[01456695]煤矿堵漏风复合泡沫的设计及增韧机理研究

(1)使用膨胀石墨（EG）和多磷酸铵（APP）作为阻燃剂,准备了两个系列聚氨酯（PIR-PUR）泡沫,并评价其机械性能,防火性能和热稳定性。研究表明：单独添加EG或同时添加EG和APP,极大地影响了泡沫的物理机械性能。APEG泡沫的抗压强度与表观密度密切相关。同时添加APP与EG明显减少了PHRR,增加了泡沫的防火性能。APP是一种有效的炭化剂,可以促进焦炭的形成。 APP和EG的掺入形成了一个致密炭层,其抑制热释放和可燃气体的转移,增加了泡沫的热稳定性。该论文他引19次,SCI 他引14次。 （2）根据不同的甲醛/苯酚比（F/P）合成了六种酚醛发泡树脂,并在常温下制备了酚醛泡沫。通过测定发泡树脂的粘度、固含量、羟甲基指数、残余单体含量、树脂的分子结构,以及泡沫的阻燃性和压缩强度,分析了F/P对酚醛树脂物理性能、化学组成以及泡沫特性的影响。研究结果表明：发泡树脂的粘度和固含量随着F/P的增加而增大。树脂中羟甲基指数随F/P的增加先增大后减小,当F/P=1.6时,羟甲基含量达到最大值。树脂中三聚体、四聚体、五聚体的含量随F/P的增加而增加。F/P的增加有利于提高酚醛泡沫的阻燃性,降低泡沫的最大热释放速率和烟释放量。该论文被他引3次,SCI 他引3次。 （3）针对酚醛泡沫韧性差的问题,通过添加聚乙二醇（PEG）对酚-脲-醛泡沫进行改性,研究了不同用量、不同分子量的PEG对酚-脲-醛泡沫的力学特性、微观结构、热稳定性、燃烧性能的影响规律。PEG的添加显著提高了泡沫的韧性和冲击强度,降低了泡沫的粉化率。在树脂中导入长的柔性醚链,从而提高了泡沫的韧性。PEG对酚醛泡沫的微观结构产生了较大影响,PEG泡沫的泡孔大小和细胞壁厚度随着PEG添加量、分子量的增加而增加。PEG的添加微弱降低了泡沫的热稳定性,增加了泡沫的热释放速率、热释放总量和烟释放总量等。该论文被他引1次,SCI 他引1次。 （4）以苯酚、脲素和多聚甲醛为聚合单体一步法合成了矿用充填发泡酚-脲-醛树脂。通过正交试验分析了脲素用量、催化剂用量、反应温度、反应时间对树脂发泡性能的影响规律。红外光谱和核磁共振碳谱表明,酚-脲-醛树脂的化学结构与酚醛树脂存在明显的差异,这说明苯酚、脲素和甲醛三者发生了共聚反应。通过自制的催化体系和酚脲醛树脂,制备了酚-脲-醛泡沫。结果表明：添加脲素后,酚-脲-醛泡沫的发泡倍数大大提高,氧指数增加。该论文被他引1次,SCI 他引1次。 上述发现共被他引29次,其中SCI他引24次。煤矿井下现场应用表明,复合泡沫具有充填密闭效果好、施工简单、安全可靠、成本低等特点,极具推广应用价值。