CN108822730B - 一种用于巷道加固粘尘的薄喷材料及制备方法 - Google Patents

一种用于巷道加固粘尘的薄喷材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于巷道加固粘尘的薄喷材料及制备方法，包括5％‑10％的羧甲基纤维素钠、10％‑15％的丙烯酸、20％‑25％的聚合氯化铝、0.05‑0.1％的引发剂、0.01％‑0.05％的盐酸、0.01％‑0.05％的引发剂、0.01％‑0.05％的交联剂，余量为水。以羧甲基纤维素钠为基体，通过接枝改性与丙烯酸反应形成中间产物，再与聚合氯化铝通过配位螯合作用制备强力喷涂材料，在混凝土以及锚网表面进行喷涂，会起到二次加固围岩防止巷道漏风作用，可大大加大巷道支护强度并粘附大量风流携入的粉尘。

Description

一种用于巷道加固粘尘的薄喷材料及制备方法
技术领域
本发明涉及矿山防尘领域，尤其涉及一种用于巷道加固粘尘的薄喷材料及制备方法。
背景技术
由于矿山高应力、高温、高湿、持续供风等特殊环境，巷道围岩非常容易发生风化，从而降低支护强度。锚网支护后会喷涂混凝土或砂浆进行密闭隔离，但喷涂混凝土和砂浆会存在剥落、大面积开落等现象，对巷道稳定性造成严重威胁，大大降低了巷道服务年限，给安全生产带来隐患。巷道会通过局部补浆、喷洒水泥浆等手段加大支护强度，但存在劳动强度大、材料耗材多的缺点。
此外，井下通风时除风流本身携入一定量粉尘外，而且会导致沉积粉尘二次扬尘，含尘风流进入采掘作业区，严重威胁矿工职业健康。所以一般采用撒布岩粉、清扫冲洗、巷道刷浆等手段来防止浮游粉尘飞扬，但缺点是耗水量大、作业环境恶劣、耗费极大地人力物力。但基于羧甲基纤维素钠-聚合氯化铝接枝共聚方法制备加固粘尘薄喷材料的技术手段尚未见诸报道。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于巷道加固粘尘的薄喷材料及制备方法，在提高巷道支护强度的前提下，能够粘附大量风流携入的粉尘。
为解决上述技术问题，本发明方案包括：
一种用于制备加固粘尘薄喷材料的组合物，其按质量百分比包括以下组分：
5％-10％的羧甲基纤维素钠、10％-15％的丙烯酸、20％-25％的聚合氯化铝、0.05-0.1％的引发剂、0.01％-0.05％的盐酸、0.01％-0.05％的引发剂、0.01％-0.05％的交联剂，余量为水。
所述的组合物，其中，上述引发剂为过硫酸铵；上述交联剂为聚合氯化铝。
一种用于巷道加固粘尘薄喷材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，在反应容器中加入中和度为60％的丙烯酸，在搅拌状态下，称取羧甲基纤维素钠缓慢少量的加入反应容器中，待羧甲基纤维素钠完全溶解，形成第一种溶液；
Figure BDA0001684593570000011
步骤二，上述第一种溶液放置在搅拌器中通入氮气进行保护，设置反应温度后向第一
种溶液中加入过硫酸铵，反应2小时后，形成第二种溶液；
Figure BDA0001684593570000021
步骤三，称取聚合氯化铝后在对应容器中溶解，待溶解后缓慢将聚合氯化铝溶液倒入搅拌器中，继续搅拌1小时候后，得到上述加固粘尘薄喷材料；
Figure BDA0001684593570000022
所述的制备方法，其中，上述基体羧甲基纤维素钠与水的质量比为1:100-1:150。
所述的制备方法，其中，上述步骤三的反应pH值在7-9之间。
一种用于巷道加固粘尘薄喷材料的制备方法，其包括以下步骤：
将盛有300ml水的烧杯放在水浴锅中，温度调节为50℃，在烧杯中加入中和度为60％的丙烯酸，在搅拌状态下，称取2.5g羧甲基纤维素钠缓慢少量的加入烧杯中，待羧甲基纤维素钠完全溶解，形成第一种溶液；
