摘要：有害氣體是礦井安全的潛在威脅因素，相應(yīng)封堵材料的應(yīng)用是有效降低礦井中有害氣體濃度的方法之一。本文通過對(duì)礦井有害氣體封堵材料密封性能的測(cè)試，評(píng)價(jià)其對(duì)有害氣體的封堵能力，并基于相關(guān)試驗(yàn)原理對(duì)設(shè)備VAC-V2壓差法氣體滲透儀的參數(shù)、適用范圍、試驗(yàn)過程等內(nèi)容的介紹，為相關(guān)高分子材料的研究及應(yīng)用提供參考。
關(guān)鍵詞：礦井，有害氣體，封堵材料，密封性能，氣密性，氣體滲透性能，氣體透過量，壓差法氣體滲透儀
1、意義
由于地下環(huán)境封閉，在礦井開拓建設(shè)及資源開采過程中，常會(huì)遇到有害氣體涌出的問題，若處理不當(dāng)容易引發(fā)重大安全事故，如人員窒息，瓦斯爆炸等。因此，將礦井中有害氣體濃度控制在安全水平可有效避免安全事故的發(fā)生。傳統(tǒng)方法通過加強(qiáng)礦井內(nèi)部通風(fēng)將有害氣體稀釋并及時(shí)排出井外，但卻易導(dǎo)致瓦斯等寶貴資源的浪費(fèi)，且給環(huán)境帶來嚴(yán)重污染。新興的壁面封堵技術(shù)可將有害氣體封堵在壁面中，既降低有害氣體滲出量，又可控制礦井中有害氣體濃度，有利于瓦斯等氣體資源的開發(fā)利用，且減輕對(duì)環(huán)境的污染。
封堵材料對(duì)有害氣體的密封性是影響該技術(shù)能否達(dá)到預(yù)期效果的關(guān)鍵因素，本文針對(duì)性的介紹了一種測(cè)試封堵材料對(duì)氣體密封性能的試驗(yàn)方法。
2、試驗(yàn)樣品
本次試驗(yàn)以一種高分子材料制成的封堵材料為試驗(yàn)樣品。
3、試驗(yàn)依據(jù)
封堵材料對(duì)有害氣體的密封性能是指封堵材料防止有害氣體向外滲透的能力，可用氣體透過量表示。本次試驗(yàn)采用壓差法原理測(cè)試樣品的二氧化碳透過量，試驗(yàn)過程依據(jù)GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗(yàn)方法 壓差法》。
4、試驗(yàn)設(shè)備
本文采用VAC-V2壓差法氣體滲透儀為試驗(yàn)設(shè)備測(cè)試樣品的二氧化碳透過量，該設(shè)備由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。
4.1 試驗(yàn)原理
壓差法設(shè)備是通過試樣兩側(cè)的壓力差及滲透氣體的壓力變化情況實(shí)現(xiàn)測(cè)試氣體的滲透過程及滲透性能相關(guān)參數(shù)的測(cè)試。密封裝夾在測(cè)試腔中的試樣將測(cè)試腔分成上、下兩個(gè)腔，上腔中充入一定壓力的試驗(yàn)氣體，下腔通過抽真空形成低壓環(huán)境，試驗(yàn)氣體從上腔滲透過試樣進(jìn)入下腔，當(dāng)氣體在試樣兩側(cè)達(dá)到滲透平衡時(shí)，根據(jù)所測(cè)得的低壓側(cè)氣體壓力隨滲透時(shí)間的變化情況計(jì)算氣體透過量等滲透性能參數(shù)。
圖1 VAC-V2壓差法氣體滲透儀
4.2 適用范圍
(1) 本設(shè)備專業(yè)用于多種薄膜、片材試樣在各種溫度下的氣體透過率、滲透系數(shù)、溶解度系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)試。包括各種塑料薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜等膜狀材料以及各種工程塑料、橡膠、建材等片狀材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。
(2) 本設(shè)備還可擴(kuò)展到航空航天用材料、紙及紙板、漆膜、玻纖布、玻纖紙、化妝品軟管片材、各種橡膠片材等材料的透氣性測(cè)試。
(3) 本設(shè)備適用于多種氣體的透過率測(cè)試，如二氧化碳、氧氣、氮?dú)狻⒑狻⒖諝獾取?/span>
(4) 本設(shè)備可滿足多項(xiàng)國家和標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 1038、ISO 15105-1、ISO 2556、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。
