專利名稱：一種具有緩釋性的阻化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于防治礦井煤自燃技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及含有聚合物、無機(jī)鹽和表面活性劑的緩釋性阻化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：
現(xiàn)有防治礦井煤自燃的阻化劑有物理阻化劑和化學(xué)阻化劑兩大類。物理阻化劑主要以無機(jī)鹽類和凝膠類為主，通過附著在煤的表面吸收空氣中的水份，降低煤層的溫度并在煤粒表面形成含水液膜從而阻止煤與氧接觸，達(dá)到阻化效果；化學(xué)阻化劑以氧化劑為主，通過在煤體表面活性自由基團(tuán)與氧氣反應(yīng)之前大量捕獲或鈍化自由基，阻斷煤氧化的反應(yīng)鏈，降低煤的自燃傾向性，從而延長煤的自然發(fā)火期。例如中國專利CN1307089公開的一種以凝膠阻化劑為主的物理阻化劑和中國專利CN101144387公開的一種以過氧化尿素為主要成分的環(huán)保型化學(xué)阻化劑。然而現(xiàn)有的阻化劑，無論是物理阻化劑還是化學(xué)阻化劑，大部分是水溶性的；在礦井的潮濕環(huán)境中使用的現(xiàn)有阻化劑會隨著時(shí)間的推移被水溶解而逐漸流失，其防治煤層自燃的效力會逐漸降低而消失。所以，對要求防治自燃時(shí)間較長的礦井，采用傳統(tǒng)阻化劑時(shí)均須反復(fù)噴灑阻化劑以延長煤的阻燃時(shí)間。然而這樣不僅會提高成本，而且會增加施工強(qiáng)度，給防治自燃過程帶來很大不便。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種具有緩釋性的阻化劑及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷。
本發(fā)明的具有緩釋性的阻化劑的制備方法，其特征在于按所占配成后乳液總質(zhì)量的百分比將10～20％的聚合物、79～89％的溶劑和1％的表面活性劑混合均勻，配制成聚合物乳液；再加入按聚合物乳液質(zhì)量4～9倍的無機(jī)鹽類阻化劑，在40～50℃條件下攪拌2～3小時(shí)；再將所得物置于烘箱內(nèi)，在60～80℃烘6～8小時(shí)，粉碎后即得本發(fā)明的具有緩釋性的阻化劑產(chǎn)品。
所述聚合物選自烯類聚合物或共聚物、聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚； 所述溶劑選自芳香烴類、脂肪烴類、脂環(huán)烴類、鹵化烴類、醇類、醚類、酯類、酮類或醇衍生物； 所述表面活性劑選自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯或脂肪酰醇胺； 所述無機(jī)鹽類阻化劑選自氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽、高錳酸鹽、高碘酸鹽、氯酸鹽或次氯酸鹽。
本發(fā)明的由上述方法制備的具有緩釋性的阻化劑，其特征在于由占質(zhì)量百分比10～20％的聚合物和80～90％的無機(jī)鹽類阻化劑組成；所述聚合物選自烯類聚合物或共聚物、聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚；所述無機(jī)鹽類阻化劑選自氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽、高錳酸鹽、高碘酸鹽、氯酸鹽或次氯酸鹽。
本發(fā)明的制備方法是基于聚合物改性無機(jī)物的原理，先將聚合物用溶劑溶解，而無機(jī)物不溶于該溶劑，這樣無機(jī)物和溶液便形成界面，溶劑逐漸揮發(fā)后聚合物沉積在無機(jī)物表面從而達(dá)到表面改性。與聚合物單體在無機(jī)物表面原位聚合不同的是這種方法不會使無機(jī)物完全微膠囊化，小分子無機(jī)物在一定濕度環(huán)境下可以緩慢釋放，從而起到緩釋的效果。而大多數(shù)傳統(tǒng)的阻化劑易溶于水，在礦井潮濕的環(huán)境中，阻化劑會被水溶解進(jìn)而流失，防治煤層自燃的時(shí)間十分短暫，需要反復(fù)數(shù)次噴灑來延長阻燃時(shí)間。因此，改性后的阻化劑與傳統(tǒng)阻化劑相比可以大幅提高防治時(shí)間，減少了阻化劑的噴灑次數(shù)，降低了施工強(qiáng)度。本發(fā)明的方法簡單易行，所制得的產(chǎn)物在防治礦井煤自燃的過程中可以緩慢釋放，使阻燃時(shí)間延長，而殘留的聚合物覆蓋在煤層上也可以起到隔氧阻化的作用；另外，本發(fā)明的方法所使用的原料聚合物可以利用廢舊塑料，反應(yīng)過程中所使用的溶劑可以回收利用，這樣一方面可以不使成本大幅提高，另一方面可以使產(chǎn)品從制備到應(yīng)用的整個(gè)過程不對環(huán)境造成危害，因此本發(fā)明具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。

