[发明专利]一氧化碳气敏微胶囊、制备方法及识别采空区火源的方法

说明书

本发明公开了一氧化碳气敏微胶囊，一氧化碳气敏微胶囊，气敏微胶囊呈“核‑壳”结构，气敏微胶囊包括芯核以及包覆在芯核外部的壁壳；壁壳为苯乙烯聚合物和二氯化钯组成的复合壳体，芯核材料为能够挥发出无毒无害气体的易挥发物质；气敏微胶囊利用悬浮聚合法制得；壁壳接触CO气体后破裂，位于壁壳内部的芯核释放无毒无害气体。本发明还公开了一氧化碳气敏微胶囊的制备方法和采用一氧化碳气敏微胶囊识别采空区火源的方法。本发明气体微胶囊壁壳中添加二氯化钯，在一氧化碳气体环境中，气敏微胶囊的外壳因二氯化钯与一氧化碳反应而破裂，释放出芯核材料挥发的气体，通过检测芯核材料气体就能判断采空区是否发生遗煤自燃。

技术领域

本发明属于矿井煤自燃灾害防治技术领域，具体涉及一种一氧化碳气敏微胶囊、制备方法及识别采空区火源的方法。

背景技术

采空区内遗煤自燃能够产生有毒有害气体，并且可以作为点火源，引起瓦斯与煤尘爆炸，严重威胁煤矿的安全开采。煤自燃存在缓慢氧化阶段(一般在70℃之前)，在这一阶段煤温上升缓慢。超过70℃之后，煤进入快速氧化阶段，煤温会呈指数形式快速升高。因此，煤自燃灾害发生后，需要及时的发现并采取措施治理，一旦进入快速氧化阶段，将会难以控制。此外，采空区是充满破碎煤岩、工作人员不能进入的巨大空间，采空区内遗煤发生自燃后，难以准确判定发生遗煤自燃的位置，造成采空区遗煤自燃灾害治理的盲目性，制约了灾害治理的有效性。因此，发明采空区遗煤自燃灾害监测预警以及快速判别自燃灾害发生区域的有效方法至关重要。

采空区内充满导热性低的破碎煤岩，温度、电、磁等信号难以在采空区远距离传播，煤自燃信号主要以气体为载体从采空区内部向外部(采煤工作面)传递。CO是煤自燃灾害的标志性气体，目前煤矿主要通过是否在工作面上隅角监测到CO气体或者监测到CO气体浓度持续升高来判断采空区是否发生煤自燃灾害。但是，CO气体容易被采空区内的漏风稀释，以及被采空区内的遗煤吸附，经常无法准确监测到CO气体的产生及其浓度变化，造成不能及时发现遗煤自燃灾害。

微胶囊技术是利用天然或合成的高分子材料将固体、液体或者气体经包裹而形成的一种具有半透性或密封囊膜的微型胶囊技术，在特定条件下，如温度、pH、水溶性等，使微胶囊外壳分解，从而芯材发挥应有的作用。目前，研发的温敏微胶囊居多，但是气敏微胶囊的报道少之又少。在煤自燃初期火源温度低、体积小，并且煤岩的导热系数低，与火源距离很近的温敏微胶囊也往往不能感应到火源的温度，因而不能快速的做出反应。

但是，在煤自燃初期就会产生大量CO气体，并且CO气体的产生会伴随煤自燃的整个过程，因此研发针对CO气体的气敏微胶囊具有重要意义。

基于此，本申请提出一种一氧化碳气敏微胶囊，在一氧化碳气氛中，本申请微胶囊的外壳会与一氧化碳反应而破裂，释放出芯核，芯核会快速蒸发成气体，气体被工作面上隅角的监测分析仪检测到后，就能迅速判断发生了遗煤自燃。此外，如果将不同类型芯核的一氧化碳气敏微胶囊喷洒在采空区的不同区域，就能根据检测到的芯核气体种类判断出发生遗煤自燃的区域。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一氧化碳气敏微胶囊、制备方法及识别采空区火源的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一氧化碳气敏微胶囊，气敏微胶囊呈“核-壳”结构，气敏微胶囊包括芯核以及包覆在芯核外部的壁壳；

所述壁壳为苯乙烯聚合物和二氯化钯组成的复合壳体，所述壁壳材料包括苯乙烯、二氯化钯、分散剂、交联剂、引发剂；所述芯核材料为能够挥发出无毒无害气体的易挥发物质；所述气敏微胶囊利用悬浮聚合法制得；

所述壁壳接触CO气体后破裂，位于壁壳内部的芯核释放无毒无害气体。

优选的，所述分散剂为聚乙烯醇，所述交联剂为二乙烯基苯，所述引发剂为偶氮二异丁腈。

本发明还公开一种一氧化碳气敏微胶囊的制备方法。