应，反应时间2-5h；
3)加入33g水继续反应直至反应完全，待溶液冷却到40-60℃之间时加入5g白乳胶充分搅拌，直至搅拌均匀。
4)加入4g的三聚氰胺充分搅拌，控制温度在40℃以下；
5)将20g的无机骨料加入到得到的溶液中充分搅拌，温度控制在室温，搅拌均匀即得产品。
得到的产品经模具干燥得到长条状测试样条，用酒精灯和酒精喷灯对样条进行燃烧试验，都不能将样条点燃；样条与火焰直接接触的地方快速炭化，形成膨胀炭化层，燃烧前样条厚度3.0mm，燃烧后炭层厚度3.4mm；未与火焰直接接触的样条部分几乎无变化。
实施例3
1)在水浴下，将5g聚乙烯醇加入到20g水溶剂中充分搅拌溶解，温度控制在70-100℃，搅拌2-5h；
2)将4g磷酸和4g尿素混合加入到5g的水中溶解后缓慢滴加入到第1)步所得的溶液中，在80-100℃的水浴温度下反应，反应时间2-5h；
3)加入31g水继续反应直至反应完全，待溶液冷却到40-60℃之间时加入5g白乳胶充分搅拌，直至搅拌均匀。
4)加入6g的三聚氰胺充分搅拌，控制温度在40℃以下；
5)将20g的无机骨料加入到得到的溶液中充分搅拌，温度控制在室温，搅拌均匀即得产品。
得到的产品经模具干燥得到长条状测试样条，用酒精灯和酒精喷灯对样条进行燃烧试验，都不能将样条点燃；样条与火焰直接接触的地方快速炭化，形成膨胀炭化层，燃烧前样条厚度3.7mm，燃烧后炭层厚度4.1mm；未与火焰直接接触的样条部分几乎无变化。

Claims (3)

1.一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料，其特征在于，由2％-6％聚乙烯醇和1％-5％磷酸、1％-5％尿素在水溶剂中反应聚合后加入4％-10％白乳胶和2％-6％的三聚氰胺继续反应，再加入15％-25％的无机骨料充分搅拌混合最终得到产品；所述的无机骨料由滑石粉、高岭土、云母粉中的一种或几种的任意组合，上述成分均为占总体质量的百分含量。
2.按照权利要求1的一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料，其特征在于，其原料组分为：4-5％的聚乙烯醇，4-5％的磷酸，4-5％的尿素，5-7％的白乳胶，3-4％的三聚氰胺、18-20％的无机骨料和自来水。
3.一种阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)在水浴下，将2％-6％聚乙烯醇加入到水溶剂中充分搅拌溶解，温度控制在70-100℃，搅拌2-5h；
b)将1％-5％磷酸和1％-5％尿素混合溶解后缓慢加入到a)步所得的溶液中，在80-100℃的水浴温度下反应，反应时间2-5h；
c)反应完全后，加入4％-10％白乳胶充分搅拌，控制温度在40-60℃，直至搅拌均匀；
d)加入2％-6％的三聚氰胺充分搅拌，控制温度在40℃以下；
e)将15％-25％的无机骨料加入到得到的溶液中充分搅拌，温度控制在室温，搅拌均匀后得到阻燃性能优良的煤矿用喷涂堵漏风防灭火材料。
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