煤矿开采安全防护用聚氨酯注浆材料试验研究

刘清晨，刘昌坤，周克清

(中国地质大学(武汉)工程学院，湖北 武汉 430074)

随着煤炭资源开采力度的加大，采煤条件变得更加复杂，开采环境不断恶化。在煤矿开采过程中，突水、动压增大下冒顶、破碎松散围岩区塌方、粉尘、瓦斯爆炸等灾害，一直威胁着煤矿安全生产和井下施工人员的安全。注浆加固技术是保障煤矿安全的一项重要技术，可以有效地改善煤岩体的稳定性和密封性能，提高煤矿开采环境的安全性。与其他化学注浆材料相比，聚氨酯注浆材料具有黏度小、固化时间可控、施工方便、二次渗透、力学性能优良等优点。然而，聚氨酯注浆材料在实际应用中仍存在许多安全问题，如反应温度高、导热性能差、阻燃性能差、抗静电性能不足等，极大地限制了聚氨酯注浆材料在煤矿井下的应用。

石墨烯结构独特，具有优异的性能，如高电导率、高导热率、出色的热稳定性、优异的分子阻隔能力和机械性能等。聚苯胺由于其价格合理、合成方法简便、化学性质稳定、电导率优异而成为研究最多的导电聚合物，已被广泛用于聚合物导电、导热、阻燃，防腐涂料，超级电容器和生物医学等领域。

已有的研究表明，通过静电相互作用，聚苯胺可以与带负电荷的石墨烯结合，且其表面的胺和亚胺基等基团可以与聚合物基质形成相互作用力，提高石墨烯在基体中的分散性，同时将石墨烯与聚苯胺复合之后可以产生协同效应，表现出更加优异的导热、导电和阻燃等性能。Yuan等通过在石墨烯平面上原位聚合苯胺单体，制备了由还原氧化石墨烯(rGO)和聚苯胺(PANI)链组成的导电网络，并用于改善乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的导电性能，尽管EVA是绝缘体，但该复合材料在较低的填充量下仍具有良好的导电性，与纯EVA聚合物相比，填充有4.0

wt

%(质量分数)rGO和8.0

wt

% PANI的复合材料的电导率从1.2×10S/cm增加到1.07×10S/cm，此外该复合材料的热稳定性也明显提高。

为了解决聚氨酯注浆材料在煤矿开采安全防护应用时存在的缺陷，提高聚氨酯注浆复合材料的综合性能，充分发挥石墨烯和聚苯胺的作用，本文利用原位化学氧化聚合法制备了石墨烯/聚苯胺(rGO/PANIf)纳米杂化物，通过FTIR、XRD、TEM、TG等分析方法对纳米填料的微观结构与形貌进行表征，并将rGO、PANIf、rGO/PANIf分别作为填料制备聚氨酯注浆复合材料，研究了不同填料及不同添加份量的填料对聚氨酯注浆复合材料热稳定性、阻燃性能、导热性能和抗静电性能的影响。

1 材料与方法

1.1 主要原料

聚醚多元醇(MN-500),广州文龙化工有限公司；多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)，陶氏化学公司；硅烷偶联剂(KH-550)，上海源叶生物科技有限公司；苯胺(An)、过硫酸铵(APS)、二月桂酸二丁基锡(CHOSn)、石墨(C)、乙醇(CHOH)、硝酸钠(NaNO)、高锰酸钾(KMnO)、浓硫酸(HSO)、浓盐酸(HCl)，国药集团化学试剂有限公司；蒸馏水(HO)，自制。

1.2 氧化石墨烯(GO)的制备

1.3 还原氧化石墨烯(rGO)的制备

先将1.0 g GO粉末分散于1 000 mL水溶液中，超声搅拌30 min；然后向GO水溶液中加入一定量氨水，调节其pH值在10～11之间;最后移入三颈烧瓶中，升温至90℃，滴加1.0 g水合肼，反应90 min后过滤，用甲醇和水洗涤多次，在真空冷冻干燥机中冻干，即得到还原氧化石墨烯(rGO)粉末。

