玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方研究

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摘要：综合分析了玻璃钢锚杆阻燃特性对煤矿生产安全具有十分重要的意义，分析一般复合材料的阻燃机理即隔离膜机理、自由基捕获机理、冷却机理。根据玻璃钢锚杆的原料的特性，选择了适当的阻燃剂进行了试验。发现氯化石蜡和三氧化二锑的添加比例为1∶3的玻璃钢锚杆具有理想的阻燃特性，从而得出了具有良好阻燃性能玻璃钢锚杆试验室配方

关键词：玻璃钢锚杆；阻燃机理；配方

玻璃钢锚杆作为一种新型的矿用产品，其主要成分是不饱和聚酯树脂，一种重要的热固性树脂。不饱和聚酯树脂具有优良的综合性能，但易燃，且燃烧时产生大量有害浓烟，同时影响锚杆的支护强度。煤矿生产是一种特殊的行业，特别是在煤巷中，由于煤本身是可燃物质，引起火灾的可能性更大，易引起瓦斯、煤尘爆炸。另外，由于井下空间有限，燃烧造成的高温缺氧及产生的烟和毒气，极亦造成工作人员窒息死亡，因此，必须从安全的角度考虑矿用产品玻璃钢锚杆的使用。

由于玻璃钢锚杆材料固有的易燃性，由此而带来的火灾隐患已成为全球关注的社会问题。现阶段主要是通过降低其易燃性，减缓其燃烧速度的方法来解决火灾隐患问题，即改进阻燃剂的功能。最近十几年来，阻燃剂技术取得了长足

的进展。各种研究单位根据阻燃机理的不同，通过实验室试验，结合经济效益等方面，选择不同的阻燃方法，采用具体不同的阻燃试剂的配比。

玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方对煤矿井下支护而言，具有很大的积极影响，可以说煤矿井下支护方式的发展有一部分依赖于玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方的好坏。我国在这方面投入了较多的时间和精力，在近几年的发展中，取得了阶段性的成果，当应用到煤矿井下支护当中时，产生了很大的积极影响。本文就玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方进行一定的研究。

一、阻燃剂的作用机理

（一）隔离膜机理

在玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方当中，阻燃剂的作用机理是一个非常重要的方面，很多的国家和地区都对这个原理进行了系统的研究，在现阶段的研究工作中，阻燃剂的作用机理已经获得了一些较为统一的机理。虽然对于玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方来说，实践更有说服力，但只有对机理进行一定的研究，才能在实践的时候，得到理想的效果。在阻燃剂的作用机理中，本文首先要阐述的就是，隔离膜机理，所谓的隔离膜机理就是在高温下，有的阻燃剂可以在聚合物表面形成一层隔离膜，隔绝了空气，从而起到阻止热传递、降低可燃性气体释放量和隔绝氧的作用，从而达到阻燃目的。

（二）自由基捕获机理

除了上述的隔离膜机理，还有一个非常重要的机理被包含在阻燃剂的作用机理中――自由基捕获机理。相对来说，自由基捕获机理具有一定的特殊性，在运用这种机理的时候，可以有效的处理玻璃钢锚杆产品的阻燃问题，而且能够有效的保证安全。自由基捕获机理的主要内容是：在聚合物燃烧过程中，大量生成的游离基促进气相燃烧反应，如能设法捕获并消灭这些游离基，切断自由基链锁反应，就可以控制燃烧，进而达到阻燃的目的。卤系阻燃剂的阻燃机理就属于此类。由此可见，自由基捕获机理虽然比较复杂，但是在应用的过程中，能够达到一个较为理想的效果，在将来的工作中，我们仍然需要对这个机理进行一定的深化和加强工作，让自由基捕获机理能够更加的完善。

（三）冷却机理

对于阻燃剂的作用机理来说，冷却机理是一个不可获取的部分，在科研人员研究的过程中，发现冷却机理有其独特的作用，在应用冷却机理的过程中，并不需要遵守太多的规则，相反的，我们可以通过较为简单的方式达到一个想要的效果。从主观的角度来说，在玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方当中，冷却机理是最实用的，也是最受科研人员青睐的。冷却机理可以在较短的时间内完成较多的工作，并且达到一个高质量的标准，为煤矿井下支护方式的发展产生了很大的积极影响。从学术的角度来说，冷却机理就是阻燃剂发生吸热脱水、相变、分解或其他吸热反应，降低聚合物表面和燃烧区域的温度，防止热降解，进而减少了可燃性气体的挥发量，最终破坏维持聚合物持续燃烧的条件，达到阻燃目的。Al（OH）3和Mg（OH）2及硼无机阻燃剂颇具代表性。由此可见，深入研究冷却机理能够对玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方的研究工作，产生较大的积极影响。

