一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术涉及煤炭防灭火技术应用领域，提供了一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫及其制备方法。其特征是，包括0.2

【技术实现步骤摘要】
一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫及其制备方法


[0001]本专利技术涉及煤矿井防灭火
，具体涉及一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫及其制备方法


技术介绍

[0002]2020年世界能源统计年鉴显示，全球煤炭产量增长了1.5％，煤炭在能源结构中的占比达到27％，仅次于石油的33.1％。由此表明，煤炭资源对推动全球经济发展具有重大意义。然而对煤炭资源的大量需求，导致煤炭开采深度和强度逐渐增加，煤矿自然灾害也日益增多，其中由煤氧化引起的自燃导致了大量财产损失、人员伤亡和环境恶化等，对社会造成了恶劣的影响，同时也烧毁了这些不可再生资源。因此，对煤自燃进行有效的防治，有利于保证煤矿安全生产和促进社会稳定、高速发展。
[0003]目前，为防治煤自燃，已开发出多种防灭火技术，如注惰性气体、灌浆、洒阻化剂和注凝胶等。这些防灭火技术在煤矿日常火灾防治中发挥着重要作用，但对于中深部开采过程中的大倾角、高地温和高地压的复杂煤层，煤自燃发火因素相互影响，导致常规的防灭火技术手段作用有限，治理效果不理想。为了应对复杂条件下的防灭火工作，凝胶泡沫防灭火技术得到了广泛推广，其具有较好流动性、堆积能力和高保水性等特点，可有效抑制煤自燃。然而传统凝胶泡沫交联方式单一，形成的凝胶网络结构不稳定，易出现排液、粗化等现象，从而导致凝胶泡沫易破裂，稳定性差，最终降低了凝胶泡沫抑制煤自燃效果。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供了一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫及其制备方法，通过构建凝胶泡沫多酚羟基结构的双交联体系，极大的提高了凝胶泡沫的稳定性，克服了传统凝胶泡沫稳定性差等问题，并且具有优异的抑制煤氧化和灭火的效果。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫，其特征在于：包括成胶基体、发泡体系和双交联体系；所述成胶基体的质量浓度为0.2
‑
0.8％、发泡体系的质量浓度为0.3％、双交联体系的质量浓度为0.41
‑
1.75％。
[0007]进一步地，所述成胶基体为褐藻类的天然多糖海藻酸钠；所述发泡体系由茶皂素和烷基糖苷构成；所述双交联体系分别由含多酚羟基结构的物质与含Ca
2+
的弱电解质构成。
[0008]进一步地，所述发泡体系中茶皂素和烷基糖苷复配的质量比为1：2。
[0009]进一步地，所述含有多酚羟基结构的物质为单宁酸、茶多酚、儿茶素中的一种或多种；所述含Ca
2+
的弱电解质为L
‑
乳酸钙、柠檬酸钙、葡糖糖酸钙中的一种或多种；所述双交联体系中含多酚羟基结构的物质与含Ca
2+
的弱电解质的质量比为2.67：1—160：1。
[0010]一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0011]称取一定量的成胶基体充分溶解在水中，然后加入发泡体系，混合均匀后，添加双
交联体系，通过机械搅拌，形成一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫。
[0012]本专利技术具有的有益效果是：
[0013]本专利技术的一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫，极大的提高了凝胶泡沫的稳定性，克服了传统凝胶泡沫稳定性差等问题，并且具有优异的抑制煤氧化和灭火效果。所制备基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫半衰期高达26天以上；与原煤相比，经双交联凝胶泡沫处理后的煤样在200℃时的CO释放量大幅度降低，从19574ppm降低到3494.9ppm，降幅高达82.1％，表明双交联凝胶泡沫对煤的氧化具有明显抑制作用。煤燃烧试验表明，原煤样燃烧140min后温度仍然高达670℃，而经双交联凝胶泡沫处理后的煤样在140min后仅为30℃，表明所制备的双交联凝胶泡沫具有优异的灭火效果。同时本专利技术工艺简单，适合大规模生产。