1.4 纤维状聚苯胺(PANIf)的制备

先称取0.032 mol苯胺(An)溶于100 mL HCl(1.0 mol/L)溶液中，磁力搅拌30 min，使其混合均匀；然后称取0.008 mol过硫酸铵(APS)溶于100 mL HCl(1.0 mol/L)溶液中，磁力搅拌30 min，使其充分溶解，并将APS溶液快速倒入An溶液中，室温搅拌12 h；最后用去离子水和无水乙醇抽滤、洗涤多次，直至上清液变为无色，在真空冷冻干燥机中冻干，得到纤维状聚苯胺(PANIf)粉末。

1.5 石墨烯/聚苯胺(rGO/PANIf)纳米杂化物的制备

先称取0.032 mol苯胺(An)和一定质量的GO粉末(GO与An的质量比为1∶10)，加入到100 mL HCl(1.0 mol/L)溶液中，超声搅拌1 h，再称取0.008 mol过硫酸铵(APS)溶于100 mL HCl(1.0 mol/L)溶液中，磁力搅拌30 min，并将APS溶液快速倒入到GO和An混合溶液中，室温搅拌12 h；然后将反应后的溶液先后用去离子水、无水乙醇洗涤抽滤，直至滤液变为无色，得到蓝黑色产物；最后将产物溶于100 mL去离子水，加入水热反应釜中，180 ℃反应12 h，反应结束后抽滤、洗涤，在真空冷冻干燥机中冻干，得到石墨烯/聚苯胺(rGO/PANIf)纳米杂化物粉末。

图1为rGO/PANIf纳米杂化物的合成示意图。

图1 石墨烯/聚苯胺(rGO/PANIf)纳米杂化物的合成示意图Fig.1 Synthetic route of rGO/PANIf hybrids

1.6 聚氨酯注浆复合材料的制备

聚氨酯(PU)双组分之间的充分反应是保证聚氨酯具有较高强度的前提，因此本研究将聚氨酯双组分中的—NCO和—OH的比值设定为1∶1。聚氨酯注浆复合材料中纳米填料的添加量分别为1

wt

%、3

wt

%、5

wt

%(质量分数)，聚氨酯注浆复合材料的制备步骤如下：先将一定比例的聚醚多元醇倒入装有纳米填料的一次性杯子中，并加入适量的二月桂酸二丁基锡催化剂，超声快速搅拌2 h，再将添加有纳米填料的聚醚多元醇放入真空干燥箱中，除去填料和聚醚多元醇混合之后产生的气泡，此步骤合成的材料作为A组分；然后将一定比例的异氰酸酯倒入另一个烧杯中，放入真空干燥箱中除去气泡，将其作为B组分；最后将A组分和B组分混合，快速搅拌，混合后的浆液迅速倒入模具中并在室温固化72 h，脱模之后，将聚氨酯注浆复合材料制备成不同尺寸且符合各项测试标准的样品用于分析测试。

1.7 纳米填料和聚氨酯注浆复合材料的表征测试

利用美国Nicolet 6700傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪测试分析纳米填料的红外光谱；利用德国Bruker AXS D8-Focus旋转阳极X射线衍射(XRD)仪测试分析纳米填料的X射线衍射光谱；利用美国 FEI Tecnai G2 F30 S-TWIN的透射电子显微镜(TEM)观察纳米填料的微观形貌；利用美国TA Q600热重分析(TGA)仪测试分析纳米填料和聚氨酯注浆复合材料的热稳定性；利用TC3000E型导热系数仪测试聚氨酯注浆复合材料的导热系数；利用ZC-36电阻计测试分析聚氨酯注浆复合材料的体积电阻；利用中国苏州泰思泰克检测仪器科技有限公司生产的TTech-GBT16172型锥形量热仪测试分析聚氨酯注浆复合材料的燃烧性能。

