本发明属于凝胶泡沫灭火，具体涉及一种用于防止煤自燃的凝胶泡沫。
背景技术：
1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、煤炭是能源供给的主力军，对于经济发展和社会生活有着至关重要的影响。但煤炭开采过程中面临自燃、高瓦斯、水灾等重大灾害，对人们的生命安全构成严重威胁。为防止煤炭自燃，目前存在泡沫、惰性气体注入、凝胶等技术。其中，泡沫是一种常见的防灭火材料，根据泡沫的组成不同，可以分为两相泡沫和三相泡沫。两相泡沫即水性泡沫，主要通过表面活性剂分子在气液界面形成界面膜来稳定，能够在接触火源时，迅速吸收热量，从而达到快速冷却的效果。但是由于表面活性剂稳定的界面膜较薄，保水性能较差，因此两相泡沫主要用于快速灭火过程。为了提高泡沫的稳定性，通过引入固体颗粒或凝胶聚合物等，形成三相泡沫。其中，凝胶泡沫是常见的三相泡沫，它融合了三种灭火技术(即泡沫、凝胶和惰性气体)的综合性优点，因此被广泛研究。凝胶泡沫主要是由发泡剂、胶凝剂、交联剂等其他助剂组成，形成机制包括两个阶段，首先通过表面活性剂分子在气液界面形成泡沫，然后通过胶凝剂和交联剂的相互作用来稳定泡沫。凝胶泡沫成胶前具备良好的流动性，成胶后具有良好的保水性和冷却性，既能克服一般水性泡沫易破裂、失水快的缺点，又可克服凝胶扩散性能差的缺点。因此，凝胶泡沫可以作为一种高效防灭火材料运用在煤自燃领域。
3、煤燃烧过程分为三个阶段：失水失重、氧化增重、燃烧失重。将凝胶泡沫在常温下通过喷洒在煤表面，由于其三维网络结构具有良好的保水效果和冷却效果，从而缓解煤的失水失重现象。同时，随着凝胶泡沫水分的缓慢散失，在煤炭表面可以形成一层致密的凝胶膜，从而有效阻碍煤与氧气的接触，中断煤的自由基链反应，减少氧化物的生成，抑制了煤的氧化增重过程。当煤处于快速的燃烧失重阶段时，通过喷洒凝胶泡沫，迅速释放水分冷却煤样品，起到优异的灭火效果。为了提高凝胶泡沫的抗氧化能力，有研究者通过添加原花青素等抗氧化剂来实现，如专利cn116396761a，利用其含有的丰富的酚羟基来消除多种形式的自由基，从而减缓了煤表面自由基链反应。除了添加抗氧化剂以外，有文献报道可以添加阻燃剂和抑制剂，进一步提高防灭火效果，如专利cn113926129a、cn111841455a等。但是，多种添加剂的掺入不可避免会给环境带来一定负担。同时为了增强凝胶泡沫的稳定性和对添加剂的包覆效果，大量工作通过使用有机聚合物来实现，对环境造成危害。
4、因此，研发环境友好型凝胶泡沫，提高其稳定性、抗氧化能力以及阻燃效果具有重要意义。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种用于防止煤自燃的凝胶泡沫，本发明提供的凝胶泡沫不含抗氧化剂和阻燃剂，能够避免污染环境，是一种环境友好型抗氧化性凝胶泡沫，且防止煤自燃效果优异。
2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
3、本发明的第一个方面，提供一种用于防止煤自燃的凝胶泡沫，按质量百分数计，包括以下组分：
4、复合发泡剂0.1-0.5％，胶凝剂5-15％，交联剂0.1-0.5％，余量水；
5、所述复合发泡剂包括木质素磺酸钠(sls)和脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠(aec-9na)；所述凝胶剂包括硅溶胶(silica)和海藻酸钠(sa)。
6、在本发明的一些实施例中，所述复合发泡剂由木质素磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠组成，所述凝胶剂由硅溶胶和海藻酸钠组成，所述交联剂选自钙盐或铁盐中的任一种。
7、在本发明的一些实施例中，所述木质素磺酸钠与脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠的质量比为：0.1～6:6～0.1，优选为1:5～6；
8、所述硅溶胶与海藻酸钠的质量比为25～35:1，优选为29～31:1；
9、所述交联剂包括但不限于氯化钙或乳酸钙，优选为氯化钙。
10、在本发明的一些实施例中，所述交联剂包括氯化铁
11、在本发明的一些实施例中，所述凝胶泡沫按质量百分数计，包括以下组分：
12、复合发泡剂0.4-0.5％，胶凝剂9-11％，交联剂0.1-0.3％，余量水；
13、所述复合发泡剂由质量比为1:5～6的木质素磺酸钠与脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠组成，所述凝胶剂由质量比为29～31:1的硅溶胶与海藻酸钠组成，所述交联剂为氯化钙。
