煤矿反应型高分子材料反应温度自动测试可靠性研究

为了研究反应型高分子材料反应温度自动测定装置的可靠性,选取五种煤矿用反应型高分子材料,比较装置自动测定和手动测定的最高反应温度,并通过F检验和t检验验证两种结果的精密度和平均值是否存在显著性差异。结果表明:自动测试结果与手动测试结果的精密度和平均值均不存在显著性差异,两种方法的精密度、正确度均满足要求,说明该自动测定装置测试结果可靠,可用于煤矿反应型高分子材料最高反应温度的测定。

EG/DMMP改性聚氨酯注浆材料的制备与性能研究

为改善煤矿井下的特殊作业环境以及聚氨酯(PU)注浆材料在应用中的安全性,选取可膨胀石墨(EG)、甲基膦酸二甲酯(DMMP)添加到PU浆材中探索最优的工艺配方,制得EG/DMMP改性聚氨酯注浆材料。通过红外测温仪、导热系数测量仪、电子万能试验机和锥形量热仪研究EG、DMMP对浆材的最高反应温度、固化时间、导热性能、力学性能和阻燃性能的影响。研究结果表明:当1%EG与1%DMMP复配引入体系后,不仅可以降低浆材的最高反应温度,还赋予浆材较为优异的阻燃和抑烟减毒性能,PU注浆复合材料的热释放速率峰值、总热释放量、一氧化碳产生速率峰值与纯PU相比分别降低43.5%,32.2%,30.3%,PU注浆复合材料压缩强度和拉伸强度分别为55.7,51.0 MPa, EG/DMMP改性聚氨酯注浆材料基本解决了浆材“热失控”隐患的同时又兼顾了其力学性能的双重需求。研究结果可为PU注浆材料在煤矿井下的安全应用提供一定参考。

过氧化苯甲酸叔丁酯合成反应热危险性分析

为尽量减小过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)2步合成反应的热危险性,采用反应量热仪(RC1e)研究反应物用量对反应过程的摩尔反应热(ΔHm)、绝热温升(ΔTad)以及最高合成反应温度(MTSR)的影响;气相色谱表征TBPB的产率以及叔丁基过氧化氢(TBHP)的转化率,并分析其与ΔH_m、ΔT_(ad)以及MTSR之间的关系;差示扫描量热仪(DSC)测试反应产物的热分解特性,判断其发生热分解的可能性与严重度。结果表明:TBPB第2步合成反应的ΔH_m、ΔT_(ad)、MTSR都比第1步反应大。苯甲酰氯的增加会同时提高反应的ΔH_m、ΔT_(ad)以及MTSR。由苯甲酰氯过量引起的产率下降,伴随着反应热危险性的升高。苯甲酰氯的增加,会降低第2步反应产物发生热分解的可能性与严重度。

C,N-二甲基-C-(3-吡啶基)硝酮合成热风险研究

为研究中间体C,N-二甲基-C-(3-吡啶基)硝酮合成的热风险性,采用绝热加速量热仪(ARC)研究硝酮合成反应原料及产物的热分解情况,再通过反应量热仪(RC1)分析试验,得到硝酮合成反应动力学方程。结果表明,N-甲羟胺硫酸盐的分解温度为378.15 K,硝酮的分解温度为373.15 K,分解过程有气体放出。合成反应为放热反应,反应放热量Δr H m为-46.17 kJ/mol,绝热温升ΔT ad为27.10 K。热失控条件下,体系最高反应温度(MTSR)为336.60 K,低于体系沸点和N-甲羟胺硫酸盐和硝酮分解温度,合成工艺热危险性较小。合成反应对主要中间体3-乙酰基吡啶的反应级数为0.62。

水发泡对煤矿加固用聚氨酯注浆材料安全性的影响

制备了纯样煤矿加固用聚氨酯注浆材料(PU)和加入1%水发泡聚氨酯注浆材料(PU-W),研究了水发泡对聚氨酯加固材料的最高反应温度、形貌结构、压缩强度、热稳定性和阻燃性等安全性的影响。结果表明,PU和PU-W的最高反应温度都随着A、B料用量的增加而逐步增大,尤其是水发泡聚氨酯PU-W的最高反应温度和温度保持时间较纯PU有明显增加。PU的形貌呈现球状或椭球状形态,PU-W的泡孔结构主要呈现为五边形构成的球体的结构,材料的泡孔尺寸随密度的降低而增大,表现为压缩强度随密度的降低而减小。热重分析结果表明,水发泡对聚氨酯注浆材料的热稳定性影响较大,在280℃之前,PU的热稳定性优于PU-W。酒精喷灯和酒精灯燃烧试验表明,纯PU的阻燃性能较好,水发泡聚氨酯PU-W的阻燃性能降低,不能满足行业标准的要求。

硅酸盐环氧树脂复合改性聚氨酯注浆材料力学性能的研究

在硅酸盐改性聚氨酯注浆材料配方的基础上加入一定比例的环氧树脂,制备了硅酸盐环氧树脂复合改性聚氨酯注浆材料。通过测定注浆材料的最高反应温度和相关力学性能,分析了不同比例环氧树脂对注浆材料性能的影响。结果表明,在硅酸盐改性聚氨酯注浆材料配方基础上加入一定比例的环氧树脂,可实现对材料最高反应温度产生很小影响的前提下,大幅提高材料的力学性能。

充填型注浆材料制备与加固性能研究

聚氨酯注浆材料在注浆过程中,会伴随着化学反应的进行,释放大量的热,同时,聚氨酯发泡也会影响其抗压强度,因此,需要研究聚氨酯材料的抗压强度、最高反应温度、发泡倍数与聚氨酯成分的关系。本文以正交实验为基础,对所制备注浆材料的反应释热温度、力学性能、发泡性能等指标进行测定,分析了聚醚多元醇、催化剂、表面活性剂等因素对所制化学浆液抗压强度、发泡倍数、反应温度性能和凝胶时间的影响,制备出一种兼顾抗压强度和发泡倍数的孔洞充填型有机注浆材料。

高分子基煤岩体加固材料的安全性能研究

结合煤岩体加固材料的加固机理,分析了煤岩体加固材料的重要安全技术要求。分析了各类高分子加固材料安全性能差异和性能特点,并对聚氨酯、改性聚氨酯及酚醛树脂加固材料的安全技术要求进行了详细研究。得出酚醛树脂加固材料因本身性能缺陷,不能满足标准和现场使用要求;聚氨酯、改性聚氨酯加固材料具有较好的力学性能,满足标准和使用要求,并且改性聚氨酯加固材料在高瓦斯及有着火危险矿井更具优势。