我国矿井火灾安全形势严峻,火灾事故多发,开展积极有效的防灭火理论和技术措施研究有巨大的现实意义。防灭火材料和工艺研究是矿井防灭火研究的重要组成部分,本论文结合气溶胶阻化防灭火技术和高分子凝胶防灭火技术的优点,探索、试验高分子聚丙烯酸钠相变溶胶和其与无机盐阻化材料的协同作用对补连塔烟煤低温氧化的抑制效果。为了说明所研究相变溶胶材料的抑制效果,论文同时以Mg Cl2、NH4H2P04传统无机盐气溶胶阻化剂作为对照实验,并以煤低温氧化过程中的一系列宏观表征参数和微观实验结果作为具体衡量指标。论文的主要研究内容具体包括:(1)聚丙烯酸钠高分子相变溶胶的技术特点及阻化机理:通过使用高压微雾技术和超声波雾化技术,将小分子量的聚丙烯酸钠溶胶和硼酸胶结剂溶液及其与无机材料的混合溶液分步雾化,然后在胶结剂超细水雾液滴的胶结作用下,实现由高压击碎状态的小分子量细水液滴溶胶到高分子量凝胶的相变,并对煤样进行阻化处理,可同时实现物理和化学阻化;(2)宏观实验参数对比分析。不同阻化材料由于对煤样物理和化学结构的改变不同,会导致煤样在低温氧化过程中的宏观特性参数出现差异。论文通过煤样物理吸附实验和程序升温实验,获取了不同阻化煤样在低温氧化过程中的物理、化学耗氧量,CO生成量实验数据,并通过数学处理、曲线拟合分析了耗氧速率、CO生成速率、临界温度、活化能等参数的差异。结果发现聚丙烯酸钠高分子相变溶胶阻化煤样与原煤样、Mg Cl2、NH4H2PO4阻化煤样相比,在同一温度下理化耗氧量、耗氧速率,CO生成量、生成速率相对更低,自燃临界温度提高最多,表观活化能相对最高,说明抑制效果相对更好。Mg Cl2无机盐阻化材料可以进一步增强该相变溶胶的抑制效果。(3)热分析。通过对TG(热重)、DSC(差示扫描量热)曲线各温度段进行对比分析,以确定煤氧化自燃过程中的特征温度参数,从而研究升温过程中不同阻化煤样的质量和放热量随温度的变化差异,结果发现聚丙烯酸钠高分子相变溶胶阻化煤样在低温阶段失重量为3.48%,相对更低,临界温度为84℃左右,相对更高,说明其阻化效果相对更好,同时与Mg Cl2阻化材料的协同作用可以进一步增强其抑制效果。分析相变溶胶材料的TG、DSC曲线可以发现,其阻化时间也更长。(4)微观结构分析。通过扫描电子显微镜和傅里叶红外光谱仪,对比分析不同阻化煤样在表面微观结构和活性基团等方面的结构差异,从根本上说明聚丙烯酸钠高分子相变溶胶及其与Mg Cl2无机盐阻化材料的协同作用对煤样低温氧化抑制效果更好的原因。在低温氧化阶段,相变溶胶以覆盖、充填等物理抑制作用为主,化学抑制作用为辅,Mg Cl2可以抑制煤分子结构中的-OH、COOH等含氧官能团,从而可以增强其抑制效果。