2 结果与讨论

2.1 纳米填料的X射线衍射光谱分析

纳米填料rGO、PANIf、rGO/PANIf的XRD谱图，见图2。

图2 纳米填料rGO、PANIf、rGO/PANIf的XRD谱图Fig.2 XRD patterns of nano-fillers rGO,PANIf, and rGO/PANIf

由图2可见：对于rGO，在2

θ

为23.75°处出现了特征衍射峰，对应于石墨烯材料的(002)晶面，对应的层间距为0.37 nm；对于PANIf，在2

θ

分别为9°、15°、20.5°、25.1°处出现了明显的特征衍射峰，分别对应的是PANIf的(001)、(011)、(020)、(200)晶面，表明聚苯胺的成功合成；对于rGO/PANIf，在2

θ

分别为20.5°、25.2°处出现了PANIf的特征衍射峰，对应于聚苯胺的(020)、(200)晶面，说明rGO/PANIf杂化物的成功制备。

2.2 纳米填料的红外光谱分析

纳米填料rGO、PANIf、rGO/PANIf的FTIR谱图，见图3。

图3 纳米填料rGO、PANIf、rGO/PANIf的FTIR谱图Fig.3 FTIR spectra of nano-fillers rGO,PANIf and rGO/PANIf

由图3可见：rGO在1 635 cm出现了C=C的伸缩振动峰，在1 059 cm出现了C—OH弯曲振动峰;PANIf在3 444 cm、1 604 cm、1 512 cm、1 417 cm、1 307 cm、1 119 cm、809 cm和667 cm处出现了较强的吸收峰，分别对应于N—H伸缩振动峰、醌环结构和苯环结构中的C=C伸缩振动峰、C—N伸缩振动峰、醌环结构中的Q=N(Q代表醌环)伸缩振动峰、C—H伸缩振动峰、C—H弯曲振动吸收峰、N—H弯曲振动峰，表明PANIf的成功制备；rGO/PANIf的FTIR谱图与PANIf相似，PANIf的主要吸收峰均在rGO/PANIf杂化物中出现，但是PANIf分子链上醌环结构和苯环结构中的C=C吸收峰发生了蓝移，分别移至1 597 cm和1 502 cm处；在rGO/PANIf的FTIR谱图中，具有碳环骨架振动峰和PANIf的特征吸收峰，进一步表明rGO/PANIf杂化物的成功合成。

2.3 纳米填料的微观形貌分析

纳米填料rGO、PANIf、rGO/PANIf的TEM图像，见图4。

图4 纳米填料rGO、PANIf、rGO/PANIf的TEM图像Fig.4 TEM images of nano-fillers rGO,PANIf, rGO/PANIf

由图4可见：rGO呈片状，且具有大量卷曲和裙皱结构[见图4(a)]，主要是由于rGO具有非常高的比表面能所致；制备的聚苯胺呈均匀分散的纤维状[见图4(b)]；纤维状的聚苯胺附着在rGO表面[见图4(c)、(d)]，表明rGO/PANIf杂化物的成功制备。

2.4 纳米填料的热稳定性分析

通过热重分析(TGA)研究了纳米填料的热降解行为，从而进一步证明纳米填料的成功制备。纳米填料rGO、PANIf、rGO/PANIf的TGA曲线，见图5。

图5 纳米填料rGO、PANIf、rGO/PANIf的热重分析(TGA)曲线Fig.5 TGA curves of nano-fillers rGO,PANIf and rGO/PANIf

