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。本文通過對礦井有害氣體封堵材料密封性能的測試，評價其對有害氣體的封堵能力，并基于相關(guān)試驗原理對設(shè)備VAC-V2壓差法氣體滲透儀的參數(shù)、適用范圍、試驗過程等內(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)方法通過加強礦井內(nèi)部通風(fēng)將有害氣體稀釋并及時排出井外，但卻易導(dǎo)致瓦斯等寶貴資源的浪費，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，且減輕對環(huán)境的污染。

　　封堵材料對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，本文針對性的介紹了一種測試封堵材料對氣體密封性能的試驗方法。

2、試驗樣品

　　本次試驗以一種高分子材料制成的封堵材料為試驗樣品。

3、試驗依據(jù)

　　封堵材料對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。本次試驗采用壓差法原理測試樣品的二氧化碳透過量，試驗過程依據(jù)GB/T 1038-2000《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法 壓差法》。

4、試驗設(shè)備

　　本文采用VAC-V2壓差法氣體滲透儀為試驗設(shè)備測試樣品的二氧化碳透過量，該設(shè)備由濟南蘭光機電技術(shù)有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)。

4.1 試驗原理

　　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現(xiàn)測試氣體的滲透過程及滲透性能相關(guān)參數(shù)的測試。密封裝夾在測試腔中的試樣將測試腔分成上、下兩個腔，上腔中充入一定壓力的試驗氣體，下腔通過抽真空形成低壓環(huán)境，試驗氣體從上腔滲透過試樣進入下腔，當(dāng)氣體在試樣兩側(cè)達(dá)到滲透平衡時，根據(jù)所測得的低壓側(cè)氣體壓力隨滲透時間的變化情況計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)、擴散系數(shù)的測試。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試。

　　(3) 本設(shè)備適用于多種氣體的透過率測試，如二氧化碳、氧氣、氮氣、氦氣、空氣等。

　　(4) 本設(shè)備可滿足多項國家和標(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條件下的檢測需求；有三個*獨立的試驗腔，可同時測試三種相同或不同的試樣；可進行任意溫度下的數(shù)據(jù)擬合，輕松獲得測試條件下的試驗結(jié)果；經(jīng)過改制，本設(shè)備還可支持有毒氣體、易燃易爆氣體的測試；提供標(biāo)準(zhǔn)膜進行快速校準(zhǔn)，保證檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和通用性；支持Lystem^TM實驗室數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)，統(tǒng)一管理試驗結(jié)果和檢測報告。

5、試驗過程

　　(1) 從已制備好的樣品上裁取直徑為97 mm的試樣3片。

　　(2) 在試驗設(shè)備三個測試腔的測試區(qū)域外沿均勻涂抹一層薄薄的真空油脂，然后在測試區(qū)域依次放置濾紙、試樣，輕輕按壓試樣與測試腔接觸處，排除氣泡。合上測試腔上蓋，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、試驗溫度、濕度、試驗?zāi)Ｊ降葏?shù)信息，打開真空泵，點擊開始試驗，試驗開始。

　　(4) 設(shè)備按照設(shè)定的參數(shù)進行試驗，待試驗結(jié)束后，顯示測試結(jié)果。

6、試驗結(jié)果

　　取3個試樣測試結(jié)果的算術(shù)平均值為樣品的氣體透過量，本次試驗所測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)評價了封堵材料樣品對二氧化碳?xì)怏w的密封性能，試驗過程簡單，設(shè)備易于操作，人為因素對試驗結(jié)果干擾小，智能化程度高，試驗結(jié)果精準(zhǔn)可靠，能夠真實的反映出所測試材料的氣體密封性能。本文的試驗條件為23℃、0%RH，礦井下的溫度較高，濕度較大，若要測試封堵材料在實際應(yīng)用環(huán)境下的氣體密封性能，可通過設(shè)置試驗的溫度、濕度條件實現(xiàn)，另外，本設(shè)備還可滿足封堵材料對其他氣體密封性能的測試。濟南蘭光機電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)從事包裝檢測設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)與包裝檢測服務(wù)的高新(分隔符)技術(shù)企業(yè)，現(xiàn)有設(shè)備可測試塑料包裝各項性能的測試，了解相關(guān)檢測設(shè)備及檢測服務(wù)信息，可登陸濟南蘭光公司網(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)單位增進技術(shù)溝通與合作。