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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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咪唑类离子液体中阴离子对新疆褐煤阻燃性能

作者(Author):

  • 宋长磊
  • 刘向荣
  • 赵顺省
  • 杨再文

作者单位:

  • 西安科技大学化学与化工学院
  • 自然资源部煤炭资源勘察与综合利用重点实验室

关键词:

  • 新疆褐煤
  • 咪唑类离子液体
  • 阴离子
  • 阻燃规律
  • 热重
  • 摘要
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离子液体作为新型的煤炭阻燃剂,可通过破坏煤中的活性官能团,从根本上解决煤自燃的问题。 采用两步法合成了 4 种阴离子不同的咪唑类离子液体 1 - 丁基- 3 - 甲基咪唑氟化盐([ BMIM][ F],Ⅰ)、1-丁基 3-甲基咪唑三氟乙酸盐([ BMIM] [ CF3 COO],Ⅱ)、1 -丁基-3 -甲基咪唑四氟硼酸盐([ BMIM][ BF4 ],Ⅲ) 和 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([ BMIM] [ PF6 ],Ⅳ)。 通过核磁共振( NMR) 和红外光谱( FTIR) 对其进行了表征,结果表明核磁共振和红外光谱各吸收峰与目标离子液体相同。 将 4 种离子液体与新疆褐煤在 50 ℃ 条件下作用 8 h,利用热重技术研究了离子液体中阴离子对新疆褐煤的阻燃性能,发现经离子液体处理后,煤样的干裂温度点、着火点和最 大失重速率点均增大,自燃过程的失重百分比均减小,4  种阴离子对煤的阻燃能力大小为[ PF6 ] - > [ BF4 ] - >[ CF3 COO] - >[ F] - ,此顺序与阴离子中氟原子数量和离子半径从大到小的变化规律一致, 原因是阴离子中氟原子数量越多,对-OH 的诱导效应越强;且离子半径越大,与诱导产生的 H+ 结合能力越强, 阴离子的破坏能力也就越强。 其中阻燃效果最好的Ⅳ 将煤样的干裂温度点由145. 8 ℃ 提高到 173. 4 ℃ ,着火点由 349. 6 ℃ 提高到 380. 2 ℃ ,最大热失重速率点由 440. 0 ℃ 提高

到 480. 0 ℃ ,自燃过程的失重百分比由 92. 3% 降低到 80. 7%。 红外光谱显示,离子液体处理后煤样中的羟基官能团含量相比于原煤均降低,说明离子液体通过破坏煤中的羟基官能团达到阻燃的 目的,破坏能力大小顺序为Ⅳ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ。 结果可为设计阻燃效果更佳的离子液体提供借鉴


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