CN102532455B - 煤岩体加固用聚氨酯高分子材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种煤岩体加固用聚氨酯高分子材料及其制备方法，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，常温发泡，固化速度可调，固结体强度高，抗压在55mpa以上，能明显提高煤岩支撑力；固结体具有很好韧性，能承受随后的采动影响；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)本发明材料用双液注浆泵压注，泵送性优良，使用方便。

Description

煤岩体加固用聚氨酯高分子材料及其制备方法
技术领域
本发明属于化学合成领域，具体涉及一种煤岩体加固用聚氨酯高分子材料及其制备方法。
背景技术
煤矿生产过程中，巷道及矿井作业面往往受到断层、开采压力等影响，造成顶板松软破碎、冒顶、片帮、塌陷等安全隐患。除了正常的机械支护外，压注高分子加固材料在解决煤矿塌冒治理，防止因围岩裂隙发育造成的巷道变形危害，在掘进或修复时提高围岩的自承能力等方面具有安全、快捷、高效的作用。
常用的煤岩体加固剂主要有聚氨酯类、环氧树脂类、脲醛树脂类等。其中，环氧树脂类加固剂具有良好的粘结性，固化收缩小，固化过程中不产生气体，耐热耐久性优良，但是浆体僵硬，柔韧不足；脲醛树脂类固化剂原料液为水基材料，粘度低，泵送性好，阻燃性好，但是抗压强度略差，而且材料含游离甲醛对操作工人身体伤害大。在所有类型加固剂中聚氨酯类加固剂具有粘度适中、凝结时间可调、耐化学腐蚀、固结后强度大并有一定韧性等优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤岩体加固用聚氨酯高分子材料及其制备方法，能够通过多元醇及助剂的选择，达到强度高，与煤层的粘合性优，粘合后抗剪切性及韧性好，耐冲击，耐酸耐碱，材料本身粘度低、能够很好地渗入煤层或岩层细小的裂缝中，同时相关原料绿色，无污染，不含有挥发性溶剂，不产生任何有毒气体，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岩体加固用聚氨酯高分子材料，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：70～85份
聚醚多元醇B：10～25份
聚酯多元醇C：0～5份
极性溶剂：3～7份
催化剂：0.2～2.0份
阻燃剂：20～30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官能度，分子量300-500的聚环氧丙烷醚多元醇，聚醚多元醇A是加固材料主基料，提供材料强度；聚醚多元醇B优选为3官能度，分子量为700-1000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；聚酯多元醇C优选为2官能度，分子量为300-400的苯酐聚酯多元醇，聚酯多元醇C是加固材料的主基料，提供给加固材料韧性。
所述的催化剂优选为有机金属类催化剂，可以采用二丁基烯二月桂酸酯或质量分数10～20％的异辛酸铅。
所述的阻燃剂优选为磷酸酯类阻燃剂，可以选用磷酸三氯丙酯。
所述的极性溶剂优选用含有酯键结构，并且同时溶于水、醇和醚的有机溶剂。极性溶剂可降低A组分的粘度。
本发明所述的煤岩体加固用聚氨酯高分子材料的制备方法，按照以下步骤完成：
制备A组份料：将称量好的聚醚多元醇、聚酯多元醇、极性溶剂装入反应釜中搅拌均匀，然后在反应釜中加入称量好的催化剂、阻燃剂搅拌均匀，即可装桶；
将A、B组份料按A∶B＝1∶1的重量比混合均匀，即得煤岩体加固用聚氨酯高分子材料。
使用时只需用双液注浆泵混合注浆即可。
本发明的优点在于：(1)本发明材料通过配方设计，常温发泡，固化速度可调，固结体强度高，抗压在55mpa以上，能明显提高煤岩支撑力；固结体具有很好韧性，能承受随后的采动影响；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)本发明材料用双液注浆泵压注，泵送性优良，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450的聚环氧丙烷醚多元醇)62.9kg，聚醚多元醇B(3官能度，分子量1000的聚环氧丙烷醚多元醇)11kg，极性溶剂PC(江苏凤鸣化学科技有限公司)3.9kg，阻燃剂磷酸三氯丙酯22kg，催化剂异辛酸铅(质量分数10％)0.2kg。将称量好的多元醇和极性溶剂装入反应釜中搅拌，然后加入称量好的催化剂和阻燃剂，在常温下搅拌混合均匀，即得A组分合格产品，从反应釜中放料装桶入库。
B组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
取A、B组分按照A∶B＝1∶1重量比搅拌混合制成固结体，检测产品指标如下：
固结体密度：  1100kg/m3
膨胀倍数：    1
抗压强度：    65mpa
粘结强度      3mpa
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460的聚环氧丙烷醚多元醇)66kg，聚醚多元醇B(3官能度，分子量700的聚环氧丙烷醚多元醇)8kg，聚酯多元醇C(2官能度，分子量320的苯酐聚酯多元醇)2.2kg，极性溶剂PC(江苏凤鸣化学科技有限公司)2kg，阻燃剂磷酸三氯丙酯21.4kg，催化剂二丁基烯二月桂酸酯0.4kg。加入称量好的催化剂和阻燃剂，在常温下搅拌混合均匀，即得A组分合格产品，从反应釜中放料装桶入库。
B组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
取A、B组份按照A∶B＝1∶1重量比搅拌混合制成固结快，检测产品指标如下：
固结体密度：995kg/m3
膨胀倍数：  1.2
抗压强度：  55mpa
粘结强度    3mpa

Claims (7)

1.一种煤岩体加固用聚氨酯高分子材料，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：70～85份
聚醚多元醇B：10～25份
聚酯多元醇C：0～5份
极性溶剂：3～7份
催化剂：0.2～2.0份
阻燃剂：20～30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官能度，分子量300-500的聚环氧丙烷醚多元醇，聚醚多元醇B为3官能度，分子量为700-1000的聚环氧丙烷醚多元醇，聚酯多元醇C为2官能度，分子量为300-400的苯酐聚酯多元醇。
2.根据权利要求1所述的煤岩体加固用聚氨酯高分子材料，其特征在于催化剂为有机金属类催化剂。
3.根据权利要求2所述的煤岩体加固用聚氨酯高分子材料，其特征在于催化剂采用质量分数10～20％的异辛酸铅。
4.根据权利要求1所述的煤岩体加固用聚氨酯高分子材料，其特征在于阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂。
5.根据权利要求4所述的煤岩体加固用聚氨酯高分子材料，其特征在于阻燃剂选用磷酸三氯丙酯。
6.根据权利要求1所述的煤岩体加固用聚氨酯高分子材料，其特征在于极性溶剂选用含有酯键结构，并且同时溶于水、醇和醚的有机溶剂。
7.一种权利要求1所述的煤岩体加固用聚氨酯高分子材料的制备方法，其特征在于按照以下步骤完成：
制备A组份料：将称量好的聚醚多元醇、聚酯多元醇、极性溶剂装入反应釜中搅拌均匀，然后在反应釜中加入称量好的催化剂、阻燃剂搅拌均匀，即可装桶；
将A、B组份料按A∶B＝1∶1的重量比混合均匀，即得煤岩体加固用聚氨酯高分子材料。
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