一种矿上防灭火材料及其生产工艺的制作方法

本发明属于防灭火材料，具体涉及一种矿上防灭火材料及其生产工艺。

背景技术：

1、煤矿火灾一般是指在采掘作业过程中产生的火灾。一般煤矿火灾主要由采空区自燃发火、煤体自燃、瓦斯爆炸引起的矿井火灾等几种类型。不同类型的矿井发生的火灾其防灭火材料也不同。在我国目前所使用的防灭火材料主要有：灌浆材料、阻化材料、粉煤灰等一些材料，通过凝结或者硬化等方式来封堵采空区发生的煤炭自燃，阻止煤炭进一步氧化自燃，使煤炭能够达到安全使用的要求。近年来，我国科研工作者针对我国煤矿井下环境以及煤层特点研发了新型防灭火技术及装备，采用凝胶、泡沫、注胶等方法来封堵采空区发生的煤层自燃火灾。

2、目前，在我国已经有许多不同种类防灭火材料被开发出来。随着科技的进步，新的防灭火方法得以实施应用，如注惰气、喷洒阻化剂、注泡沫或三相泡沫等，这些技术在不同条件下对保障煤矿安全起到了重要作用。但还存在一些不足：如灌浆，浆液在采空区只沿着地势较低的地方流动，不能均匀覆盖煤体、不能向高处堆积、易形成“拉沟”现象；注惰气内难以形成封闭空间，惰气易随漏风逸散，其灭火降温能力较弱:阻化剂会腐蚀设备和危害工人身心健康；注泡沫或三相泡沫，虽对远距离采空区高位空间灭火起到了一定作用，但泡沫稳定性差，一般8-12h即破灭，不能持久有效地防治煤自燃。

3、凝胶防灭火技术集堵漏、降温、阻化、固水等性能于一体，与其他防火材料相比，凝胶具有优异的保水性、冷却能力和堵漏风性能。但是，目前部分凝胶存在易失水开裂粉化、受热易分解等不足，无法长期作用于煤体，且抗压强度差、环保性差、经济成本高、制备工艺复杂等缺点仍然制约着煤自燃凝胶防灭火材料的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种矿上防灭火材料及其生产工艺，以解决防灭火凝胶材料抗压强度差的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、本发明提供一种矿上防灭火材料，按重量份计，包括以下组分：

4、聚乙烯醇：30-45份；

5、改性锂皂石：3-5份；

6、交联剂：1-1.5份；

7、引发剂：0.8-1份；

8、水：90-100份；

9、其中，所述改性锂皂石通过如下步骤制备：

10、s1、将锂皂石加入盐酸溶液中，加热至80-85℃搅拌，过滤、洗涤、干燥，得到预处理锂皂石；

11、s2、将预处理锂皂石和氧化钙加入去离子水中，加热至80-85℃搅拌搅拌，调节ph，抽滤、洗涤、干燥，得到活化锂皂石；

12、s3、将活化锂皂石、丙烯酸和无水乙醇加入环已烷中，加热至75-80℃搅拌，洗涤、抽滤，干燥至恒重，研磨过筛，得到改性锂皂石。

13、作为本发明的进一步方案，所述交联剂为柠檬酸铝和硼酸中的一种。

14、作为本发明的进一步方案，所述引发剂为过硫酸钾和过硫酸铵中的一种。

15、作为本发明的进一步方案，s2中ph调节至8-8.5。

16、作为本发明的进一步方案，s3中研磨过筛中的筛目为200-300目。

17、作为本发明的进一步方案，s1中锂皂石和盐酸溶液的用量比为1g：100ml；s2中预处理锂皂石、氧化钙和去离子水的用量比为0.5g：0.15g：30ml。

18、作为本发明的进一步方案，s3中活化锂皂石、丙烯酸、无水乙醇和环己烷的用量比为1-1.5g：0.6-0.8g：10ml：80ml。

19、本发明还提供一种矿上防灭火材料的生产工艺，包括以下步骤：

20、按重量份计称取各组分，将改性锂皂石和聚乙烯醇加入水中搅拌，升温至60-65℃，n2氛围，加入交联剂和引发剂进行搅拌，调节ph，搅拌、洗涤，干燥至恒重，得到矿上防灭火材料。

21、作为本发明的进一步方案，上述矿上防灭火材料的生产工艺中，ph调节为8.8-9.2。

22、本发明的有益效果：

23、本发明所制备的改性锂皂石，先经过酸碱中和反应使锂皂石活化，然后在锂皂石表面接枝丙烯酸得到改性锂皂石：一方面使其比表面积增加，同时表面存在丙烯酸酯不饱和双键，可与聚乙烯醇分子链发生反应，有利于聚乙烯醇凝胶材料力学性能的提高；加入制备聚乙烯醇凝胶防灭火材料过程中，有效地提高了防灭火材料的受热性、稳定性和力学性能等。

24、本发明中，聚乙烯醇分子链上含有极性很强的羟基，它与接枝在锂皂石上聚丙烯在交联剂及引发剂存在下发生交联反应，形成双网络结构，显著改善凝胶的韧性与延展性，改善了其保水性能并进一步影响防灭火效果；并且本发明所制备矿上防灭火材料生产工艺简单方便，对环境友好。

技术特征：

1.一种矿上防灭火材料，其特征在于，按质量份计，包括以下原料：

2.根据权利要求1所述的一种矿上防灭火材料，其特征在于，所述交联剂为柠檬酸铝和硼酸中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种矿上防灭火材料，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾和过硫酸铵中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种矿上防灭火材料，其特征在于，s2中ph调节至8-8.5。

5.根据权利要求1所述的一种矿上防灭火材料，其特征在于，s3中研磨过筛中的筛目为200-300目。

6.根据权利要求1所述的一种矿上防灭火材料，其特征在于，s1中锂皂石和盐酸溶液的用量比为1g：100ml；s2中预处理锂皂石、氧化钙和去离子水的用量比为0.5g：0.15g：30ml。

7.根据权利要求1所述的一种矿上防灭火材料，其特征在于，s3中活化锂皂石、丙烯酸、无水乙醇和环己烷的用量比为1-1.5g：0.6-0.8g：10ml：80ml。

8.根据权利要求1所述的一种矿上防灭火材料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：按重量份计称取各组分，将改性锂皂石和聚乙烯醇加入水中搅拌，升温至60-65℃，n2氛围，加入交联剂和引发剂进行搅拌，调节ph，搅拌、洗涤，干燥至恒重，得到矿上防灭火材料。

9.根据权利要求8所述的一种矿上防灭火材料的生产工艺，其特征在于，上述矿上防灭火材料的生产工艺中，ph调节为8.8-9.2。

技术总结本发明公开了一种矿上防灭火材料及其生产工艺，属于防灭火材料技术领域。一种矿上防灭火材料，按重量份计，包括以下组分：聚乙烯醇：30‑45份；改性锂皂石：3‑5份；交联剂：1‑1.5份；引发剂：0.8‑1份；水：90‑100份。其中改性锂皂石先经过酸碱中和反应使之活化，再用丙烯酸接枝使之获得比表面积大、相容性好的改性锂皂石。加入制备矿上防灭火材料的反应体系中，使所制备矿上防灭火凝胶材料具有抗压强度大，热稳定性能好，固水保水效果好，防灭火性能好等特点，并且其生产工艺简单、对环境友好。技术研发人员：蔡长辉受保护的技术使用者：陕西蓝海科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/3/11