由图5可见，rGO的质量损失过程很缓慢，800℃时炭残留率仍高达74.2%；PANIf在100℃左右会出现轻微的质量降低，主要是由于水分的损失，400℃至700℃之间的质量损失主要归结于PANIf主链的降解；rGO/PANIf的热降解行为与PANIf相似，800℃时rGO/PANIf和PANIf样品的炭残留率分别为51.1%和37.2%。通常用质量损失为5

wt

%时对应的温度(

T

)和热分解速率达到最大值时对应的温度(

T

)来评估材料的热稳定性，由图5可见，rGO/PANIf的

T

、

T

和炭残留率均高于PANIf，主要是由于热解温度下rGO的炭残留率明显高于PANIf，rGO的引入使得rGO/PANIf的热稳定性好于PANIf，进一步说明rGO/PANIf杂化物的成功制备。

2.5 聚氨酯注浆复合材料的导热性能分析

聚氨酯注浆复合材料rGO-PU、PANIf-PU、rGO/PANIf-PU的导热系数，见表1。

表1 聚氨酯注浆复合材料rGO-PU、PANIf-PU、rGO/PANIf-PU的导热系数Table 1 Thermal conductivity of rGO-PU,PANIf-PU and rGO/PANIf-PU composites

由表1可知：随着纳米填料rGO和PANIf添加量的增加，聚氨酯注浆复合材料的导热系数不断升高；当rGO和PANIf的添加量均为5

wt

%时，rGO-PU和PANIf-PU的导热系数分别为0.234 1 W/(m·K)和0.247 2 W/(m·K)，较纯聚氨酯注浆材料的导热系数分别提高了8.4%和14.5%；与单纯添加rGO或PANIf相比较，添加rGO/PANIf杂化物的注浆复合材料的导热系数更高，当rGO/PANIf杂化物的添加量为5

wt

%时，rGO/PANIf-PU的导热系数为0.257 7 W/(m·K)，较纯聚氨酯注浆材料导热系数提高了19.4%。分析原因主要归结于以下几点：石墨烯表面的纤维状聚苯胺可以有效地抑制石墨烯在注浆材料中堆砌，减小导热过程中声子的散射，提高聚氨酯注浆复合材料的导热性能；聚苯胺纤维与分散良好的石墨烯纳米片层在聚氨酯基体中形成了良好的导热网络；纤维状聚苯胺分子链上的胺基可以与聚氨酯中的—NCO发生反应，提高了纳米填料与聚氨酯注浆材料的界面相互作用，降低了纳米填料与聚氨酯基体的界面热阻。以上研究表明，rGO/PANIf杂化物的加入可以有效提高聚氨酯注浆复合材料的导热性能。

2.6 聚氨酯注浆复合材料的抗静电性能分析

聚氨酯注浆复合材料rGO-PU、PANIf-PU、rGO/PANIf-PU的体积电阻，见表2。

表2 聚氨酯注浆复合材料rGO-PU、PANIf-PU、rGO/PANIf-PU的体积电阻Table 2 Volume resistance of polyurethance grouting com- posites rGO-PU,PANIf-PU and rGO/PANIf-PU

由表2可知，加入纳米填料rGO、PANIf和rGO/PANIf之后，聚氨酯注浆复合材料的体积电阻均有一定程度的下降。随着纳米填料rGO和PANIf添加量的增加，聚氨酯注浆复合材料的体积电阻不断下降，当rGO和PANIf的添加量均为5

wt

%时，聚氨酯注浆复合材料的体积电阻分别由8.0×10Ω降低到4.2×10Ω和2.5×10Ω，这主要是因为rGO和纤维状聚苯胺均具有大的长径比和高导电率，在聚合物基体中容易形成导电网络；相对于只添加rGO或PANIf，添加相同含量的rGO/PANIf杂化物后，聚氨酯注浆复合材料的体积电阻进一步降低，说明rGO和PANIf可以协同改善聚氨酯注浆复合材料的导电性，提高其抗静电性能，这主要是因为纤维状的聚苯胺在rGO表面聚合，改善了rGO的分散性，分散更加均匀的rGO纳米片层和PANIf纤维在聚合物中形成更完善的导电网络，同时PANIf的胺基可以与聚氨酯中的—NCO反应，从而改善rGO/PANIf与聚氨酯基体之间的界面相互作用，降低了rGO/PANIf与聚氨酯基体之间的界面电阻，在聚氨酯基体和表面形成导电通道，改善聚氨酯注浆复合材料的抗静电性能，从而减少聚氨酯注浆复合材料在使用过程中由于电荷积累导致的矿井灾害，有利于提高煤矿生产的安全性。

