改性纤维增强矿用喷涂堵漏风材料界面力学性能研究
王春霞
六盘水师范学院矿业与机械工程学院,贵州 六盘水 553004
摘要：现有无机喷涂堵漏风材料易开裂形成漏风裂隙,对含有非极性基团的纤维改性并将其加入水泥基材料可有效减少漏风裂隙的产生.为探明聚丙烯(PP)纤维表面改性效果、力学性能及对喷涂材料的增强作用,采用过氧化氢和儿茶酚对纤维表面进行改性,研究了过氧化氢质量浓度为 0、5、10 g/L、改性时间为 0、6、12 h时纤维的表面形貌、Zeta电位和接触角,利用准静态和动态加载试验研究了单根纤维的应力、弹性模量,以及纤维在水泥基材料中的拉拔力、抗剪强度、拉拔能,采用堵漏风测试装置测试了含不同纤维材料的堵漏风率.结果表明:最佳改性条件为过氧化氢质量浓度 10 g/L、时间 6 h;与未改性的纤维相比,过氧化氢和儿茶酚改性后纤维的等电位点出现在 3.31～3.46 处;在最佳条件改性后纤维表面的前进接触角(θadv=58.1°)和后退接触角(θrec=34.9°)均最小;改性后单根纤维的拉伸强度峰值提高了 67%、弹性模量增加了 50%、抗剪强度提高了 310.9%、拉拔能提高了 354.2%,加入改性纤维的试样在受压后其堵漏风率为 98.5%;纤维改性机理为儿茶酚表面的自由基在过氧化氢的作用下能够发生聚合反应,产生的聚合物层增加了纤维表面的粗糙度,同时儿茶酚裂解产生羧基;纤维表面附着的含有羟基和羧基的聚合物层及其表面粗糙度的增加,共同提升了纤维的拉伸强度及其与水泥基材料界面的力学性能.
关键词：煤自燃喷涂材料堵漏风改性纤维力学性能改性机理
分类号：TD753(矿山安全与劳动保护)
资助基金：六盘水师范学院学科团队资助项目(LPSSY2023XKTD01)六盘水师范学院高层次人才科研启动资助项目(LPSSYKYJJ202413)煤炭绿色智能开采贵州省科技创新领军人才工作站资助项目(KXJZ(2024)036)
论文发表日期：2025-08-20
在线出版日期：2025-08-18（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 78-86 )
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