具體實(shí)施例方式 實(shí)施例1 本實(shí)施例具有緩釋性的阻化劑的具體制備過程為 將2g丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、17.8g丙酮和0.2g烷基酚聚氧乙烯醚，置于三口燒瓶中，常溫下機(jī)械攪拌至乳液呈透明狀；稱取18g氯化鈣加入上述乳液中，在40℃回流冷凝并機(jī)械攪拌2～3小時(shí)，再將所得物置于烘箱內(nèi)，在60～80℃條件下烘6～8小時(shí)，粉碎后即得本發(fā)明的具有緩釋性的阻化劑。
本實(shí)施例中制備的具有緩釋性的阻化劑，其緩釋性檢測方法為 第一步、先稱量1g本實(shí)施例制備的阻化劑產(chǎn)物，質(zhì)量記為M1，接著稱量一張濾紙的質(zhì)量，記為M0，然后用濾紙將產(chǎn)物包裹好； 第二步、按同樣的方法再稱取五組樣品分別用濾紙包裹好；將這六組樣品依次疊放置于容量為500ml的燒杯中，每兩組樣品之間及燒杯底部均放置一張濾紙； 第三步、配制100g飽和食鹽水置于容量為1L的燒杯中，然后將裝有樣品的燒杯放入其內(nèi)，把該1L燒杯密封置于50℃烘箱內(nèi)； 第四步、每4、8、12、16、20、24小時(shí)各取出一個(gè)樣品并稱其質(zhì)量，記為M2；損失的質(zhì)量ΔM即為(M0+M1-M2)。所得結(jié)果列于下表
從表中的ΔM值可以看出，隨著時(shí)間的增大，ΔM值越大，說明本實(shí)施例中制備的阻化劑具有一定的緩釋性。
如果將本實(shí)施例中采用的聚合物替換為聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚，溶劑替換為芳香烴類、脂肪烴類、脂環(huán)烴類、鹵化烴類、醇類、醚類、酯類或醇衍生物時(shí)，改性后的無機(jī)鹽類阻化劑均具有一定的緩釋性。
實(shí)施例2 將3g丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、16.8g丙酮和0.2g烷基酚聚氧乙烯醚置于三口燒瓶中，常溫下機(jī)械攪拌至乳液呈透明狀；再加入18g氯化鎂在40℃回流冷凝并機(jī)械攪拌2～3小時(shí)，再將所得物置于烘箱內(nèi)，在60～80℃條件下烘6～8小時(shí)，粉碎后即得本發(fā)明的具有緩釋性的阻化劑。
檢測本實(shí)施例制備的阻化劑的緩釋性 第一步、先稱量本實(shí)施例產(chǎn)物阻化劑1g，質(zhì)量記為M1，接著稱量一張濾紙的質(zhì)量，記為M0，然后用濾紙將產(chǎn)物包裹好； 第二步、按同樣的方法再稱取五組樣品分別用濾紙包裹好；將這六組樣品依次疊放置于容量為500ml的燒杯中，每兩組樣品之間及燒杯底部均放置一張濾紙； 第三步、配制100g飽和食鹽水置于容量為1L的燒杯中，然后將裝有樣品的燒杯放入其內(nèi)，把該1L燒杯密封置于50℃烘箱內(nèi)； 第四步、每4、8、12、16、20、24小時(shí)分別取出一個(gè)樣品并稱其質(zhì)量，記為M2，損失的質(zhì)量ΔM即為(M0+M1-M2)，結(jié)果列于下表。

從表中的ΔM值可以看出，隨著時(shí)間的增大，ΔM值越大，說明本實(shí)施例中制備的阻化劑具有一定的緩釋性。
如果將本實(shí)施例中采用的聚合物替換為聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚，溶劑替換為芳香烴類、脂肪烴類、脂環(huán)烴類、鹵化烴類、醇類、醚類、酯類或醇衍生物時(shí)，改性后的無機(jī)鹽類阻化劑均具有一定的緩釋性。
實(shí)施例3 將4g聚甲基丙烯酸甲酯和15.8g丙酮與0.2g烷基酚聚氧乙烯醚置于三口燒瓶中，常溫下機(jī)械攪拌至乳液呈透明狀；再加入17g氯酸鉀在50℃回流冷凝并機(jī)械攪拌2～3小時(shí)，再將所得物置于烘箱內(nèi)，在60～80℃條件下烘6～8小時(shí)，粉碎后即得本發(fā)明的具有緩釋性的阻化劑。
