[發明專利]一種弱電解質成膠的時間可控海藻酸鈉凝膠泡沫及其制備方法

在審

• 申請號: 202111218704.2
• 申請日: 2021-10-20
• 公開（公告）號: CN113926130A
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 聶士斌;韓超;劉澤功;張浩然;李佳怡;武薛強
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: A62D1/02
• 分類號: A62D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及煤炭防滅火技術應用領域，提供了一種弱電解質成膠的時間可控海藻酸鈉凝膠泡沫及其制備方法。其特征是，包括0.2～0.8％的成膠基體，0.3％的發泡體系、0.05～0.2％的交聯劑；所述成膠基體為褐藻類的天然多糖海藻酸鈉；所述發泡體系由茶皂素和烷基糖苷復配構成；所述交聯劑為含Ca²⁺的弱電解質。本發明的一種弱電解質成膠的時間可控海藻酸鈉凝膠泡沫，通過以含Ca²⁺的弱電解質作為交聯劑，成功解決了海藻酸鈉凝膠泡沫成膠時間不可控問題，并具有優異的抑制煤氧化和滅火的效果。同時本發明制備工藝簡單，適合大規模生產。

技術領域

本發明涉及煤礦井防滅火技術領域，具體涉及一種弱電解質成膠的時間可控海藻酸鈉凝膠泡沫及其制備方法技術領域。

背景技術

煤炭作為世界能源結構中的重要組成部分，一直在發電，鋼鐵和化工等領域發揮著重要作用。近年來，隨著煤炭開采技術的發展和煤礦生產效率的提高，煤層開采深度逐漸增加，由此導致地溫、地壓也隨之升高，較高的地壓使采空區的頂底板破碎，從而形成漏風通道，在地溫的影響下，使得易自燃煤層因煤氧化引起的自然發火變得更加頻繁，由此導致大量煤炭資源損失和環境污染，而且嚴重威脅井下作業人員的生命安全。因此，為保證煤礦安全、高效生產，煤礦防滅火工作顯得尤為重要。

目前已開發出多種煤礦防滅火技術，如：均壓通風、注惰性氣體、灌漿、噴灑阻化劑或注凝膠等。這些防滅火技術在保證煤礦日常生產過程中起著重要的作用，但針對一些復雜的地質條件，卻存在著一定程度的缺陷和不足。如由于復合采空區更容易形成相互串聯的漏風通道，均壓通風很難實現，同時注入的惰性氣體會隨漏風通道泄漏；大傾角俯采工作面采空區注漿、注凝膠過程中，泥漿和凝膠只會沿著地勢低的地方流動；噴灑的阻化劑會腐蝕設備和支架，且影響范圍有限，作用時間短。而凝膠泡沫因其具有較好的流動性、堆積能力和較高含水率等特點，有效克服了傳統防滅火技術的缺陷，在現場煤礦防滅火工作中取得了顯著成效。其中，以有機生物質海藻酸鈉為基體的凝膠泡沫具有吸水、保水性強、易成膠、以及環保等優點，受到了更加廣泛的關注。海藻酸鈉凝膠泡沫一般采用CaCl₂作為交聯劑，然而其與CaCl₂發生的成膠反應極快，存在成膠時間無法控制的問題，因此限制了其在煤礦防滅火工作中的進一步應用。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種弱電解質成膠的時間可控海藻酸鈉凝膠泡沫及其制備方法，通過以含有Ca²⁺的弱電解質作為交聯劑，成功解決了海藻酸鈉凝膠泡沫成膠時間不可控的問題，同時具有優異的抑制煤氧化和滅火的效果。

本發明采用以下技術方案：

一種弱電解質成膠的時間可控海藻酸鈉凝膠泡沫，其特征在于：包括成膠基體、發泡體系和交聯劑；所述成膠基體的質量濃度為0.2-0.8％、發泡體系的質量濃度為0.3％、交聯劑的質量濃度為0.05-0.2％。

進一步地，所述成膠基體為褐藻類的天然多糖海藻酸鈉；所述發泡體系由茶皂素和烷基糖苷構成；所述交聯劑為含有Ca²⁺的弱電解質。

進一步地，所述茶皂素和烷基糖苷的質量比為1：2。

進一步地，所述交聯劑為L-乳酸鈣、葡萄糖酸鈣、醋酸鈣中的一種或多種。

一種弱電解質成膠的時間可控海藻酸鈉凝膠泡沫的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

稱取一定量的成膠基體充分溶解在水中，然后加入發泡體系，混合均勻后，添加交聯劑，通過機械攪拌，形成一種弱電解質成膠的時間可控海藻酸鈉凝膠泡沫。

本發明具有的有益效果是：