CN112245856A - 一种矿用阻化泡沫固体发泡剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿用阻化泡沫固体发泡剂及其制备方法，属于矿井火灾防治领域。按重量百分比计数，所述矿用阻化泡沫固体发泡剂的成分包括：阴离子固体发泡剂40％～60％，助泡剂10％～20％，稳泡剂20％和阻化剂10％～20％，并通过上述成分依次混合均匀制得。本发明所述矿用煤自燃防止的阻化泡沫固体发泡剂通过发泡后，能快速有效的包裹、润湿煤体，经过实验验证可知，本发明所述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为20～40倍，稳泡时间达到20～168h，进而达到灭火、阻化作用。因此，本发明所述矿用阻化泡沫固体发泡剂能够用于制备防止煤自燃的阻化泡沫材料，并能够有效的应用于矿井煤自燃防治。

Description

一种矿用阻化泡沫固体发泡剂及其制备方法
技术领域
本发明属于矿井火灾防治领域，涉及一种矿用阻化泡沫固体发泡剂及其制备方法。
背景技术
为防止煤炭自燃，国内外广泛采用喷洒阻化剂、注惰气、注胶、黄泥灌浆等技术及材料，这些技术及材料起到了一定的作用，但由于地质条件等因素制约，防灭火效果很不理想。
阻化泡沫防灭火技术是利用泡沫的流动性和堆积性，可以把阻化剂输送到采空区的任何区域，含有阻化剂的泡沫会将煤体和煤体表面的裂隙面包裹，起到保湿吸热和隔绝氧气的作用，从而降低煤在低温时的氧化速度，延长煤的自然发火期。
目前市场的阻化泡沫类产品种类繁多，但多为液体发泡剂，在煤矿井下的运输和使用上不太方便，且目前尚无可以应用于煤矿的阻化泡沫固体发泡剂。CN1683469的公开的一种固体发泡剂是应用于油气田泡沫排液钻井用的发泡剂，在符合某些条件的情况下液可以应用到矿井防灭火领域，但是其泡沫发泡倍率仅有4.8～5.6倍，增加了矿井防灭火的成本，且稳泡时间也只有70min，无法长时间隔绝煤体与氧气接触，不能有效防止采空区煤自燃，无法直接应用至矿井煤自燃防治的工作中。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种矿用阻化泡沫固体发泡剂及其制备方法，解决了现有固体发泡剂的泡沫发泡倍率低，且稳泡时间短的问题，能够快速有效的包裹、润湿煤体，达到灭火、阻化作用。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种矿用阻化泡沫固体发泡剂，按重量百分比计数，所述矿用阻化泡沫固体发泡剂的成分包括：阴离子固体发泡剂40％～60％，助泡剂10％～20％，稳泡剂20％和阻化剂10％～20％。
优选地，所述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为20～40倍，稳泡时间为20～168h。
优选地，所述阴离子固体发泡剂为α-烯烃磺酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种或多种。
优选地，所述助泡剂为月桂基葡糖苷、椰油酰胺丙基甜菜碱或十二烷基二甲基甜菜碱中的一种或多种。
优选地，所述稳泡剂为膨润土、瓜儿胶或硅树脂聚醚乳液中的一种或多种。
优选地，所述阻化剂为氯化钙、氯化镁或氯化钠中的一种或多种。
本发明还公开了上矿用阻化泡沫固体发泡剂的制备方法，包括：按重量百分比，将阴离子固体发泡剂40％～60％、助泡剂10％～20％、稳泡剂20％和阻化剂10％～20％加入到混合机中，混合均匀后制得矿用阻化泡沫固体发泡剂。
优选地，混合搅拌的温度为10～40℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种矿用阻化泡沫固体发泡剂，通过选用特定具有优良表面活性的阴离子固体发泡剂，加以助泡剂、稳泡剂以及阻化剂，增加了矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡性能，提高发泡剂耐硬水能力，降低阻化泡沫的表面张力，有效提高泡沫的发泡倍率和稳泡时间；同时，该矿用阻化泡沫固体发泡剂为固体材料，通过合理的比例选择能够使所得矿用阻化泡沫固体发泡剂遇水速溶，在提高运输效率的同时保证使用方便性。
