[发明专利]一种胶体防火材料的制备方法及煤矿防火材料

说明书

本发明提供了一种防火材料的制备方法及其在煤矿防火材料中的应用，该防火材料以秸秆为主要原料，通过自由基聚合法将秸秆与2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酸(AA)接枝共聚制备耐盐水系灭火剂。该耐盐灭火剂可以与粘土、粉煤灰、水混合，制备复合胶体，用于煤矿井下防灭火。本发明制备的煤矿防灭火材料成本低、耐高温、抗盐性好、再吸水能力强，灭火性好，具有较好的重复使用价值。

技术领域

本发明涉及防火材料技术领域，尤其涉及一种胶体防火材料的制备方法及其在煤矿防火材料中的应用。

背景技术

煤炭自燃是威胁煤矿安全生产的重大隐患之一。为防治煤炭自燃，国内外广泛采用灌浆、注胶体、喷洒阻化剂等措施。胶体由于其较好的吸水性、保水性、耐高温等特点，已被广泛应用于矿井防灭火。目前，使用的胶体主要有水玻璃凝胶、高分子凝胶等。其中，水玻璃凝胶在空气中易失水、收缩，然后干裂，并逐渐粉化，受压破碎后这种现象尤其严重，其预防煤炭自燃的功效随之消失。高分子凝胶主要由亲水单体(丙烯酸或丙烯酰胺)接枝共聚而成，这类材料生产成本高，难降解，对环境危害大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种胶体防火材料，为由磺酸基纤维素和中和的丙烯酸经交联剂交联聚合而成的聚合物；

所述磺酸基纤维素由碱性纤维素与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体聚合得到；

所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇双丙烯酸酯和季戊四醇三丙烯酸酯中的一种或几种。

所述磺酸基纤维素和中和后丙烯酸的质量比0.1～10：1，所述交联剂的质量为中和后丙烯酸的质量的0.2％～2％。

本发明还提供了一种胶体防火材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以秸秆粉末为原料提取得到纤维素。

(2)将所述步骤(1)得到纤维素经碱性溶液进行碱化处理，得碱性纤维素；

(3)将所述步骤(2)中得到的碱性纤维素与水和引发剂混合后进行活化，将所述活化后的纤维素与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体在惰性气体保护下进行聚合反应，得磺酸基纤维素；

(4)将所述步骤(3)中得到的磺酸基纤维素与水在氮气保护的环境中进行糊化反应；将得到的糊化产物与引发剂和中和后的丙烯酸混合后，在交联剂的作用下进行聚合反应，得磺酸基纤维素-丙烯酸高分子防灭火材料。

所述的秸秆包括玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、高梁秸秆和棉花秸秆中的一种或几种。

所述步骤(2)中碱性溶液为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水，所述碱性溶液的浓度为15～45wt％；所述碱化处理的温度为45～65℃，所述碱化处理的时间为2～4h。

所述步骤(3)中活化反应的温度为30～60℃，所述活化反应的时间为10～40min。

所述步骤(3)中碱性纤维素、水与引发剂的质量比为0.6～2:100:0.01～0.18。

所述步骤(3)中聚合反应的温度为30～50℃，聚合反应的时间为3～5h。

所述步骤(3)中活化后的纤维素与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸单体的质量比为0.5～3：1。

所述步骤(4)中糊化反应的温度为70～80℃，糊化反应的时间为10～30min。

所述步骤(4)中引发剂为过硫酸盐。

所述步骤(4)中聚合反应的温度为40～60℃，聚合反应的时间为20～30min。

所述步骤(4)中聚合反应时，所述糊化产物与中和的丙烯酸、引发剂的质量比为0.5～3:1～10:0.01～0.05。