CN102532454B - 煤矿用永久加固聚氨酯材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种煤矿用永久加固聚氨酯材料及其制备方法，由A组份和B组份组成，其中A组份由多元醇、溶剂、催化剂和阻燃剂组成；B组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。本发明的优点在于：(1)本发明材料通过配方设计，常温反应，固化速度可调，固结体强度高，抗压在60mpa以上，能明显提高煤岩支撑力；原料液粘度低，在煤岩体中渗透性好，固结体与煤岩体粘结性好；(2)本发明材料相关原料绿色，无污染，不含有挥发性溶剂，不产生任何有毒气体，对人体无害，完全满足煤岩体加固的使用和环保要求；(3)本发明材料用专用双液注浆泵压注，操作简单，使用方便。

Description

煤矿用永久加固聚氨酯材料及其制备方法

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种煤矿用永久加固聚氨酯材料及其制备方法。

背景技术

在煤矿下煤层抗压强度低，易破碎变形，容易产生裂缝和较大的断裂带；破碎松散围岩区和裂隙发育带在动压增大情况下极易冒顶、产生地下水灾等。通过在煤层破碎岩层中注入高分子化学煤岩体加固剂可将裂缝和裂纹粘结在一起，注入浆体的物料可被强劲地锁紧在一起，防止相互已锁紧的岩块之间发生相对移动，最终达到煤岩加固的目的。

常用的煤岩体加固剂主要有环氧树脂类、丙烯酰胺类、丙烯酸盐类、脲醛树脂类等。其中，环氧树脂类加固剂具有良好的粘接性，固化收缩率小，在固化过程中不产生气体，耐热性、耐药品性、耐久性优良，但浆体僵硬，柔韧不足；丙烯酰胺类加固剂，浆液粘度小，可灌性好，胶凝时间可控，透水性低，但价格昂贵，抗压强度低，耐久性较差，具有腐蚀性，浆液有毒性，会造成环境污染；丙烯酸盐类加固剂可灌性好，浆液胶凝时间可控，但抗压强度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤矿用永久加固聚氨酯材料及其制备方法，能够通过聚合物多元醇、助剂及异氰酸酯的选择，使加固材料对煤岩体具有良好的粘结性，粘合后抗剪切性及强度好，耐冲击，并且相关原料低气味、不含有挥发性溶剂，不产生任何有毒气体，完全满足煤矿加固材料的使用和环保要求。

本发明所述的一种煤矿用永久加固聚氨酯材料，其特征在于由A组份和B组份组成，其中：

A组份按照重量份数计：

聚醚多元醇A：60～90份

聚醚多元醇B：10～40份

降粘剂：     0～15份

催化剂：     0.1～2.6份

阻燃剂：     15～30份

B组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。

其中，所述的聚醚多元醇A优选为4-6官能度，分子量为300-800的聚环氧丙烷醚多元醇，聚醚多元醇A是加固材料主基料，可增加材料的强度。聚醚多元醇B优选为3-4官能度，分子量为900-1100的聚环氧丙烷醚多元醇，聚醚多元醇B是加固材料的主基料，可增加材料的韧性。

所述的降粘剂优选用与聚醚多元醇互溶的极性溶剂，可以选用碳酸丙烯酯。降粘剂可以降低A组份的粘度。

所述的催化剂优选为有机金属催化剂，可以选用质量分数为10～20％的异辛酸铅。

所述的阻燃剂优选为磷酸酯类阻燃剂，可以选用为磷酸三氯丙酯或甲基磷酸二甲酯中的一种或两种。

本发明所述的煤矿用永久加固聚氨酯材料的制备方法，按照如下步骤完成：

制备A组份料：按照配比先称量好各种原料备用；将称量好的聚醚多元醇、聚酯多元醇、降粘剂投入混合釜中并搅拌均匀；然后将催化剂、阻燃剂加入混合釜中搅拌均匀后即可，

将A、B组份料按A∶B＝1∶1的重量比混合，即得煤矿用永久加固聚氨酯材料。

使用时只需专用双液注浆泵进行注浆即可。

本发明的优点在于：(1)本发明材料通过配方设计，常温反应，固化速度可调，固结体强度高，抗压在60mpa以上，能明显提高煤岩支撑力；原料液粘度低，在煤岩体中渗透性好，固结体与煤岩体粘结性好；(2)本发明材料相关原料绿色，无污染，不含有挥发性溶剂，不产生任何有毒气体，对人体无害，完全满足煤岩体加固的使用和环保要求；(3)本发明材料用专用双液注浆泵压注，操作简单，使用方便。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

