一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及煤矿安全材料技术领域，具体涉及一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料及其制备方法。所述汽雾凝胶材料，包括A组分和B组分；其中，A组分包括具有交联成膜功能的有机小分子单体、含有酚羟基的物质、引发剂、表面活性剂和水，B组分包括交联剂、引发剂、表面活性剂和水。A、B组分通过不同管路输送到喷雾装置的不同喷头喷出，雾化的A、B组分以漏风为载体，随风流进入煤的孔隙中，并在孔隙中反应形成汽雾凝胶材料，堵塞煤的孔隙，减少煤中活性基团与氧的接触，然后在采空区及其漏风通道内逐渐沉积成膜堵塞漏风通道，形成双重堵漏；所述的汽雾凝胶材料可以通过控制A组分的聚合度减小分子量以实现雾化。减小分子量以实现雾化。减小分子量以实现雾化。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及煤矿安全材料
，具体涉及一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料及其制备方法

技术介绍

[0002]煤炭自燃严重地威胁着矿井的安全生产，充填堵漏风是防治煤炭自燃的关键技术。采空区堵漏的防治技术主要有注浆(凝胶)、注泡沫及喷洒阻化汽雾等。注浆技术虽然成本低，但容易产生“拉沟”现象，无法大范围覆盖采空区且难以向高处堆积。泡沫材料因其扩散范围广、堆积性好、可对高处遗煤覆盖等特点，被认为是最适用于防治采空区煤自燃的技术，但传统水基泡沫、三相泡沫等防灭火材料易破裂、长期覆盖隔氧效果不好，此外，上述防治技术很难做到精准堵漏。喷洒阻化汽雾虽然会沿漏风通道进入采空区，并在漏风通道和采空区内会形成液膜阻止空气的进入，但是液膜作用时间较短，且受矿山来压影响大。因此，上述技术无法满足精准堵漏防治煤炭自燃的需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料及其制备方法，并提供了其制备方法，用于解决
技术介绍
中的至少一项技术问题。采用的技术方案为：
[0004]一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料，包括A组分和B组分；其中，A组分包括具有交联成膜功能的有机小分子单体、含有酚羟基的物质、引发剂、表面活性剂和水，B组分包括交联剂、引发剂、表面活性剂和水；A、B组分通过不同管路输送到喷雾装置的不同喷头喷出，雾化的A、B组分以漏风为载体，随风流进入煤的孔隙中，并在孔隙中反应形成汽雾凝胶材料，堵塞煤的孔隙，减少煤中活性基团与氧的接触，然后在采空区及其漏风通道内逐渐沉积成膜堵塞漏风通道，形成双重堵漏；所述的汽雾凝胶材料可以通过控制A组分的聚合度减小分子量以实现雾化。
[0005]优选的，各组分中的原料质量份数为：A组分中的有机小分子单体为7
‑
9份、含有酚羟基的物质0.5
‑
1.0份、引发剂0.5
‑
1份、表面活性剂0.5
‑
1份、水5
‑
10份；B组分中的交联剂0.5
‑
1份、引发剂0.1
‑
0.5份、表面活性剂0.5
‑
1份、水100份。
[0006]优选的，所述A组分中具有交联成膜功能的有机小分子单体为丙烯酸、聚乙烯醇、海藻酸钠及其复配材料中的一种或多种的混合物；含有酚羟基的物质为单、双酚羟基及多酚羟基物质；引发剂为过氧化物，且为过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或两种的混合物；表面活性剂为OP
‑
10。
[0007]优选的，所述具有交联成膜功能的有机小分子单体为丙烯酸；含有酚羟基的物质为邻苯二酚。
[0008]优选的，所述B组分中的交联剂为羧甲基纤维素纳或者聚糖，引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或两种的混合物，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或者OP
‑
10以及两者
的组合。
[0009]上述任一项所述的一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料的制备方法，具体步骤如下：
[0010](1)首先取一定量的有机小分子单体材料和表面活性剂加入到水中，在室温下搅拌使其充分混合，然后将引发剂滴加入上述溶液中继续搅拌10
‑
30min，最后滴加酚羟基物质并搅拌10min，最终形成A组分；
[0011](2)将交联剂、引发剂和表面活性剂加入水中，缓慢搅拌10min得到B组分；
[0012](3)将A、B组分制备完成后，利用喷雾装置通过不同的管路分别将A、B组分输送至喷雾装置的不同喷头处喷出，并利用漏风风流将汽雾运移至采空区；
[0013](4)喷出后，在采空区内，雾化的A、B组分首先随风流进入煤的孔隙中，并在孔隙中A和B组分反应形成汽雾凝胶材料堵塞煤的孔隙，减少煤中活性基团与氧的接触，然后在采空区及其漏风通道内A和B逐渐沉积成膜堵塞漏风通道，形成双层堵漏。