二、阻燃配方研究

（一）配方设计

对于玻璃钢锚杆阻燃机理的配方而言，在现阶段的研究中，虽然没有完全攻破，但已经取得了一定的阶段性成果，对于我国的煤矿井下支护发展而言，现今的成果能够有效的解决问题，并且随着煤矿井下支护作业的进步，我们会将玻璃钢锚杆阻燃机理的配方研究的更加透彻。经过科研人员的不懈努力，终于在阻燃配方的研究方面，获得了一定的突破，在配方设计当中，通过玻璃钢锚杆阻燃机理的研究，以及按照添加阻燃剂后不影响制品的其他性能的配方设计原则，发现锑―卤协效体系的阻燃效果最佳，设计出了以氯化石蜡和三氧化二锑为主要阻燃剂的阻燃配方。由此可见，阻燃配方并不是特别的复杂，在将来的研究工作中，相信能够研究出更加先进的配方，帮助煤矿井下支护作业安全可靠的进行。

（二）配方试验

对于玻璃钢锚杆阻燃机理的配方而言，虽然将配方的每一个元素都研究的比较彻底，但究竟能够达到怎样一个程度，还没有确切的定论，因此在接下来的工作中，需要对玻璃钢锚杆阻燃机理的配方进行一定的试验工作，这样才能收集到最详细的资料。本文认为，试验原料可以选用191树脂、三氧化二锑、过氧化苯甲酰、氯化石蜡、硬脂酸锌、三氯甲烷等。主要原因在于，这些试验原料能够比较清晰的反映出科研人员想要的效果，同时在收集数据的时候，不会因为反应速度而收集不全面。总而言之，这些原料充分符合配方试验。对于试验结果而言，本文主要通过下表进行一定的阐述，如表一：

从表一当中，我们可以非常清晰的看到，按表1 五种阻燃配比方案，发现阻燃效果比较好的为方案四与方案五，为确定最优方案制备玻璃钢杆体进行拉拔力试验。

（三）试验结论

通过试验室试验可知，氯化石蜡和三氧化二锑的添加比例为1：3 时，能起到比较好的效果，达到阻燃目的，同时它们的添加量也相对较少，节约成本。由此可见，对于玻璃钢锚杆阻燃机理的配方而言，在选择的过程中，要以节约成本为主。通过相关的试验，我们可以非常清晰的看到试验的效果，将每一种试验原料较为透彻的分析，这样在应用玻璃钢锚杆阻燃机理的配方的时候，就可以节省很多的时间，同时对玻璃钢锚杆阻燃效果也有很大的积极影响。

三、对玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方研究的分析

（一）结合具体的煤矿井下支护作业情况

对于玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方来说，研究的目的就是为了良好的服务于煤矿井下的应用，这样才能让社会在发展的过程中，获得较大的助力，从客观的角度来说，每一个地区所研究玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方的方向都不同，因此在研究工作中需要结合具体的煤矿井下作业情况，这样不仅可以让研究机理更加符合实际的情况，同时对原料试验也有很大的积极影响。在将来的工作中，要让二者形成一定的良性循环才是最好的选择。

（二）遵守国家政策

对于煤矿而言，有很多的地区在发展的过程中，没有遵守国家政策，贪图暴利，这就在主观上对玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方的研究应用工作造成了一定的消极影响，使用的产品并不符合要求，因此煤矿井下在作业的过程中，必须遵守国家政策，对相关的研究工作负责，比方说本文所讨论的玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方研究，只有这样才能对煤矿井下支护和新型支护产品的应用产生较大的积极影响。

总结：本文对玻璃钢锚杆阻燃机理及其配方研究进行了一定的讨论，得出了阻燃配方的最佳配比，为新型支护材料玻璃钢锚杆在煤矿井下支护中的应用提供了可靠的安全保证。

参考文献：

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[2]马念杰，刘洪涛，李英明，贾安立.新型玻璃钢锚杆生产关键技术[J].煤矿安全，2006（10）.

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