专利名称：一种具有缓释性的阻化剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于防治矿井煤自燃技术领域，具体涉及含有聚合物、无机盐和表面活性剂的缓释性阻化剂及其制备方法。
背景技术：
现有防治矿井煤自燃的阻化剂有物理阻化剂和化学阻化剂两大类。物理阻化剂主要以无机盐类和凝胶类为主，通过附着在煤的表面吸收空气中的水份，降低煤层的温度并在煤粒表面形成含水液膜从而阻止煤与氧接触，达到阻化效果；化学阻化剂以氧化剂为主，通过在煤体表面活性自由基团与氧气反应之前大量捕获或钝化自由基，阻断煤氧化的反应链，降低煤的自燃倾向性，从而延长煤的自然发火期。例如中国专利CN1307089公开的一种以凝胶阻化剂为主的物理阻化剂和中国专利CN101144387公开的一种以过氧化尿素为主要成分的环保型化学阻化剂。然而现有的阻化剂，无论是物理阻化剂还是化学阻化剂，大部分是水溶性的；在矿井的潮湿环境中使用的现有阻化剂会随着时间的推移被水溶解而逐渐流失，其防治煤层自燃的效力会逐渐降低而消失。所以，对要求防治自燃时间较长的矿井，采用传统阻化剂时均须反复喷洒阻化剂以延长煤的阻燃时间。然而这样不仅会提高成本，而且会增加施工强度，给防治自燃过程带来很大不便。
发明内容
本发明的目的是提出一种具有缓释性的阻化剂及其制备方法，以克服现有技术的上述缺陷。
本发明的具有缓释性的阻化剂的制备方法，其特征在于按所占配成后乳液总质量的百分比将10～20％的聚合物、79～89％的溶剂和1％的表面活性剂混合均匀，配制成聚合物乳液；再加入按聚合物乳液质量4～9倍的无机盐类阻化剂，在40～50℃条件下搅拌2～3小时；再将所得物置于烘箱内，在60～80℃烘6～8小时，粉碎后即得本发明的具有缓释性的阻化剂产品。
所述聚合物选自烯类聚合物或共聚物、聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚； 所述溶剂选自芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、卤化烃类、醇类、醚类、酯类、酮类或醇衍生物； 所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯或脂肪酰醇胺； 所述无机盐类阻化剂选自氯化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、高锰酸盐、高碘酸盐、氯酸盐或次氯酸盐。
本发明的由上述方法制备的具有缓释性的阻化剂，其特征在于由占质量百分比10～20％的聚合物和80～90％的无机盐类阻化剂组成；所述聚合物选自烯类聚合物或共聚物、聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚；所述无机盐类阻化剂选自氯化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、高锰酸盐、高碘酸盐、氯酸盐或次氯酸盐。
本发明的制备方法是基于聚合物改性无机物的原理，先将聚合物用溶剂溶解，而无机物不溶于该溶剂，这样无机物和溶液便形成界面，溶剂逐渐挥发后聚合物沉积在无机物表面从而达到表面改性。与聚合物单体在无机物表面原位聚合不同的是这种方法不会使无机物完全微胶囊化，小分子无机物在一定湿度环境下可以缓慢释放，从而起到缓释的效果。而大多数传统的阻化剂易溶于水，在矿井潮湿的环境中，阻化剂会被水溶解进而流失，防治煤层自燃的时间十分短暂，需要反复数次喷洒来延长阻燃时间。因此，改性后的阻化剂与传统阻化剂相比可以大幅提高防治时间，减少了阻化剂的喷洒次数，降低了施工强度。本发明的方法简单易行，所制得的产物在防治矿井煤自燃的过程中可以缓慢释放，使阻燃时间延长，而残留的聚合物覆盖在煤层上也可以起到隔氧阻化的作用；另外，本发明的方法所使用的原料聚合物可以利用废旧塑料，反应过程中所使用的溶剂可以回收利用，这样一方面可以不使成本大幅提高，另一方面可以使产品从制备到应用的整个过程不对环境造成危害，因此本发明具有很强的应用前景。
具体实施例方式 实施例1 本实施例具有缓释性的阻化剂的具体制备过程为 将2g丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、17.8g丙酮和0.2g烷基酚聚氧乙烯醚，置于三口烧瓶中，常温下机械搅拌至乳液呈透明状；称取18g氯化钙加入上述乳液中，在40℃回流冷凝并机械搅拌2～3小时，再将所得物置于烘箱内，在60～80℃条件下烘6～8小时，粉碎后即得本发明的具有缓释性的阻化剂。
本实施例中制备的具有缓释性的阻化剂，其缓释性检测方法为 第一步、先称量1g本实施例制备的阻化剂产物，质量记为M1，接着称量一张滤纸的质量，记为M0，然后用滤纸将产物包裹好； 第二步、按同样的方法再称取五组样品分别用滤纸包裹好；将这六组样品依次叠放置于容量为500ml的烧杯中，每两组样品之间及烧杯底部均放置一张滤纸； 第三步、配制100g饱和食盐水置于容量为1L的烧杯中，然后将装有样品的烧杯放入其内，把该1L烧杯密封置于50℃烘箱内； 第四步、每4、8、12、16、20、24小时各取出一个样品并称其质量，记为M2；损失的质量ΔM即为(M0+M1-M2)。所得结果列于下表
从表中的ΔM值可以看出，随着时间的增大，ΔM值越大，说明本实施例中制备的阻化剂具有一定的缓释性。
如果将本实施例中采用的聚合物替换为聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚，溶剂替换为芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、卤化烃类、醇类、醚类、酯类或醇衍生物时，改性后的无机盐类阻化剂均具有一定的缓释性。