4.3設(shè)備參數(shù)
測(cè)試范圍0.05 ~ 50,000 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，真空分辨率可達(dá)到0.1 Pa；控溫范圍為5 ~ 95 ℃，控溫精度為±0.1 ℃；控濕范圍為0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH，控濕精度為±1%RH，可滿足客戶不同試驗(yàn)條件下的檢測(cè)需求；有三個(gè)*獨(dú)立的試驗(yàn)腔，可同時(shí)測(cè)試三種相同或不同的試樣；可進(jìn)行任意溫度下的數(shù)據(jù)擬合，輕松獲得測(cè)試條件下的試驗(yàn)結(jié)果；經(jīng)過改制，本設(shè)備還可支持有毒氣體、易燃易爆氣體的測(cè)試；提供標(biāo)準(zhǔn)膜進(jìn)行快速校準(zhǔn)，保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性；支持LystemTM實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗(yàn)結(jié)果和檢測(cè)報(bào)告。
5、試驗(yàn)過程
(1) 從已制備好的樣品上裁取直徑為97 mm的試樣3片。
(2) 在試驗(yàn)設(shè)備三個(gè)測(cè)試腔的測(cè)試區(qū)域外沿均勻涂抹一層薄薄的真空油脂，然后在測(cè)試區(qū)域依次放置濾紙、試樣，輕輕按壓試樣與測(cè)試腔接觸處，排除氣泡。合上測(cè)試腔上蓋，并擰緊。
(3) 設(shè)備連接二氧化碳?xì)庠矗诳刂栖浖显O(shè)置試樣名稱、試驗(yàn)溫度、濕度、試驗(yàn)?zāi)Ｊ降葏?shù)信息，打開真空泵，點(diǎn)擊開始試驗(yàn)，試驗(yàn)開始。
(4) 設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，待試驗(yàn)結(jié)束后，顯示測(cè)試結(jié)果。
6、試驗(yàn)結(jié)果
取3個(gè)試樣測(cè)試結(jié)果的算術(shù)平均值為樣品的氣體透過量，本次試驗(yàn)所測(cè)得封堵材料的二氧化碳透過量為651.345 cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
7、結(jié)論
氣體密封性能是封堵材料的關(guān)鍵性能指標(biāo)之一，良好的氣體密封性能夠顯著降低有害氣體向礦井中的滲出量，提高礦井建設(shè)及生產(chǎn)的安全性與環(huán)保性。本文利用二氧化碳透過量指標(biāo)評(píng)價(jià)了封堵材料樣品對(duì)二氧化碳?xì)怏w的密封性能，試驗(yàn)過程簡(jiǎn)單，設(shè)備易于操作，人為因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果干擾小，智能化程度高，試驗(yàn)結(jié)果精準(zhǔn)可靠，能夠真實(shí)的反映出所測(cè)試材料的氣體密封性能。本文的試驗(yàn)條件為23℃、0%RH，礦井下的溫度較高，濕度較大，若要測(cè)試封堵材料在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下的氣體密封性能，可通過設(shè)置試驗(yàn)的溫度、濕度條件實(shí)現(xiàn)，另外，本設(shè)備還可滿足封堵材料對(duì)其他氣體密封性能的測(cè)試。濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測(cè)設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測(cè)服務(wù)的高新(分隔符)技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)有設(shè)備可測(cè)試塑料包裝各項(xiàng)性能的測(cè)試，了解相關(guān)檢測(cè)設(shè)備及檢測(cè)服務(wù)信息，可登陸濟(jì)南蘭光公司網(wǎng)站查看或致電咨詢。愈了解，愈信任！Labthink蘭光期待與行業(yè)中的企事業(yè)單位增進(jìn)技術(shù)溝通與合作。