2.7 聚氨酯注浆复合材料的热稳定性分析

通过热重分析仪研究了纯聚氨酯注浆材料(PU)和聚氨酯注浆复合材料(rGO-PU、PANIf-PU、rGO/PANIf-PU)在氮气气氛下的热降解行为，其热重分析(TGA)曲线和微商热重(DTG)曲线见图6，热降解数据汇总于表3。将质量损失为10

wt

%时所对应的温度

T

作为初始降解温度，

T

为热分解速率达到最大值对应的温度，可以由DTG曲线获得。

图6 纯聚氨酯注浆材料和聚氨酯注浆复合材料的TGA和DTG曲线Fig.6 TGA and DTG curves of pure polyurethance grouting material and polyrethance grouting composites

由图6可见，所有聚氨酯注浆复合材料(rGO-PU、PANIf-PU、rGO/PANIf-PU)的热降解过程相似，主要包括两个阶段：第一个阶段主要是高分子链段断裂加剧，氨基甲酸酯分解，基体中脲基开始断裂；第二个阶段主要是由于聚氨酯分子链中硬段和软段部分断裂并降解所造成的。由表3中数据可知，聚氨酯注浆复合材料的

T

和

T

与纯聚氨酯注浆材料相比均有不同程度的升高，表明rGO、PANIf和rGO/PANIf纳米填料的加入有助于延缓聚氨酯注浆复合材料的热降解。添加5

wt

% rGO的聚氨酯注浆复合材料的

T

和

T

的升高主要是因为rGO纳米片层的物理屏障作用，可以有效防止挥发性降解产物的逸出和热传导；含有5

wt

% PANIf的聚氨酯注浆复合材料的

T

和

T

的升高主要是因为PANIf热降解产生了气态产物，例如CO、NO和HO，以及汽化的掺杂剂分子或掺杂剂的降解产物，可以捕获参与聚合物燃烧过程的自由基，延缓聚氨酯注浆复合材料的热降解。此外，由表3还可知，5

wt

% rGO/PANIf-PU的

T

和

T

大于5

wt

% rGO-PU和5

wt

% PANIf-PU，添加rGO/PANIf的聚氨酯注浆复合材料的

T

和

T

均高于纯聚氨酯注浆材料；与纯聚氨酯注浆材料相比，添加5

wt

% rGO/PANIf后，聚氨酯注浆复合材料的

T

提高了25℃，同时炭残留率明显提高，说明rGO/PANIf杂化物的加入可以有效改善聚氨酯注浆复合材料的热稳定性。此外，DTG曲线(见图6)显示了5

wt

% rGO/PANIf-PU的最大质量损失速率是最低的，表明rGO/PANIf杂化物和形成的致密炭层可以抑制热降解过程中的质量损失和挥发性产物的释放。

表3 纯聚氨酯注浆材料和聚氨酯注浆复合材料的热重分析相关数据Table 3 Thermogravimetric analysis data of pure polyure- thance grouting material and polyurethance grouting composites

2.8 聚氨酯注浆复合材料的阻燃性能分析

采用锥形量热仪模拟材料在真实火灾中的燃烧情况，通过一些参数来表征其燃烧行为。聚氨酯注浆复合材料的热释放速率(HRR)和总热释放量(THR)曲线见图7，一些其他的重要参数如引燃时间(TTI)、热释放速率峰值(PHRR)、达到热释放速率峰值的时间(