附图说明
[0014]图1对比例1中煤样程序升温氧化试验过程中CO释放量曲线图；
[0015]图2实施例3中双交联凝胶泡沫微观结构图；
[0016]图3实施例3中煤样程序升温氧化试验过程中CO释放量曲线图；
[0017]图4实施例3中煤体温度随时间的变化曲线图；
[0018]图5对比例2中无双交联结构的凝胶泡沫微观结构图；
[0019]图6对比例3中煤体温度随时间的变化曲线图。
具体实施方式
[0020]下面通过具体实施例和对比例对本专利技术进行具体说明：
[0021]实施例1
[0022]称取0.8g的海藻酸钠充分溶解在98.35g的水中，然后按比例加入0.1g的茶皂素和0.2g的烷基糖苷，混合均匀后，加入0.15g的L
‑
乳酸钙和0.4g的单宁酸，通过机械搅拌，形成一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫。
[0023]将制备的双交联凝胶泡沫倒入烧杯中，通过倒置法来测量凝胶泡沫的成胶时间，结果显示该双交联凝胶泡沫的成胶时间为1min。将经21.4g的双交联凝胶泡沫处理后的50g煤样放置在真空烘箱中，30℃的真空条件下处理24h，然后通过程序升温氧化试验与气象色谱仪分析，记录煤样程序升温过程中的CO产生量。结果表明，处理后的煤样在170℃之前CO释放速率较低，该温度下煤处于缓慢氧化阶段；170℃之后，CO释放速率明显加快，煤进入快速氧化阶段，最终在200℃时，CO的释放量达到3494.9ppm。
[0024]对比例1
[0025]取50g原煤样在真空烘箱中30℃真空条件下处理24h后，原煤样程序升温氧化试验过程中的CO释放量曲线图如图1所示，原煤样在120℃之前CO释放速率较低，该温度下煤处于缓慢氧化阶段；120℃之后，CO释放速率明显加快，煤进入快速氧化阶段，最终在200℃时，CO的释放量达到19574ppm。
[0026]实施例2
[0027]称取0.6g的海藻酸钠充分溶解在98.2g的水中，然后按比例加入0.1g的茶皂素和0.2g的烷基糖苷，混合均匀后，加入0.1g的L
‑
乳酸钙和0.8g的单宁酸，通过机械搅拌，形成
一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫。
[0028]采用与实施例1相同的方法测量成胶时间，结果表明双交联凝胶泡沫的成胶时间为10min。程序升温氧化试验结合气象色谱仪分析表明，经处理后的煤样在170℃之前CO释放速率较低，该温度下煤处于缓慢氧化阶段；170℃之后，CO释放速率明显加快，煤进入快速氧化阶段，最终在200℃时，CO的释放量达到5407.08ppm。
[0029]实施例3
[0030]称取0.4g的海藻酸钠充分溶解在98.05g的水中，然后按比例加入0.1g的茶皂素和0.2g的烷基糖苷，混合均匀后，加入0.05g的L
‑
乳酸钙和1.2g的单宁酸，通过机械搅拌，形成一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫。
[0031]采用与实施例1相同的方法，成胶时间显示该双交联凝胶泡沫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫，其特征在于：包括成胶基体、发泡体系和双交联体系；所述成胶基体的质量浓度为0.2
‑
0.8％、发泡体系的质量浓度为0.3％、双交联体系的质量浓度为0.41
‑
1.75％。2.根据权利要求1所述的一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫，其特征在于，所述成胶基体为褐藻类的天然多糖海藻酸钠；所述发泡体系由茶皂素和烷基糖苷构成；所述双交联体系分别由含多酚羟基结构的物质与含Ca
2+
的弱电解质构成。3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种基于多酚羟基结构的双交联凝胶泡沫，其特征在于，所述发泡体系中茶皂素和烷基糖苷复配的质量比为1：2。4.根据权利要求1和...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂士斌，韩超，刘泽功，李佳怡，张浩然，武薛强，杨威，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：