进一步地，经实验测定，本发明所得矿用阻化泡沫固体发泡剂，其发泡倍率在20～40倍，其泡沫稳泡时间在20～168h，稳泡时间远超于现有产品，能够有效防止煤矿采空区煤自燃的发生，因此能够有效的应用于矿井煤自燃防治。
本发明还公开了上述矿用阻化泡沫固体发泡剂的制备方法，通过将对应比例的发泡剂、稳泡剂、助泡剂和阻化剂成分依次混合搅拌后得到的均匀粉状材料，即可制得矿用阻化泡沫固体发泡剂，是一种简单高效的制备方法。
进一步地，本发明所述制备方法可以适用于较低稳和较高温，降低对使用环境的要求，提高使用性。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合实例对本发明做进一步的说明。
实施例1
在25℃环境下，按质量百分比将40％的α-烯烃磺酸钠、20％的月桂基葡糖苷、20％的膨润土和20％的氯化钙依次加入混合机，混合搅拌均匀，即可得到本发明的一种矿用阻化泡沫固体发泡剂。
经《GB15308-2006泡沫灭火剂》试验验证可知，上述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为30倍，泡沫稳泡时间达到20h，能够有效应用于矿井煤自燃防治。
实施例2
在25℃环境下，按质量比将50％的α-烯烃磺酸钠、20％的月桂基葡糖苷、20％的膨润土和10％的氯化钙依次加入混合机，混合搅拌均匀，即可得到本发明的一种矿用阻化泡沫固体发泡剂。
经《GB15308-2006泡沫灭火剂》试验验证可知，上述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为36倍，泡沫稳泡时间达到40h；继续延长测试观察时间，能够达到7天；能够有效应用于矿井煤自燃防治。
实施例3
在25℃环境下，按质量比将60％的α-烯烃磺酸钠、10％的月桂基葡糖苷、20％的膨润土和10％的氯化钙依次加入混合机，混合搅拌均匀，即可得到本发明的一种矿用阻化泡沫固体发泡剂。
经《GB15308-2006泡沫灭火剂》试验验证可知，上述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为40倍，泡沫稳泡时间达到35h，能够有效应用于矿井煤自燃防治。
实施例4
在10℃环境下，按质量比将60％的十二烷基硫酸钠、10％的椰油酰胺丙基甜菜碱、20％的瓜儿胶和10％的氯化镁依次加至混合机，混合搅拌均匀，即可得到本发明的一种矿用阻化泡沫固体发泡剂。
经《GB15308-2006泡沫灭火剂》试验验证可知，上述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为20倍，泡沫稳泡时间达到40h；能够有效应用于矿井煤自燃防治。
实施例5
在40℃环境下，按质量比将60％的十二烷基磺酸钠、10％的十二烷基二甲基甜菜碱、20％的硅树脂聚醚乳液和10％的氯化钠依次加至混合机，混合搅拌均匀，即可得到本发明的一种矿用阻化泡沫固体发泡剂。
经《GB15308-2006泡沫灭火剂》试验验证可知，上述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为28倍，泡沫稳泡时间达到40h；继续延长测试观察时间，能够达到7天；能够有效应用于矿井煤自燃防治。
实施例6
在40℃环境下，按质量比将50％的十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠的混合物(十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠的质量比1:1)、20％的月桂基葡糖苷、20％的膨润土和10％的氯化钙依次加至混合机，混合搅拌均匀，即可得到本发明的一种矿用阻化泡沫固体发泡剂。
经《GB15308-2006泡沫灭火剂》试验验证可知，上述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为20倍，泡沫稳泡时间达到40h；能够有效的应用于矿井煤自燃防治。
实施例7