T

)、总热释放量(THR)和火灾增长指数(FIGRA)均列于表4。

图7 纯聚氨注浆材料和聚氨酯注浆复合材料的HRR和THR曲线Fig.7 HRR and THR curves of pure polyurethance grouting material and polyurethance grouting composites

由图7和表4可以看出：

表4 纯聚氨酯注浆材料和聚氨酯注浆复合材料的锥形量热分析相关数据Table 4 Cone calorimetric analyse data of polyurethance grouting materials and polyurethance grouting composites

(1) 随着rGO/PANIf添加量的增加，聚氨酯注浆复合材料的引燃时间(TTI)逐渐变短，其中1

wt

% rGO/PANIf-PU(55 s)和3

wt

% rGO/PANIf-PU(51 s)的TTI值均高于纯聚氨酯注浆材料(39 s)，表明适量rGO/PANIf的加入可以延长聚氨酯注浆材料的点燃时间，抑制材料的燃烧进程；但5

wt

% rGO/PANIf-PU(37 s)的TTI值略低于纯聚氨酯注浆材料(39 s)，可能是由于rGO/PANIf在聚合物的燃烧过程中导热作用大于阻碍热量传递作用，使聚合物材料的吸热性增强所致。(2) 总热释放量(THR)值越大，证明燃烧过程中热释放量越多，则危险性越大。随着rGO/PANIf添加量的增加，聚氨酯注浆复合材料的THR值不断下降，且均低于纯聚氨酯注浆材料；5

wt

% rGO/PANIf-PU的THR值与纯聚氨酯注浆材料相比降低了18%，表明rGO/PANIf杂化物的加入可以保护聚氨酯基体，避免其被完全燃烧。(3) 热释放速率峰值(PHRR)代表了火焰引燃相邻物体并传播的节点，PHRR值降低标志着火灾安全性的提高。添加一定量的rGO/PANIf杂化物可以降低聚氨酯注浆复合材料的PHRR值，3

wt

% rGO/PANIf-PU的PHRR值与纯聚氨酯注浆材料相比降低了26.9%。(4) 添加rGO/PANIf之后，聚氨酯注浆复合材料的

T

值明显高于纯聚氨酯注浆材料，延长了聚氨酯注浆材料达到PHRR值的时间。(5) 火灾增长指数(FIGRA)是由PHRR与

T

的比值计算得来，主要用来评估聚合物材料的火势蔓延情况，FIGRA值越小，说明材料的火灾安全性越高。添加rGO/PANIf杂化物后，聚氨酯注浆复合材料的FIGRA值明显小于纯聚氨酯注浆材料。以上数据的变化说明rGO/PANIf杂化物的加入可以明显提高聚氨酯注浆材料的阻燃性能，火灾隐患得到抑制。此外，当rGO/PANIf杂化物的添加量为5

wt

%时，聚氨酯注浆复合材料的TTI、

T

、PHRR、THR和FIGRA均优于添加5

wt

% rGO和5

wt

% PANIf的聚氨酯注浆材料，表明与单纯添加rGO、PANIf相比，添加rGO/PANIf杂化物的聚氨酯注浆复合材料的防火效果更好，而rGO和PANIf对于聚氨酯注浆材料阻燃性能的改善具有协同效应，其阻燃作用机理主要归结于以下几个方面：而rGO的阻隔效应；PANIf燃烧过程中产生的气态产物捕获参与聚氨酯燃烧过程的自由基，延缓聚氨酯材料的燃烧；PANIf可以催化成炭，形成连续致密的炭层，阻碍复合材料燃烧过程中的传热传质。

