煤礦用聚氨酯密閉填充堵水材料的制備及性能研究.pdf

1、本論文分別采用半預聚體法、一步聚合法和預聚法，制備了三種煤礦用聚氨酯材料，其主要研究內容和實驗結果分三個部分：
　　為了提高煤礦用聚氨酯硬泡的力學強度，降低成本，以高嶺土作為填充改性劑，采用半預聚體法制備了聚氨酯/高嶺土硬泡密閉填充復合材料(RigidPolyurethane/Kaolin Composited Foam，RPUKCF)，考察了高嶺土含量對RPUKCF性能的影響。結果表明，高嶺土改性后，其在RPUKCF中的分散性得

2、到有效提高，當高嶺土含量少于10wt％，RPUKCF的泡孔規(guī)整且尺寸小，當高嶺土含量大于10wt％，RPUKCF的泡孔坍塌且尺寸變大，泡孔結構被破壞；當高嶺土含量少于10wt％，RPUKCF的單位密度壓縮強度和邵氏硬度均較低，當高嶺土含量大于10wt％，RPUKCF的單位密度壓縮強度和邵氏硬度隨高嶺土含量增大而增大，當高嶺土含量為40wt％時，RPUKCF的單位密度壓縮強度和邵氏硬度達到最大值，分別為3.95MPa/(g/cm3)和88

3、A；研究發(fā)現(xiàn)，隨著高嶺土含量的增大，RPUKCF的氧指數(shù)和燃燒剩余長度均增大，當高嶺土含量為40wt％時，RPUKCF的氧指數(shù)和燃燒剩余長度均達到最大，分別為27和170mm(樣條總長度為100mm)；此外，RPUCF的起始分解溫度(Tonset)和最快分解速率溫度(Tmax)隨高嶺土的含量增大呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢，當高嶺土含量為20wt％時，Tonset和Tmax均達到最大值；添加高嶺土后，RPUKCF的表面電阻(Rs)和體積電阻(

4、Rv)均增大。
　　為了提高聚氨酯硬泡的導熱性能，以離子液體[TCEPMIM][C1]作為改性劑，采用一步聚合法制備了聚氨酯/離子液體硬泡密閉填充復合材料(RigidPolyurethane/Ionic Liquid Composited Foam，RPUICF)。研究了體系中離子液體含量對RPUICF性能的影響，結果表明：隨著[TCEPMIM][C1]的含量從0phr增加到20phr，RPUICF的導熱性能逐漸提高；當[TCEP

5、MIM][C1]的含量小于10phr時，RPUICF的導熱系數(shù)隨其含量增加而逐漸提高，當[TCEPMIM][C1]的含量大于10phr時，RPUICF的泡孔結構被破壞，雖然RPUICF導熱系數(shù)逐漸增大，但熱穩(wěn)定性能逐漸降低。離子液體的加入可明顯提高RPUICF的抗靜電性能，但RPUICF的壓縮性能下降。當[TCEPMIM][C1]含：量為5phr時，RPUICF具有導熱系數(shù)高和綜合性能優(yōu)良的特點。
　　為了避免使用有機溶劑，以特種

6、親水性聚醚為原料，采用預聚體法制備了環(huán)境友好型水性聚氨酯堵水材料(Waterborne Polyurethane for Water Shutoff，WPWS)，并對影響材料性能的因素做了研究，結果表明：隨著水性聚氨酯預聚體(Waterorne Polyurethane Prepolymer，WPUP)中NCO含量的增大，以及稀釋劑用量的減少，預聚體密度逐漸增大；但隨著WPUP中NCO含量的增大，以及稀釋劑用量的增大，預聚體粘度逐漸減小