在30℃环境下，按质量比将50％的α-烯烃磺酸钠、20％的椰油酰胺丙基甜菜碱和十二烷基二甲基甜菜碱的混合物(椰油酰胺丙基甜菜碱和十二烷基二甲基甜菜碱的质量比2:5)、20％的膨润土以及10％的氯化钙依次加至混合机，混合搅拌均匀，即可得到本发明的一种矿用阻化泡沫固体发泡剂。
经《GB15308-2006泡沫灭火剂》试验验证可知，上述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为40倍，泡沫稳泡时间达到35h，能够有效应用于矿井煤自燃防治。
实施例8
在30℃环境下，按质量百分比将40％的α-烯烃磺酸钠、20％的月桂基葡糖苷、20％的瓜儿胶和硅树脂聚醚乳液的混合物(瓜儿胶和硅树脂聚醚乳液的质量比1:3)以及20％的氯化钙依次加至混合机，混合搅拌均匀，即可得到本发明的一种矿用阻化泡沫固体发泡剂。
经《GB15308-2006泡沫灭火剂》试验验证可知，上述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为40倍，泡沫稳泡时间为30h，能够有效应用于矿井煤自燃防治。
实施例9
在28℃环境下，按质量百分比将40％的α-烯烃磺酸钠、20％的月桂基葡糖苷、20％的膨润土和20％的氯化镁和氯化钠的混合物(氯化镁和氯化钠的质量比为1:2)依次加至混合机，混合搅拌均匀，即可得到本发明的一种矿用阻化泡沫固体发泡剂。
经《GB15308-2006泡沫灭火剂》试验验证可知，上述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为40倍，泡沫稳泡时间为27h，能够有效应用于矿井煤自燃防治。
具体地，在本发明的其他具体实施例中，将上述实施例中的α-烯烃磺酸钠替换为十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠的一种或两种，将月桂基葡糖苷替换为椰油酰胺丙基甜菜碱和十二烷基二甲基甜菜碱中的一种或两种，将膨润土替换为瓜儿胶和硅树脂聚醚乳液中的一种或两种，将氯化钙替换为氯化镁和氯化钠中的一种或两种，也可得到与上述实例性能相似的一种矿用阻化泡沫固体发泡剂。
具体地，将本发明的其他具体实施例中制得的矿用阻化泡沫固体发泡剂，经发泡后生成的矿用阻化泡沫，置于观察条件中，其最长稳泡时间可达168h。
具体地，在本发明的其他具体实施例中，均通过将各组分依次加入混合机即可以配制得到，是一种简单高效、易于工业扩大化生产的制备工艺。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种矿用阻化泡沫固体发泡剂，其特征在于，按重量百分比计数，所述矿用阻化泡沫固体发泡剂的成分包括：阴离子固体发泡剂40％～60％，助泡剂10％～20％，稳泡剂20％和阻化剂10％～20％。
2.根据权利要求1所述的矿用阻化泡沫固体发泡剂，其特征在于，所述矿用阻化泡沫固体发泡剂的发泡倍率为20～40倍，稳泡时间为20～168h。
3.根据权利要求1所述的矿用阻化泡沫固体发泡剂，其特征在于，所述阴离子固体发泡剂为α-烯烃磺酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的矿用阻化泡沫固体发泡剂，其特征在于，所述助泡剂为月桂基葡糖苷、椰油酰胺丙基甜菜碱或十二烷基二甲基甜菜碱中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的矿用阻化泡沫固体发泡剂，其特征在于，所述稳泡剂为膨润土、瓜儿胶或硅树脂聚醚乳液中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的矿用阻化泡沫固体发泡剂，其特征在于，所述阻化剂为氯化钙、氯化镁或氯化钠中的一种或多种。
7.权利要求1～6任意一项所述的矿用阻化泡沫固体发泡剂的制备方法，其特征在于，包括：按重量百分比，将阴离子固体发泡剂40％～60％、助泡剂10％～20％、稳泡剂20％和阻化剂10％～20％加入到混合机中，混合均匀后制得矿用阻化泡沫固体发泡剂。
8.根据权利要求7所述的矿用阻化泡沫固体发泡剂的制备方法，其特征在于，混合搅拌的温度为10～40℃。
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