众所周知，在煤矿火灾中，燃烧释放的烟雾、烟雾颗粒和有毒气体是造成井下作业人员伤亡的主要原因。因此，减少聚合物材料在燃烧过程中的烟气和CO的释放对于保证作业人员的安全具有非常重要的意义。锥形量热仪测得的聚合物材料的总烟气释放量(TSR)、CO产生速率是评估烟气毒性的重要参考依据。图8和表4显示了纯聚氨酯注浆材料和聚氨酯注浆复合材料燃烧过程中CO产生速率和总烟气释放量(TSR)。

由图8和表4可知，相较于纯聚氨酯注浆材料，5

wt

% rGO-PU和5

wt

% PANIf-PU聚氨酯注浆复合材料的TSR值显著下降，CO产生速率有一定的下降，但是5

wt

% rGO/PANIf-PU聚氨酯注浆复合材料的TSR和CO产生速率高于5

wt

% rGO-PU，主要归结于rGO优异的阻隔效应；随着rGO/PANIf添加量的增加，与纯聚氨酯注浆材料相比，聚氨酯注浆复合材料的TSR值不断降低，5

wt

% rGO/PANIf-PU的TSR值降低了17.4%，而聚氨酯注浆复合材料的CO产生速率均低于纯聚氨酯注浆材料，1

wt

% rGO/PANIf-PU的CO产生速率相较于纯聚氨酯注浆材料降低了25.6%，说明rGO/PANIf杂化物的加入对于聚氨酯注浆复合材料的抑烟减毒具有良好的效果。聚氨酯注浆复合材料燃烧过程中毒性烟气释放量的减少主要得益于rGO纳米片层的物理屏障效应和PANIf的催化成炭作用，有利于聚氨酯注浆复合材料燃烧过程中炭层的形成，而材料表面形成的炭层可以抑制毒性烟气和CO的释放。

图8 纯聚氨酯注浆材料和聚氨酯注浆复合注浆材料燃烧过程中CO产生速率和总烟气释放量(TSR)曲线Fig.8 CO generation rate and total smoke emission in the combustion process of polyurethane grouting materials and polyurethance grouting composites

3 结 论

(1) 随着rGO/PANIf杂化物添加量的增加，聚氨酯注浆复合材料的导热系数逐渐增大，当rGO/PANIf杂化物的添加量为5

wt

%时，聚氨酯注浆复合材料的导热系数为0.2 577 W/(m·K)，较纯聚氨酯注浆材料提高了19.4%。

(2) 相对于只添加rGO或PANIf，添加相同含量rGO/PANIf杂化物的聚氨酯注浆复合材料的体积电阻显著降低，表明rGO/PANIf杂化物的加入可以有效提高聚氨酯注浆复合材料的抗静电性能。

(3) 聚氨酯注浆复合材料的

T

和

T

均高于纯聚氨酯注浆材料，添加5

wt

% rGO/PANIf杂化物时，

T

提高了25℃，表明rGO/PANIf杂化物的加入有助于提高聚氨酯注浆复合材料的热稳定性。(4) rGO/PANIf杂化物的加入可以延长聚氨酯注浆复合材料的点燃时间，降低聚氨酯注浆复合材料的PHRR值和THR值。添加5

wt

% rGO/PANIf杂化物时，聚氨酯注浆复合材料的PHRR值和THR值与纯聚氨酯注浆材料相比分别降低了24%、18%，同时其FIGRA值明显小于纯聚氨酯注浆材料，表明rGO/PANIf杂化物的加入对于聚氨酯注浆复合材料阻燃性能的提升具有促进作用。(5) 随着rGO/PANIf杂化物添加量的增加，聚氨酯注浆复合材料的TSR值不断降低，当添加量为5

wt

%时，聚氨酯注浆复合材料TSR值相较于纯聚氨酯注浆材料降低了17.4%；当添加1

wt

% rGO/PANIf杂化物时，聚氨酯注浆复合材料的CO产生速率相较于纯聚氨酯注浆材料降低了25.6%，表明rGO/PANIf杂化物的加入可以有效改善聚氨酯注浆材料的抑烟、减毒性能。