14、在本发明的一些实施例中，所述凝胶泡沫按质量百分数计，由以下组分组成：
15、木质素磺酸钠0.06-0.07％，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠0.3-0.4％，硅溶胶9-10％，海藻酸钠0.3-0.4％，交联剂0.1-0.2％，余量水；
16、所述交联剂为氯化钙。
17、在本发明的一些实施例中，所述凝胶泡沫按质量百分数计，由以下组分组成：
18、木质素磺酸钠0.0656％，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠0.367％，硅溶胶9.836％，海藻酸钠0.328％，交联剂0.182％，余量水；
19、所述交联剂为氯化钙。
20、本发明的第二个方面，提供一种上述的凝胶泡沫的制备方法，包括如下步骤：
21、将复合发泡剂、胶凝剂和水混合，得到a组分，交联剂作为b组分；
22、使用时，将a组分和b组分混合，即得凝胶泡沫。
23、在本发明的一些实施例中，将交联剂溶于部分水中，得到b组分；
24、将复合发泡剂、胶凝剂和剩余水混合，得到a组分。
25、本发明的第三个方面，提供一种上述的凝胶泡沫或通过上述的制备方法制得的凝胶泡沫在a类火灾中的应用。
26、本发明的第四个方面，提供一种防止煤自燃和/或抑制其燃烧过程中产生烟雾的方法，包括如下步骤：
27、喷洒上述的凝胶泡沫或通过上述的制备方法制得的凝胶泡沫，以将煤覆盖。
28、本发明的有益效果为：
29、基于在凝胶泡沫制备中存在污染环境的问题，本发明秉承环保的理念，在不掺入抗氧化剂和阻燃剂的条件下，设计制备了一种环境友好型抗氧化型凝胶泡沫，用于防止煤自燃。本发明选用具有一定抗氧化性和阻燃效果的sls和具有优良发泡性的aec-9na进行复配，从而增强体系的发泡体积。同时，也避免了添加额外的抗氧化剂和阻燃剂造成的成本增加和环境危害。选用硅溶胶和海藻酸钠作为胶凝剂能够增强体系的粘度，减缓水性泡沫的破裂速度，提高泡沫的稳定性。采用钙离子作为交联剂，钙离子能够与海藻酸钠迅速发生离子交换形成热不可逆的互传凝胶网络结构，且在ca2+加入时，二氧化硅表面电荷分布发生破坏，容易引发溶胶-凝胶的转变，从而增强凝胶泡沫的稳定。通过sls、aec-9na、硅溶胶、海藻酸钠和钙离子的协同作用，制备了一种环境友好型抗氧化型凝胶泡沫材料。
30、本发明制备的凝胶泡沫具有三维网络结构，因此具有优良的保水性，可以缓解煤炭的失水失重。同时，该凝胶泡沫能够有效地阻碍煤与氧气的接触，中断煤自由基链反应，避免了煤炭的氧化增重，具有优异的阻燃效果。为了模拟火灾中的真实燃烧行为，通过锥形量热仪来表征凝胶泡沫处理的煤样品在燃烧过程中的热危害和排烟性能，发现其在燃烧过程中产热量少，并且由于凝胶泡沫具有优良的成炭性，能形成紧密的碳层，具有优良的抑烟效果。综合来看，本发明制备的环境友好型的抗氧化型凝胶泡沫能够作为一种高效防灭火材料运用在防止煤自燃领域。
1.一种用于防止煤自燃的凝胶泡沫，其特征在于，按质量百分数计，包括以下组分：
2.如权利要求1所述的用于防止煤自燃的凝胶泡沫，其特征在于，所述复合发泡剂由木质素磺酸钠和脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠组成，所述凝胶剂由硅溶胶和海藻酸钠组成，所述交联剂选自钙盐或铁盐中的任一种。
3.如权利要求1或2所述的用于防止煤自燃的凝胶泡沫，其特征在于，所述木质素磺酸钠与脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠的质量比为：0.1～6:6～0.1，优选为1:5～6；
4.如权利要求1所述的用于防止煤自燃的凝胶泡沫，其特征在于，所述凝胶泡沫按质量百分数计，包括以下组分：
5.如权利要求1所述的用于防止煤自燃的凝胶泡沫，其特征在于，所述凝胶泡沫按质量百分数计，由以下组分组成：
6.如权利要求1所述的用于防止煤自燃的凝胶泡沫，其特征在于，所述凝胶泡沫按质量百分数计，由以下组分组成：
7.一种权利要求1-6任一所述的凝胶泡沫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将交联剂溶于部分水中，得到b组分；
9.一种权利要求1-6任一所述的凝胶泡沫或通过权利要求7或8所述的制备方法制得的凝胶泡沫在a类火灾中的应用。
10.一种防止煤自燃和/或抑制其燃烧过程中产生烟雾的方法，其特征在于，包括如下步骤：
