清洁型泡沫凝胶的制备及其成胶特性的研究

摘要

我国矿井火灾形势十分严峻，国内外采用的矿井防灭火技术都存在一定的缺陷。本文通过对煤矿火灾特点和现阶段防灭火技术的分析，提出了环保型泡沫凝胶防灭火技术。这种泡沫凝胶集聚了凝胶和泡沫的优点，不仅提高了凝胶的堆积性和充填效率，也降低了凝胶的使用量。制备泡沫凝胶的促凝剂不具有腐蚀性且在材料生成的过程中不会产生氨气，解决了一些防灭火技术威胁井下人员健康的问题。
　　本文应用表面化学、热力学、酸碱电子理论等知识，研究了泡沫凝胶的制备和物理化学特性。根据胶体化学理论择选出无腐蚀的FA促凝剂，使用交叉分析法确定复合发泡剂组合后，利用自制发泡装置制备出膨胀倍数达2.65倍的清洁型泡沫凝胶；使用倾斜试管法测定泡沫凝胶成胶时间，对组分浓度、温度、气体流速等影响因素进行研究，得到满足矿井使用要求的变量范围；使用数显鼓风干燥箱分析不同条件下泡沫凝胶的热稳定性，并通过计算失水率来构建本构方程，与凝胶对比热稳定性并分析泡沫凝胶热稳定性优于凝胶的原因；使用封堵能力测试系统对材料进行对比研究，验证出泡沫凝胶能够承受一定压力的气体；理论分析泡沫凝胶灭火优势并进行实验验证，结果证明泡沫凝胶具有覆盖面积大、火势不易复燃的优点。
　　清洁型泡沫凝胶在制备过程中不会产生氨气，且能利用泡沫的流动性和覆盖性以及凝胶的固水性和稳定性很好地发挥防灭火作用。本文的分析结果和动力学方程的建立为以后的研究提供一定的参考。

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1 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 存在的问题

1.4 研究内容和目标

1.5 技术路线

2 泡沫凝胶特点及制备

2.1 泡沫性质简介

2.2 凝胶性质简介

2.3 泡沫凝胶的特点

2.4 泡沫凝胶的制备

2.5 本章小结

3 泡沫凝胶成胶时间的影响因素研究

3.1 成胶时间的研究意义和要求

3.2 成胶时间的测定方法

3.3 影响成胶时间的因素

3.4 本章小结

4 泡沫凝胶的热稳定性研究

4.1 热稳定性的研究意义

4.2 热稳定性的测定方法

4.3 影响热稳定性的因素

4.4 本章小结

5 泡沫凝胶对煤样的封堵性和灭火性研究

5.1 泡沫凝胶封堵性能研究

5.2 泡沫凝胶防灭火性能研究

5.3 本章小结

6 结论

6.1 主要结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

作者简历

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