制备A组份料100公斤，分别称量聚醚多元醇A(4官能度，分子量600的聚环氧丙烷醚多元醇)60公斤，聚醚多元醇B(3官能度，分子量1000的聚环氧丙烷醚多元醇)15公斤，催化剂异辛酸铅(质量分数10％)0.8公斤，阻燃剂：磷酸三氯丙酯20公斤，甲基磷酸二甲酯4.2公斤。将称量好的聚醚多元醇、催化剂、阻燃剂，依次加入反应釜中，在常温下搅拌1小时，即得A组份合格产品，从反应釜中取出装桶入库。

B组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。

将A、B组份料按A∶B＝100∶100重量比混合，制成煤矿用永久加固聚氨酯材料，经检测产品质量指标：

固结体密度：1150kg/m³

膨胀倍数：  1

抗压强度：  75mpa

粘结强度    3.5mpa

实施例2：

制备A组份料100公斤，分别称量聚醚多元醇A(4官能度，分子量600的聚环氧丙烷醚多元醇)55公斤，聚醚多元醇B(3官能度，分子量1000的聚环氧丙烷醚多元醇)19公斤，降粘剂碳酸丙烯酯8公斤，催化剂异辛酸铅(质量分数10％)0.5公斤，阻燃剂磷酸三氯丙酯17.5公斤。将称量好的聚醚多元醇、降粘剂、催化剂、阻燃剂，依次加入反应釜中，在常温下搅拌1小时，即得A组份合格产品，从反应釜中取出装桶入库。

B组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。

将A、B组份料按A∶B＝100∶100重量比混合，制成煤矿用永久加固聚氨酯材料，经检测产品质量指标：

固结体密度：1100kg/m³

膨胀倍数：  1

抗压强度：  65mpa

粘结强度    3mpa

Claims (8)

1.一种煤矿用永久加固聚氨酯材料，其特征在于由A组份和B组份组成，其中：

A组份按照重量份数计：

聚醚多元醇A：60～90份

聚醚多元醇B：10～40份

降粘剂：0～15份

催化剂：0.1～2.6份

阻燃剂：15～30份

B组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯；

所述聚醚多元醇A为4-6官能度，分子量为300-800的聚环氧丙烷醚多元醇，聚醚多元醇B为3-4官能度，分子量为900-1100的聚环氧丙烷醚多元醇。

2.根据权利要求1所述的煤矿用永久加固聚氨酯材料，其特征在于降粘剂选用与聚醚多元醇互溶的极性溶剂。

3.根据权利要求2所述的煤矿用永久加固聚氨酯材料，其特征在于降粘剂选用碳酸丙烯酯。

4.根据权利要求1所述的煤矿用永久加固聚氨酯材料，其特征在于催化剂为有机金属催化剂。

5.根据权利要求4所述的煤矿用永久加固聚氨酯材料，其特征在于催化剂为质量分数为10～20％的异辛酸铅。

6.根据权利要求1所述的煤矿用永久加固聚氨酯材料，其特征在于阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂。

7.根据权利要求6所述的煤矿用永久加固聚氨酯材料，其特征在于阻燃剂为磷酸三氯丙酯或甲基磷酸二甲酯中的一种或两种。

8.一种权利要求1所述的煤矿用永久加固聚氨酯材料的制备方法，其特征在于按照如下步骤完成：

制备A组份料：按照配比先称量好各种原料备用；将称量好的聚醚多元醇A、聚醚多元醇B、降粘剂投入混合釜中并搅拌均匀，然后将催化剂、阻燃剂加入混合釜中搅拌均匀后即可；

将A、B组份料按A∶B＝1∶1的重量比混合，即得煤矿用永久加固聚氨酯材料。