【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤炭阻燃剂的，具体涉及一种水凝胶复合阻燃剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、煤的自燃是火电厂或煤矿的主要灾害之一，不仅对企业的安全生成构成严重的影响，还造成巨大的经济损失和环境污染。自燃是煤炭低温氧化积累的结果，因此，防治必须从抑制低温氧化开始。
2、抑制燃煤的低温氧化的途径如下：1)隔绝氧气与煤炭的接触，最常用的方法是在煤堆的表面形成覆盖层，其方法是在煤堆表面喷洒不可燃物质封闭煤颗粒的孔隙,隔断空气通道，另一种是充惰性气体，但容易造成封闭空间工作人员的健康受到危害；2)采用卤盐类阻化剂，其原理是通过卤盐的吸湿性、保水性，一方面可以降低煤堆温度，还可以形成水膜层隔绝了氧气，但是卤素对锅炉的钢铁腐蚀作用较为严重。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种具有环境友好的、高效的优点的一种水凝胶复合阻燃剂及其制备方法和应用。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供了一种水凝胶复合阻燃剂，包括下述重量份的原料：氧化淀粉5～10份、交联剂1～2份、表面活性剂0.4～0.6份、抗氧化剂2～4份、聚乙烯醇10～20份和引发剂0.1～0.2份。其中，所述抗氧化化剂包括异抗坏血酸、植酸中的至少一种；所述表面活性剂包括烷基萘磺酸缩聚物钠盐、木质素磺酸钠中的至少一种。
4、本专利技术的阻燃剂采用无毒、可降解的天然材料合成水凝胶，采用引发剂将聚乙烯醇与氧化淀粉进行接枝改反应
5、其中，聚乙烯醇的作用是与氧化淀粉接枝生成水凝胶，聚乙烯醇、丙烯酸等带共价键的物质均可以和淀粉接枝，聚乙烯醇是一种水溶性高聚物，它的水溶液性质与淀粉相似具有黏性，聚乙烯醇含有羟基，交联剂硼砂水解生成部分硼酸，它与淀粉中的极性基团(如羟基或羧基)产生络合作用，导致一系列的羟链反应，形成网状结构，能够提高煤颗粒凝聚作用，与煤颗粒形成较为坚硬的壳层，起着隔氧的作用。
6、普通淀粉颗粒内大约含有80％的直链淀粉和20％的支链淀粉。在热水中直链淀粉溶解，支链淀粉不溶解，加入氧化剂后就能使支链淀粉中的羟基渐渐分离。在氧化过程中，必然伴随着糖苷链断裂，分子量减少，该反应与氧化程度成正比。因此只要适当控制氧化深度便能制得具有一定粘度的氧化淀粉，并随着温度的升高，淀粉溶胀糊化，淀粉分子伸展开来，使其与外界接触的亲水性基团增多，从而使其粘结力增加。
7、本专利技术所选用的抗氧化剂包括异抗坏血酸、植酸中的至少一种，更优选为异抗坏血酸；其作用是惰化基团活性、中断活性基团的链式反应，而且为生物试剂，对奥氏体钢无腐蚀作用，对人体环境无污染。其属于抗氧化类的阻化剂，与常见的无机阻化剂，具有明显优势，具体为：氯化钙、氯化铝、氢氧化钙均为含氯元素的阻化剂，通过吸湿降温作用达到阻燃的目的，且喷洒后易流失，吸湿作用有限，还有氯元素对锅炉奥氏体钢有腐蚀作用。
8、本专利技术所选用的表面活性剂包括烷基萘磺酸缩聚物钠盐、木质素磺酸钠中的至少一种，其在体系中作为润湿剂。优选地，所述表面活性剂为质量比(1.8～2.1)：1的烷基萘磺酸缩聚物钠盐和木质素磺酸钠的混合物，更优选地，质量比为2：1。表面活性剂的作用是提高阻燃剂的扩散作用，使阻燃剂在煤堆表面形成一定厚度覆盖层，烷基萘磺酸缩聚物钠盐与木质素磺酸钠复配，润湿的效果更佳。
9、优选地，所述氧化淀粉包括氧化玉米淀粉、氧化木薯淀粉中的至少一种。
10、优选地，所述氧化淀粉的制备方法，包括以下步骤：将淀粉与水混合，制成淀粉溶液，然后在搅拌下加热升温至45-55℃，然后加入酸和高锰酸钾，保持恒温直到高锰酸钾溶液由红色变为无色为止，将生成的氧化淀粉乳液进行过滤，干燥，粉碎得氧化淀粉。
11、具体地，普通淀粉颗粒内大约含有80％的直链淀粉和20％的支链淀粉。在热水中直链淀粉溶解，支链淀粉不溶解，加入氧化剂后就能使支链淀粉中的羟基渐渐分离。在氧化过程中，必然伴随着糖苷链断裂，分子量减少，该反应与氧化程度成正比。因此只要适当控制氧化深度便能制得具有一定粘度的氧化淀粉，并随着温度的升高，淀粉溶胀糊化，淀粉分子伸展开来，使其与外界接触的亲水性基团增多，从而使其粘结力增加。其中，氧化剂为高锰酸钾。
12、优选地，所述交联剂为硼砂。
13、优选地，所述引发剂为过硫酸钾。
14、第二方面，本专利技术提供水凝胶复合阻燃剂的制备方法，包括以下步骤：
15、s1将氧化淀粉与水分散，配成氧化淀粉分散液；
16、s2对氧化淀粉分散液进行糊化处理，得到氧化淀粉糊化液；
17、将聚乙烯醇与水混合，加热搅拌，加入引发剂后继续搅拌，然后加入氧化淀粉糊化液进行接枝共聚反应，再加入交联剂进行络合反应，得到聚乙烯醇接枝改性淀粉凝胶；
18、s4在聚乙烯醇接枝改性淀粉凝胶中加入抗氧化剂和表面活性剂混合，得到所述水凝胶复合阻燃剂。
19、优选地，所述步骤s2中，所述糊化处理的步骤为：在氧化淀粉分散液中加入碱，温度为20-30℃，搅拌均匀后反应0.2～1h；其中，所述氧化淀粉与碱的质量比为(9～11)：1。