本實(shí)施例中制備的阻化劑的緩釋性檢測 第一步、先稱量1g阻化劑產(chǎn)物，質(zhì)量記為M1，接著稱量一張濾紙的質(zhì)量，記為M0，然后用濾紙將產(chǎn)物包裹好； 第二步、按同樣的方法再稱取五組樣品，將這六組樣品依次疊放置于容量為500ml的燒杯中，每兩組樣品之間及燒杯底部均放置一張濾紙； 第三步、配制100g飽和食鹽水置于容量為1L的燒杯中，然后將裝有樣品的燒杯放入其內(nèi)，把該1L燒杯密封放于50℃烘箱內(nèi)； 第四步、每4、8、12、16、20、24小時(shí)各取出一個(gè)樣品并稱其質(zhì)量，記為M2，損失的質(zhì)量ΔM即為(M0+M1-M2)，結(jié)果列于下表。

從表中的ΔM值可以看出，隨著時(shí)間的增大，ΔM值越大，說明改性后的阻化劑具有一定的緩釋性。
如果將本實(shí)施例中采用的聚合物替換為聚氨酯、聚酰胺或聚醚，溶劑替換為芳香烴類、脂肪烴類、脂環(huán)烴類、鹵化烴類、醇類、醚類、酯類或醇衍生物時(shí)，改性后的無機(jī)鹽類阻化劑均具有一定的緩釋性。
權(quán)利要求
1、一種具有緩釋性的阻化劑的制備方法，其特征在于按所占配成后乳液總質(zhì)量的百分比將10～20％的聚合物、79～89％的溶劑和1％的表面活性劑混合均勻，配制成聚合物乳液；再加入按聚合物乳液質(zhì)量4～9倍的無機(jī)鹽類阻化劑，在40～50℃條件下攪拌2～3小時(shí)；再將所得物于60～80℃烘6～8小時(shí)，粉碎后即得具有緩釋性的阻化劑產(chǎn)品。
2、如權(quán)利要求1所述具有緩釋性的阻化劑的制備方法，特征在于所述聚合物選自烯類聚合物或共聚物、聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚。
3、如權(quán)利要求1所述具有緩釋性的阻化劑的制備方法，特征在于所述溶劑選自芳香烴類、脂肪烴類、脂環(huán)烴類、鹵化烴類、醇類、醚類、酯類、酮類或醇衍生物。
4、如權(quán)利要求1所述具有緩釋性的阻化劑的制備方法，特征在于所述表面活性劑選自烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯或脂肪酰醇胺。
5、如權(quán)利要求1所述具有緩釋性的阻化劑的制備方法，特征在于所述無機(jī)鹽類阻化劑選自氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽、高錳酸鹽、高碘酸鹽、氯酸鹽或次氯酸鹽。
6、權(quán)利要求1所述方法制備的具有緩釋性的阻化劑，其特征在于由占質(zhì)量百分比10～20％的聚合物和80～90％的無機(jī)鹽類阻化劑組成；所述聚合物選自烯類聚合物或共聚物、聚氨酯、聚酰胺、聚酯或聚醚；所述無機(jī)鹽類阻化劑選自氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、醋酸鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、碳酸鹽、高錳酸鹽、高碘酸鹽、氯酸鹽或次氯酸鹽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有緩釋性的阻化劑及其制備方法，特征是按所占配成后乳液總質(zhì)量的百分比將10～20％的聚合物、79～89％的溶劑和1％的表面活性劑混合均勻，配制成聚合物乳液；再加入按聚合物乳液質(zhì)量4～9倍的無機(jī)鹽類阻化劑，在40～50℃條件下攪拌2～3小時(shí)；再將所得物于60～80℃烘6～8小時(shí)，粉碎后即得具有緩釋性的阻化劑產(chǎn)品。本發(fā)明的制備方法簡單易行，所得產(chǎn)物在防治礦井煤自燃的過程中可以緩慢釋放，使阻燃時(shí)間延長，殘留的聚合物覆蓋在煤層上也可以起到隔氧阻化的作用，且聚合物可利用廢舊塑料，制備及使用過程不會對環(huán)境造成危害，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號E21F5/00GK101608553SQ20091014407
公開日2009年12月23日 申請日期2009年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月9日
發(fā)明者源 胡, 偉 楊, 倪健雄, 磊 宋 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)