把第一种溶液放置在搅拌器中通入氮气进行保护，设置反应温度50℃后加入0.05g过硫酸铵，反应2小时后，称取0.5g聚合氯化铝后在小烧杯中溶解，再缓慢将聚合氯化铝溶液倒入反应烧杯中，加入适量盐酸，调节PH值为8，继续搅拌1小时后，得到上述加固粘尘薄喷材料。
本发明提供的一种用于巷道加固粘尘薄喷材料的组合物及制备方法，以羧甲基纤维素钠为基体，通过接枝改性夺取羧甲基纤维素钠-OH中的H+后与丙烯酸接枝形成中间产物，再与聚合氯化铝以Al3+为中心通过配位螯合作用共聚为强力喷涂材料，在混凝土以及锚网表面进行喷涂，会起到二次加固围岩防止巷道漏风以及粘附大量风流携入的粉尘的作用。该喷涂材料粘附粉尘机理可以分以下几个方面：其表面分子处于不平衡状态,内部分子的引力与外部的引力不同,会不断地吸引空气中的粉尘来维持平衡；同时粉尘受到重力、支撑力、范德华力、毛细作用力和摩擦力等,多力合成以达到平衡；另外粗糙的表面结构会形成很多突出和间隙，在潮湿的环境中会增加其粘尘效果；最后以Al3+为中心形成的配位螯合键以及-COOH与丙烯酸接枝的官能团在粉尘吸附方面也起到一定作用。
该喷涂材料具有无毒环保、价格低廉、可生物降解等优点，该喷涂材料用于模拟巷道实验，能够粘附在巷道表面，不仅可以大大增强巷道支护强度，还能够粘结风流携入的粉尘，净化巷道环境，保护井下作业人员的安全。本发明使用范围十分广泛，不仅用于巷道二次加固粘尘，也可用于避难硐室、机电硐室等巷壁的加固密闭；并且在金属矿山以及非金属矿山方面都有推广应用价值。
附图说明
图1为本发明中制备加固粘尘薄喷材料之方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于巷道加固粘尘的薄喷材料及制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种用于制备加固粘尘薄喷材料的组合物，其按质量百分比包括以下组分：5％-10％的羧甲基纤维素钠、10％-15％的丙烯酸、20％-25％的聚合氯化铝、0.05-0.1％的引发剂、0.01％-0.05％的盐酸、0.01％-0.05％的引发剂、0.01％-0.05％的交联剂，余量为水。而且上述引发剂为过硫酸铵，上述交联剂为聚合氯化铝。
本发明还提供了一种用于巷道加固粘尘薄喷材料的制备方法，如图1所示的，其包括以下步骤：
步骤一，在反应容器中加入中和度为60％的丙烯酸，在搅拌状态下，称取羧甲基纤维素钠缓慢少量的加入反应容器中，待羧甲基纤维素钠完全溶解，形成第一种溶液；
Figure BDA0001684593570000041
步骤二，上述第一种溶液放置在搅拌器中通入氮气进行保护，设置反应温度后向第一
种溶液中加入过硫酸铵，反应2小时后，形成第二种溶液；
Figure BDA0001684593570000042
步骤三，称取聚合氯化铝后在对应容器中溶解，待溶解后缓慢将聚合氯化铝溶液倒入搅拌器中，继续搅拌1小时候后，得到上述加固粘尘薄喷材料；
Figure BDA0001684593570000051
更进一步的，上述基体羧甲基纤维素钠与水的质量比为1:100-1:150；上述步骤三的反应pH值在7-9之间。
其更为具体的是：
将盛有300ml水的烧杯放在水浴锅中，温度调节为50℃，在烧杯中加入中和度为60％的丙烯酸，在搅拌状态下，称取2.5g羧甲基纤维素钠缓慢少量的加入烧杯中，待羧甲基纤维素钠完全溶解，形成第一种溶液；
把第一种溶液放置在搅拌器中通入氮气进行保护，设置反应温度50℃后加入0.05g过硫酸铵，反应2小时后，称取0.5g聚合氯化铝后在小烧杯中溶解，再缓慢将聚合氯化铝溶液倒入搅拌器中，加入适量盐酸，调节pH值为8，继续搅拌1小时后，得到上述加固粘尘薄喷材料。
为了更进一步描述本发明，以下列举更为具体的实施例进行说明。
实施例1
