[发明专利]一种矿用防灭火胶体泡沫成胶剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种矿用防灭火胶体泡沫成胶剂及其制备方法，该成胶剂由以下重量百分比的原料制成：弱交联聚合物15～30％、交联剂15～30％、硅酸镁铝粉40～70％，弱交联聚合物是以黄原胶和羟丙基瓜尔胶按照1:1.5的重量比，经恒温溶解、常温共混弱交联、冷冻干燥后制备而成。该成胶剂的制备方法如下：先按比例称取弱交联聚合物和硅酸镁铝粉，球磨混匀；然后与蒸馏水按1:500的重量比分散溶解，搅拌得到均匀的混合悬浮液；再按比例将有机硼交联剂加入到上述混合悬浮液中，经强交联作用得到有机‑无机复合胶体材料；最后经冷冻干燥，球磨，即得。本发明的成胶剂对防灭火泡沫的稳定效果好，对泡沫液的起泡性影响低，可以长期保持水分，持久防治矿井的煤炭自然发火。

技术领域

本发明涉及成胶剂制备技术领域，具体涉及一种矿用防灭火胶体泡沫成胶剂及其制备方法。

背景技术

煤炭是我国的主要能源，在一次能源消费中占比最高，是稳定、经济、自主保障程度最高的能源。然而，煤炭开采面临严重的自然发火问题，不仅烧毁大量的煤炭资源，而且会产生有毒有害气体，危及井下工作人员的生命安全和工作面的正常回采，甚至导致瓦斯爆炸等一系列诱发灾害，造成巨大的经济损失和不良的社会影响。为了治理煤炭自然发火，通常采用灌浆、注氮、喷洒阻化剂、注胶体材料、注泡沫等技术来防治矿井的煤炭自然发火，但现有技术都存在一定的缺陷和不足，防灭火的效果不理想。

近年来，泡沫材料因其良好的流动性、渗透性、堆积性和全方位覆盖煤体等特点越来越受到国内外学者的关注，但现有的泡沫防灭火材料稳定时间短、保水性能差、排液半衰期一般小于30分钟，泡沫破裂后水分极易流失，对煤炭自然发火持久防治的效果十分有限。

为了延长泡沫的生命周期和作用效果，CN201410003066.6提供了一种水基泡沫稳定剂，应用于油田化学等领域；该稳定剂是由水溶性大分子表面活性剂溶于水中，能够吸附在气液界面稳定泡沫，气液界面覆盖度高，形成的泡沫液膜持液能力强，泡沫稳定性高。但利用新型表面活性剂稳定泡沫，只是延长了泡沫半衰期，泡沫液仍然为高分子溶液，依然存在泡沫破裂后水分流失的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种矿用防灭火胶体泡沫成胶剂，能够很好地稳定泡沫，胶化泡沫基液，实现泡沫材料持久覆盖和润湿煤体。

本发明的另一目的是提供上述矿用防灭火胶体泡沫成胶剂的制备方法，步骤简单，可工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种矿用防灭火胶体泡沫成胶剂，由以下重量百分比的原料制成：弱交联聚合物15～30％、有机硼交联剂15～30％、硅酸镁铝粉40～70％；所述的弱交联聚合物由黄原胶和羟丙基瓜尔胶按照1:1.5的重量比，经共混弱交联制得。

优选的，所述的弱交联聚合物的制备过程如下：

1)按照1:99的重量比例将黄原胶粉溶解在蒸馏水中，并在40℃恒温下搅拌2h后，冷藏静置24h直至完全水化，得到均匀的黄原胶溶液；

2)按照3:97的重量比例将羟丙基瓜尔胶溶解在蒸馏水中，并在80℃恒温下搅拌1h后，冷藏静置24h直至完全溶解，得到均匀的羟丙基瓜尔胶溶液；

3)将步骤1)中配制的黄原胶溶液和步骤2)中配制的羟丙基瓜尔胶溶液按溶质比1:1.5混合，在常温下继续搅拌4h实现常温共混弱交联，冷藏静置24h后得到均匀的弱交联聚合物溶液；

4)将步骤3)中得到的弱交联聚合物溶液放置在冷冻干燥箱中干燥，得到弱交联聚合物。

优选的，所述的有机硼交联剂的有机配位体为木糖醇、葡萄糖酸或葡萄糖酸钠的一种。

本发明还提供上述矿用防灭火胶体泡沫成胶剂的制备方法，具体步骤为：

1)按比例分别称取弱交联聚合物和硅酸镁铝粉，球磨混合均匀；