矿井有害气体封堵材料的密封性能的测试方法

　　摘要：有害气体是矿井安全的潜在威胁因素，相应封堵材料的应用是有效降低矿井中有害气体浓度的方法之一。本文通过对矿井有害气体封堵材料密封性能的测试，评价其对有害气体的封堵能力，并基于相关试验原理对设备VAC-V2压差法气体渗透仪的参数、适用范围、试验过程等内容的介绍，为相关高分子材料的研究及应用提供参考。
　　关键词：矿井，有害气体，封堵材料，密封性能，气密性，气体渗透性能，气体透过量，压差法气体渗透仪

1、意义
　　由于地下环境封闭，在矿井开拓建设及资源开采过程中，常会遇到有害气体涌出的问题，若处理不当容易引发重大安全事故，如人员窒息，瓦斯爆炸等。因此，将矿井中有害气体浓度控制在安全水平可有效避免安全事故的发生。传统方法通过加强矿井内部通风将有害气体稀释并及时排出井外，但却易导致瓦斯等宝贵资源的浪费，且给环境带来严重污染。新兴的壁面封堵技术可将有害气体封堵在壁面中，既降低有害气体渗出量，又可控制矿井中有害气体浓度，有利于瓦斯等气体资源的开发利用，且减轻对环境的污染。
　　封堵材料对有害气体的密封性是影响该技术能否达到预期效果的关键因素，本文针对性的介绍了一种测试封堵材料对气体密封性能的试验方法。
2、试验样品
　　本次试验以一种高分子材料制成的封堵材料为试验样品。
3、试验依据
　　封堵材料对有害气体的密封性能是指封堵材料防止有害气体向外渗透的能力，可用气体透过量表示。本次试验采用压差法原理测试样品的二氧化碳透过量，试验过程依据GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片气体透过性试验方法 压差法》。
4、试验设备
　　本文采用VAC-V2压差法气体渗透仪为试验设备测试样品的二氧化碳透过量，该设备由济南兰光机电技术有限公司自主研发生产。
4.1 试验原理
　　压差法设备是通过试样两侧的压力差及渗透气体的压力变化情况实现测试气体的渗透过程及渗透性能相关参数的测试。密封装夹在测试腔中的试样将测试腔分成上、下两个腔，上腔中充入一定压力的试验气体，下腔通过抽真空形成低压环境，试验气体从上腔渗透过试样进入下腔，当气体在试样两侧达到渗透平衡时，根据所测得的低压侧气体压力随渗透时间的变化情况计算气体透过量等渗透性能参数。 4.2 适用范围
　　(1) 本设备*用于多种薄膜、片材试样在各种温度下的气体透过率、渗透系数、溶解度系数、扩散系数的测试。包括各种塑料薄膜、纸塑复合膜、共挤膜、镀铝膜、铝箔、铝箔复合膜等膜状材料以及各种工程塑料、橡胶、建材等片状材料，如PP片材、PVC片材、PVDC片材。
　　(2) 本设备还可扩展到航空航天用材料、纸及纸板、漆膜、玻纤布、玻纤纸、化妆品软管片材、各种橡胶片材等材料的透气性测试。
　　(3) 本设备适用于多种气体的透过率测试，如二氧化碳、氧气、氮气、氦气、空气等。
　　(4) 本设备可满足多项国家和国际标准，如GB/T 1038、ISO 15105-1、ISO 2556、ASTM D1434、JIS K7126-1、YBB00082003等。
4.3设备参数
　　测试范围0.05 ~ 50,000 cm3/(m2·24h·0.1MPa)，真空分辨率可达到0.1 Pa；控温范围为5 ~ 95 ℃，控温精度为±0.1 ℃；控湿范围为0%RH、2%RH ~ 98.5%RH、100%RH，控湿精度为±1%RH，可满足客户不同试验条件下的检测需求；有三个完全独立的试验腔，可同时测试三种相同或不同的试样；可进行任意温度下的数据拟合，轻松获得极端测试条件下的试验结果；经过改制，本设备还可支持有毒气体、易燃易爆气体的测试；提供标准膜进行快速校准，保证检测数据的准确性和通用性；支持LystemTM实验室数据共享系统，统一管理试验结果和检测报告。
5、试验过程
　　(1) 从已制备好的样品上裁取直径为97 mm的试样3片。
　　(2) 在试验设备三个测试腔的测试区域外沿均匀涂抹一层薄薄的真空油脂，然后在测试区域依次放置滤纸、试样，轻轻按压试样与测试腔接触处，排除气泡。合上测试腔上盖，并拧紧。
　　(3) 设备连接二氧化碳气源，在控制软件上设置试样名称、试验温度、湿度、试验模式等参数信息，打开真空泵，点击开始试验，试验开始。
　　(4) 设备按照设定的参数进行试验，待试验结束后，显示测试结果。
6、试验结果
　　取3个试样测试结果的算术平均值为样品的气体透过量，本次试验所测得封堵材料的二氧化碳透过量为651.345 cm3/(m2·24h·0.1MPa)。
7、结论
　　气体密封性能是封堵材料的关键性能指标之一，良好的气体密封性能够显著降低有害气体向矿井中的渗出量，提高矿井建设及生产的安全性与环保性。本文利用二氧化碳透过量指标评价了封堵材料样品对二氧化碳气体的密封性能，试验过程简单，设备易于操作，人为因素对试验结果干扰小，智能化程度高，试验结果精准可靠，能够真实的反映出所测试材料的气体密封性能。本文的试验条件为23℃、0%RH，矿井下的温度较高，湿度较大，若要测试封堵材料在实际应用环境下的气体密封性能，可通过设置试验的温度、湿度条件实现，另外，本设备还可满足封堵材料对其他气体密封性能的测试。济南兰光机电技术有限公司是一家*从事包装检测设备研发生产与包装检测服务的高新技术企业，现有设备可测试塑料包装各项性能的测试，了解相关检测设备及检测服务信息，可登陆济南兰光公司网站www.labthink.com查看或致电0531-85068566咨询。愈了解，愈信任！Labthink兰光期待与行业中的企事业单位增进技术沟通与合作。