把盛有300ml水的烧杯放在水浴锅中，温度调节为50℃，在烧杯中加入中和度为60％的丙烯酸，在搅拌状态下，称取2.5g羧甲基纤维素钠缓慢少量的加入烧杯中，待羧甲基纤维素钠完全溶解，把反应物放置在搅拌器中通入氮气进行保护，设置反应温度50℃后加入0.05g过硫酸铵，反应2小时后，称取0.5g聚合氯化铝后在小烧杯中溶解，然后缓慢将聚合氯化铝溶液倒入搅拌器中，调节pH值为8，继续搅拌1小时后，加入适量盐酸，得到加固粘尘的薄喷材料。
实施例2
把盛有300ml水的烧杯放在水浴锅中，温度调节为50℃，在烧杯中加入中和度为60％的丙烯酸，在搅拌状态下，称取2.5g羧甲基纤维素钠缓慢少量的加入烧杯中，待羧甲基纤维素钠完全溶解，把反应物放置在搅拌器中通入氮气进行保护，设置反应温度50℃后加入0.04g过硫酸铵，反应2小时后，称取0.4g聚合氯化铝后在小烧杯中溶解，然后缓慢将聚合氯化铝溶液倒入搅拌器中，调节pH值为8，继续搅拌1小时后，加入适量盐酸，得到加固粘尘的薄喷材料。
实施例3
把盛有300ml水的烧杯放在水浴锅中，温度调节为50℃，在烧杯中加入中和度为60％的丙烯酸，在搅拌状态下，称取2.5g羧甲基纤维素钠缓慢少量的加入烧杯中，待羧甲基纤维素钠完全溶解，把反应物放置在搅拌器中通入氮气进行保护，设置反应温度50℃后加入0.06g过硫酸铵，反应2小时后，称取0.6g聚合氯化铝后在小烧杯中溶解，然后缓慢将聚合氯化铝溶液倒入搅拌器中，调节pH值为8，继续搅拌1小时后，加入适量盐酸，得到加固粘尘的薄喷材料。
将实施例1、实施例2所示的薄喷材料用万能试验机进行模拟实验，并分别测定直径为3cm、厚度为5mm圆形产物的抗压强度和抗弯强度，如表1所示的；将实施例3所示的薄喷材料均匀喷洒在25cm*12cm的粗糙水泥板上，形成2mm厚的薄层，分别测试干燥3天和7天的粘尘效果，如表2所示。
表1
Figure BDA0001684593570000061
表2
Figure BDA0001684593570000062
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (3)

1.一种用于巷道加固粘尘薄喷材料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，在反应容器中加入中和度为60％的丙烯酸，在搅拌状态下，称取羧甲基纤维素钠缓慢少量的加入反应容器中，待羧甲基纤维素钠完全溶解，形成第一种溶液；
Figure FDA0002497837940000011
步骤二，上述第一种溶液放置在搅拌器中通入氮气进行保护，设置反应温度后向第一种溶液中加入过硫酸铵，反应2小时后，形成第二种溶液；
Figure FDA0002497837940000012
步骤三，称取聚合氯化铝后在对应容器中溶解，待溶解后缓慢将聚合氯化铝溶液倒入搅拌器中，继续搅拌1小时后，得到上述加固粘尘薄喷材料；
Figure FDA0002497837940000021
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述步骤三的反应pH值在7-9之间。
3.一种用于巷道加固粘尘薄喷材料的制备方法，其包括以下步骤：
将盛有300ml水的烧杯放在水浴锅中，温度调节为50℃，在烧杯中加入中和度为60％的丙烯酸，在搅拌状态下，称取2.5g羧甲基纤维素钠缓慢少量的加入烧杯中，待羧甲基纤维素钠完全溶解，形成第一种溶液；
把第一种溶液放置在搅拌器中通入氮气进行保护，设置反应温度50℃后加入0.05g过硫酸铵，反应2小时后，称取0.5g聚合氯化铝后在小烧杯中溶解，再缓慢将聚合氯化铝溶液倒入搅拌器中，加入适量盐酸，调节p H值为8，继续搅拌1小时后，得到上述加固粘尘薄喷材料。
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