[0014]优选的，所述步骤(1)中，可以通过引发剂的添加量、搅拌时间及A组分中的多酚羟基的添加量控制有机小分子单体聚合度，聚合后的A组分的分子量小于1500，可以进入煤的孔隙中。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0016]针对采空区漏风防治难题，本专利技术提供了一种防治采空区漏风的材料及其制备方法，利用风流沿漏风通道运移的特点，将专利技术的可雾化的材料运载至采空区内，首先随风流进入煤的孔隙中，堵塞煤的孔隙减少煤中活性基团与氧的接触，然后在采空区及其漏风通道内逐渐沉积成膜堵塞漏风通道，形成双层堵漏，从而达到了精准和高效堵漏的目的；
[0017]本专利技术提出了一种协同控制雾化的技术，解决了现有成膜性材料分子量较大造成很难雾化、且缺乏雾化技术的难题，实现了凝胶的可雾化性和能够进入煤的孔隙中，同时还实现材料具有很好的粘沾性、良好的柔韧性和成膜特性；
[0018]采用此方法和材料进行堵漏避免了传统材料多次封堵的不便，并且提高了封堵的精准性，同时材料中还含有抑制煤炭自燃的基团，从而实现了堵漏和防治煤炭自燃的双重目的。
附图说明
[0019]图1为本专利技术材料制备工艺流程示意图；
[0020]图2为本专利技术控制因素影响材料分子量的实验结果图；其中，(a)小图是A组分的分子量与引发剂添加量的关系曲线，(b)小图是A组分的分子量与搅拌时间的关系曲线，(c)小图是A组分的分子量与酚类添加量的关系曲线；
[0021]图3为本专利技术制备的材料喷出后成膜图。
具体实施方式
[0022]附图仅用于示例性说明；应当理解，下面所提到的案例仅仅用来解释本专利技术，是为了便于描述本专利技术和简化描述，因此，不能理解为对本专利技术的限制。
[0023]以下结合实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议
的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0024]下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步的说明。
[0025]实施例1
[0026]一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料，包括A组分和B组分；其中，A组分包括具有交联成膜功能的有机小分子单体、含有酚羟基的物质、引发剂、表面活性剂和水，B组分包括交联剂、引发剂、表面活性剂和水。
[0027]如图1所示，一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料的制备方法，由以下步骤制备得到：
[0028](1)A组分的制备：室温下称取5份去离子水加入三口烧瓶中，然后称取7份有机小分子单体(丙烯酸)、0.5份表面活性剂加入三口烧瓶中，并在室温下进行搅拌均匀，分别加入0.5、0.8和1.0份的过硫酸铵继续搅拌10min，最后加入0.8份邻苯二酚，继续搅拌10min得到A组分；
[0029](2)B组分的制备：在烧杯中加入100份去离子水，将0.5份羧甲基纤维素本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料，其特征在于，包括A组分和B组分；其中，A组分包括具有交联成膜功能的有机小分子单体、含有酚羟基的物质、引发剂、表面活性剂和水，B组分包括交联剂、引发剂、表面活性剂和水；A、B组分通过不同管路输送到喷雾装置的不同喷头喷出，雾化的A、B组分以漏风为载体，随风流进入煤的孔隙中，并在孔隙中反应形成汽雾凝胶材料，堵塞煤的孔隙，减少煤中活性基团与氧的接触，然后在采空区及其漏风通道内逐渐沉积成膜堵塞漏风通道，形成双重堵漏；所述的汽雾凝胶材料可以通过控制A组分的聚合度减小分子量以实现雾化。2.根据权利要求1所述的一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料，其特征在于，各组分中的原料质量份数为：A组分中的有机小分子单体为7
‑
9份、含有酚羟基的物质0.5
‑
1.0份、引发剂0.5
‑
1份、表面活性剂0.5
‑
1份、水5
‑
10份；B组分中的交联剂0.5
‑
1份、引发剂0.1
‑
0.5份、表面活性剂0.5
‑
1份、水100份。3.根据权利要求1所述的一种具有双重精准堵漏功能的汽雾凝胶材料，其特征在于，所述A组分中具有交联成膜功能的有机小分子单体为丙烯酸、聚乙烯醇、海藻酸钠及其复配材料中的一种或多种的混合物；含有酚羟基的物质为单、双酚羟基及多酚羟基物质；引发剂为过氧化物，且为过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或两种的混合物；表...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金亮，陆伟，陈湘平，张青松，李金虎，卓辉，王昌祥，赵舒洁，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：