实施例2 将3g丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、16.8g丙酮和0.2g烷基酚聚氧乙烯醚置于三口烧瓶中，常温下机械搅拌至乳液呈透明状；再加入18g氯化镁在40℃回流冷凝并机械搅拌2～3小时，再将所得物置于烘箱内，在60～80℃条件下烘6～8小时，粉碎后即得本发明的具有缓释性的阻化剂。
检测本实施例制备的阻化剂的缓释性 第一步、先称量本实施例产物阻化剂1g，质量记为M1，接着称量一张滤纸的质量，记为M0，然后用滤纸将产物包裹好； 第二步、按同样的方法再称取五组样品分别用滤纸包裹好；将这六组样品依次叠放置于容量为500ml的烧杯中，每两组样品之间及烧杯底部均放置一张滤纸； 第三步、配制100g饱和食盐水置于容量为1L的烧杯中，然后将装有样品的烧杯放入其内，把该1L烧杯密封置于50℃烘箱内； 第四步、每4、8、12、16、20、24小时分别取出一个样品并称其质量，记为M2，损失的质量ΔM即为(M0+M1-M2)，结果列于下表。
从表中的ΔM值可以看出，随着时间的增大，ΔM值越大，说明本实施例中制备的阻化剂具有一定的缓释性。
如果将本实施例中采用的聚合物替换为聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚，溶剂替换为芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、卤化烃类、醇类、醚类、酯类或醇衍生物时，改性后的无机盐类阻化剂均具有一定的缓释性。
实施例3 将4g聚甲基丙烯酸甲酯和15.8g丙酮与0.2g烷基酚聚氧乙烯醚置于三口烧瓶中，常温下机械搅拌至乳液呈透明状；再加入17g氯酸钾在50℃回流冷凝并机械搅拌2～3小时，再将所得物置于烘箱内，在60～80℃条件下烘6～8小时，粉碎后即得本发明的具有缓释性的阻化剂。
本实施例中制备的阻化剂的缓释性检测 第一步、先称量1g阻化剂产物，质量记为M1，接着称量一张滤纸的质量，记为M0，然后用滤纸将产物包裹好； 第二步、按同样的方法再称取五组样品，将这六组样品依次叠放置于容量为500ml的烧杯中，每两组样品之间及烧杯底部均放置一张滤纸； 第三步、配制100g饱和食盐水置于容量为1L的烧杯中，然后将装有样品的烧杯放入其内，把该1L烧杯密封放于50℃烘箱内； 第四步、每4、8、12、16、20、24小时各取出一个样品并称其质量，记为M2，损失的质量ΔM即为(M0+M1-M2)，结果列于下表。
从表中的ΔM值可以看出，随着时间的增大，ΔM值越大，说明改性后的阻化剂具有一定的缓释性。
如果将本实施例中采用的聚合物替换为聚氨酯、聚酰胺或聚醚，溶剂替换为芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、卤化烃类、醇类、醚类、酯类或醇衍生物时，改性后的无机盐类阻化剂均具有一定的缓释性。
权利要求
1、一种具有缓释性的阻化剂的制备方法，其特征在于按所占配成后乳液总质量的百分比将10～20％的聚合物、79～89％的溶剂和1％的表面活性剂混合均匀，配制成聚合物乳液；再加入按聚合物乳液质量4～9倍的无机盐类阻化剂，在40～50℃条件下搅拌2～3小时；再将所得物于60～80℃烘6～8小时，粉碎后即得具有缓释性的阻化剂产品。
2、如权利要求1所述具有缓释性的阻化剂的制备方法，特征在于所述聚合物选自烯类聚合物或共聚物、聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚。
3、如权利要求1所述具有缓释性的阻化剂的制备方法，特征在于所述溶剂选自芳香烃类、脂肪烃类、脂环烃类、卤化烃类、醇类、醚类、酯类、酮类或醇衍生物。
4、如权利要求1所述具有缓释性的阻化剂的制备方法，特征在于所述表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯或脂肪酰醇胺。
5、如权利要求1所述具有缓释性的阻化剂的制备方法，特征在于所述无机盐类阻化剂选自氯化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、高锰酸盐、高碘酸盐、氯酸盐或次氯酸盐。
6、权利要求1所述方法制备的具有缓释性的阻化剂，其特征在于由占质量百分比10～20％的聚合物和80～90％的无机盐类阻化剂组成；所述聚合物选自烯类聚合物或共聚物、聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚；所述无机盐类阻化剂选自氯化物、硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐、磷酸盐、硅酸盐、碳酸盐、高锰酸盐、高碘酸盐、氯酸盐或次氯酸盐。
全文摘要
本发明公开了一种具有缓释性的阻化剂及其制备方法，特征是按所占配成后乳液总质量的百分比将10～20％的聚合物、79～89％的溶剂和1％的表面活性剂混合均匀，配制成聚合物乳液；再加入按聚合物乳液质量4～9倍的无机盐类阻化剂，在40～50℃条件下搅拌2～3小时；再将所得物于60～80℃烘6～8小时，粉碎后即得具有缓释性的阻化剂产品。本发明的制备方法简单易行，所得产物在防治矿井煤自燃的过程中可以缓慢释放，使阻燃时间延长，残留的聚合物覆盖在煤层上也可以起到隔氧阻化的作用，且聚合物可利用废旧塑料，制备及使用过程不会对环境造成危害，具有良好的应用前景。
文档编号E21F5/00GK101608553SQ20091014407
公开日2009年12月23日 申请日期2009年7月9日 优先权日2009年7月9日
发明者源 胡, 伟 杨, 倪健雄, 磊 宋 申请人:中国科学技术大学