矿用充填堵漏风新型复合泡沫的研制

1 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外矿用堵漏风材料的研究现状

1.3 研究目标及内容

1.4 技术路线

2 酚-脲-醛发泡树脂的合成实验

2.1 实验材料与方法

2.2 酚-脲-醛树脂的影响因素

2.3 酚-脲-醛树脂的化学结构分析

2.4 酚-脲-醛树脂的合成机理

2.5 酚-脲-醛树脂的发泡效果

2.6 本章小结

3 酚-脲-醛树脂催化体系的优化实验

3.1 实验材料与方法

3.2 固化剂对泡沫特性的影响规律

3.3 表面活性剂对泡沫特性的影响规律

3.4 发泡剂对泡沫特性的影响规律

3.5 本章小结

4 酚-脲-醛泡沫的增韧实验

4.1 增韧泡沫的制备与性能测试

4.2 增韧泡沫的发泡行为及基本性能

4.3 增韧泡沫的力学性能与微观结构

4.4 增韧泡沫的热稳定性与燃烧性能

4.5 本章小结

5 玻璃纤维-纳米黏土复合泡沫的阻燃增强实验

5.1 玻璃纤维-纳米黏土复合泡沫的制备与性能测试

5.2 玻璃纤维-纳米黏土复合泡沫的发泡行为和基本性能

5.3 玻璃纤维-纳米黏土复合泡沫的力学特性和微观结构

5.4 玻璃纤维-纳米黏土复合泡沫的阻燃与热稳定性

5.5 本章小结

6 复合泡沫与常用充填堵漏泡沫的对比实验及应用研究

6.1 常见有机固化泡沫的筛选与性能测试

6.2 几种常用充填堵漏泡沫的性能对比

6.3 新型复合泡沫在煤矿井下的工程应用

6.4 本章小结

7 结论

7.1 主要结论

7.2 主要创新点

7.3 研究展望

参考文献

《矿用充填堵漏风新型复合泡沫的研制》针对现有矿用有机固化泡沫的不足，研制了一种充填堵漏风新型复合泡沫，该泡沫融合了聚氨酯泡沫、酚醛泡沫和脲醛泡沫的密闭性好、抗压强度高、难燃、成本低等优点，克服了它们的不足。首先合成了低成本的酚—脲—醛发泡树脂，优化了酚—脲—醛树脂的催化体系，并初步制备酚—脲—醛泡沫；然后，通过外加增韧剂和增强剂对酚—脲—醛泡沫进行改性，提高复合泡沫的综合性能；最后，对比分析复合泡沫、聚氨酯泡沫、酚醛泡沫和脲醛泡沫间的性能差异，阐明复合泡沫的性能优势，并通过现场应用验证复合泡沫的堵漏风特性。煤矿井下的工程实践表明，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，具有广泛的应用前景。

《矿用充填堵漏风新型复合泡沫的研制》以苯酚、脲素和多聚甲醛为聚合单体通过一步法创新性地合成了酚—脲—醛树脂。采用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，得出了酚—脲—醛树脂合成的最佳条件。通过红外光谱和核磁共振碳谱分析了酚—脲—醛树脂的化学结构，揭示了酚—脲—醛共聚树脂的合成机理。 为优化酚—脲—醛树脂的催化体系，《矿用充填堵漏风新型复合泡沫的研制》研究了不同固化剂、表面活性剂、发泡剂等对泡沫固化行为、力学性能和微观结构的影响规律，找出了最优的固化剂、表面活性剂、发泡剂配比及用量，揭示了固化剂和表面活性剂对泡沫的作用机理，探讨了酚—脲—醛树脂的成泡和固化机制。