20、优选地，所述步骤s3中，将聚乙烯醇与水混合后进行加热搅拌；其中，加热搅拌的参数为：先在70-100r/min和90～100℃下加热搅拌，使聚乙烯醇完全溶解；然后降温至50-60℃，搅拌转速为200-400r/min，再加入引发剂剂搅拌20～40min；其中，接枝共聚反应的温度为20～35℃，时间为1-2h，；络合反应的温度为30-40℃，时间为20-40min。
21、优选地，所述步骤s4中，在所述聚乙烯醇接枝改性淀粉凝胶中加入抗氧化剂和表面活性剂的混合温度为45-55℃，时间为20-40min。
22、第三方面，本专利技术提供凝胶复合阻燃剂在制备煤炭阻燃产品中的应用。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
24、(1)本专利技术的阻燃剂同时具备隔绝空气、吸湿降温、抗氧化功能，其主要原料是聚乙烯醇、抗氧化剂、引发剂、交联剂、表面活性剂和氧化淀粉，使得阻燃剂能够生物降解，具有环保性。而且其原料均为无毒无害物质，与铵盐抗氧化剂相比，不产生nh3为有毒气体，与惰性气体相比，不容易造成煤场工作人员窒息。该阻燃剂的抗氧化剂的作用是惰化基团活性、中断活性基团的链式反应，其属于生物试剂，对奥氏体钢物腐蚀作用，对人体环境无污染。因为原料均为有机物质，不影响煤的燃烧性能，所以本专利技术的阻燃剂能通过水凝胶保水、吸水降温覆盖隔氧以及抗氧化剂能够吸收煤氧化过程产生自由基，阻断自由基的链锁反应，延缓低温氧化反应，达到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水凝胶复合阻燃剂，其特征在于，包括下述重量份的原料：氧化淀粉5～10份、交联剂1～2份、表面活性剂0.4～0.6份、抗氧化剂2～4份、聚乙烯醇10～20份和引发剂0.1～0.2份；其中，所述抗氧化剂包括异抗坏血酸、植酸中的至少一种；所述表面活性剂包括烷基萘磺酸缩聚物钠盐、木质素磺酸钠中的至少一种。
2.如权利要求1所述的水凝胶复合阻燃剂，其特征在于，所述氧化淀粉包括氧化玉米淀粉、氧化木薯淀粉中的至少一种。
3.如权利要求1所述的水凝胶复合阻燃剂，其特征在于，所述交联剂为硼砂。
4.如权利要求1所述的水凝胶复合阻燃剂，其特征在于，所述表面活性剂为质量比(1.8～2.1)：1的烷基萘磺酸缩聚物钠盐和木质素磺酸钠的混合物。
5.如权利要求1所述的水凝胶复合阻燃剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾。
6.权利要求1-5任一项所述的水凝胶复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述水凝胶复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述糊化处理的步骤为：在氧化淀粉分散液中加入碱，温
8.如权利要求6所述聚乙烯醇接枝改性淀粉的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，将聚乙烯醇与水混合后进行加热搅拌；其中，加热搅拌的参数为：先在70-100r/min和90～100℃下加热搅拌，使聚乙烯醇完全溶解；然后降温至50-60℃，搅拌转速为200-400r/min，加入引发剂剂搅拌20～40min；其中，接枝共聚反应的温度为20～35℃，时间为1-2；络合反应的温度为30-40℃，时间为20-40min。
9.如权利要求6所述水凝胶复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，在所述聚乙烯醇接枝改性淀粉凝胶中加入抗氧化剂和表面活性剂的混合温度为45-55℃，时间为20-40min。
10.权利要求1～7任一项水凝胶复合阻燃剂在制备煤炭阻燃产品中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种水凝胶复合阻燃剂，其特征在于，包括下述重量份的原料：氧化淀粉5～10份、交联剂1～2份、表面活性剂0.4～0.6份、抗氧化剂2～4份、聚乙烯醇10～20份和引发剂0.1～0.2份；其中，所述抗氧化剂包括异抗坏血酸、植酸中的至少一种；所述表面活性剂包括烷基萘磺酸缩聚物钠盐、木质素磺酸钠中的至少一种。
2.如权利要求1所述的水凝胶复合阻燃剂，其特征在于，所述氧化淀粉包括氧化玉米淀粉、氧化木薯淀粉中的至少一种。
3.如权利要求1所述的水凝胶复合阻燃剂，其特征在于，所述交联剂为硼砂。
4.如权利要求1所述的水凝胶复合阻燃剂，其特征在于，所述表面活性剂为质量比(1.8～2.1)：1的烷基萘磺酸缩聚物钠盐和木质素磺酸钠的混合物。
5.如权利要求1所述的水凝胶复合阻燃剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾。
6.权利要求1-5任一项所述的水凝胶复合阻燃剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述水凝胶复合阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：林木松，李智，付强，张丽，盘思伟，彭磊，唐念，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。