CN102533089B - 矿用聚氨酯喷涂材料及其制备方法 - Google Patents

矿用聚氨酯喷涂材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种矿用聚氨酯喷涂材料及其制备方法，提供一种A、B双组份聚氨酯材料及其制备方法，这种材料主要用于矿下快速喷涂密封通过多元醇、助剂及异氰酸酯的选择，使喷涂材料对岩煤体具有良好的粘结性，粘合后抗剪切性及韧性好，耐冲击。降低材料本身粘度使其能够很好地渗入煤层或岩层细小的裂缝中，同时相关原料低气味、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。

Description

矿用聚氨酯喷涂材料及其制备方法
技术领域
本发明属于化学合成领域，具体涉及一种矿用聚氨酯喷涂材料及其制备方法。
背景技术
煤矿新巷道掘进过程中，其表面岩石容易遭到风化而造成破坏，容易发生落石砸人的事故，因此巷道表面需要进行涂覆处理。通过对采空区壁喷涂封堵可以有效的防止采空区漏风及瓦斯涌出，防治煤氧复合放热及煤层火灾的发生。另外，对砖石类密闭墙和煤壁缝进行表面喷涂，防止一氧化碳、瓦斯气体渗漏。
目前矿井巷道壁的处理方法主要有喷涂砂浆、酚醛树脂、脲醛树脂等。喷涂砂浆在井下污染严重、需要施工人员较多、劳动强度大、工作效率低。酚醛树脂与脲醛树脂含有甲醛，对施工人员有一定的刺激性及毒性，并且酚醛树脂遇高温放出大量有害气体，脲醛树脂时间久了会干裂、脱落。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿用聚氨酯喷涂材料及其制备方法，能够通过聚合物多元醇、助剂及异氰酸酯的选择，使喷涂材料对岩煤体具有良好的粘结性，粘合后抗剪切性及韧性好，耐冲击，降低材料本身粘度使其能够很好地渗入煤层或岩层细小的裂缝中，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。
本发明所述的一种矿用聚氨酯喷涂材料，由A组份和B组份组成，其中：
A组份以质量百分数计：
聚醚多元醇A:30～56%
聚醚多元醇B:10～32%
聚酯多元醇C:2～14%
聚酯多元醇D:2～11%
泡沫稳定剂：1.0～1.8%
水：1.2～2.0%
发泡剂：5～35%
催化剂：0.4～2.6%
阻燃剂：10～30%
其中：
聚醚多元醇A为6官能度，分子量为300-1000的聚环氧丙烷醚多元醇，是喷涂材料主基料，可增加材料的强度；
聚醚多元醇B为4官能度，分子量为400-1000的聚环氧丙烷醚多元醇，是喷涂材料的主基料，可增加材料的强度；
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，是喷涂材料的主基料，可增加材料的韧性；
聚酯多元醇D为2官能度，分子量为300-400的聚酯多元醇，是喷涂材料的主基料，可增加材料的韧性；
泡沫稳定剂为Si-C类表面活性剂；
发泡剂为一氟二氯乙烷；
催化剂为有机金属催化剂及有机胺催化剂；
阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂；
B组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
其中，所述的泡沫稳定剂优选采用L-6950(生产厂家为美国迈图）。
所述的催化剂优选采用二月桂酸二丁基锡、N，N，N'，N”，N”-五甲基二乙烯三胺和1，3，5-三（二甲基氨基丙基）六氢三嗪，三者之间的质量比为0.5～1.5：0.1～3：0.3～2。
所述的阻燃剂优选为磷酸三氯丙酯。
本发明所述的矿用聚氨酯喷涂材料的制备方法，包括以下步骤：
制备A组份料：先将称量好的聚醚多元醇、聚酯多元醇装入混合釜中搅拌，然后加入称量好的催化剂、发泡剂、水、泡沫稳定剂、阻燃剂，在常温搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶；
将A、B组份料按A：B=1：1的重量比混合均匀，即得矿用聚氨酯喷涂材料。
本发明的优点在于：（1)本发明材料通过配方设计，常温使用固化速度可调，固结体强度高，且具有很好韧性，能承受随后的采动影响；原料液粘度低与岩煤体粘结性好；
(2)本发明材料相关原料绿色，无污染，低气味、不含有挥发性溶剂，不产生任何有毒气体，对人体无害，完全满足矿下的使用和环保要求；(3)本发明材料混合均匀后使用喷射枪进行喷涂即可，使用方便。
本发明制得的矿用聚氨酯喷涂材料经检测，产品质量指标可以达到：
模塑芯密度：30-60Kg/m3
压缩强度：≥140kPa
导热系数：≤0.020mW/m·K
阻燃性能：符合MT-113
性能完全达到了矿用喷涂材料的要求。
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(6官能度，分子量为800)42公斤，聚醚多元醇B(4官能度，分子量为600)23公斤，聚酯多元醇C(2官能度，分子量为340)2公斤，聚酯多元醇D(2官能度，分子量为300)2公斤，催化剂1，3，5-三（二甲基氨基丙基）六氢三嗪0.5公斤，催化剂二月桂酸二丁基锡0.7公斤，催化剂N，N，N’，N”，N”-五甲基二乙烯三胺0.1公斤，水1.2公斤，L-69501.5公斤，一氟二氯乙烷16公斤，磷酸三氯丙酯11公斤。将称量好的聚醚多元醇和聚酯多元醇装入混合釜中搅拌，然后分别加入称好的催化剂、水、稳定剂、发泡剂、阻燃剂，在常温下搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
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重量配比混合制成矿用聚氨酯喷涂泡沫，检测产品质量指标。
模塑芯密度：37kg/m3
压缩强度：158kPa
导热系数：0.0199mW/m·K
实施例2：
制备A组份料100公斤，分别称量：聚醚多元醇A(6官能度，分子量为800)45公斤，聚醚多元醇B(4官能度，分子量为600)25公斤，聚酯多元醇C(2官能度，分子量为340)2公斤，聚酯多元醇D(2官能度，分子量为300)3公斤，催化剂1，3，5-三（二甲基氨基丙基）六氢三嗪0.3公斤，催化剂二月桂酸二丁基锡0.7公斤，催化剂N，N，N’，N”，N”-五甲基二乙烯三胺0.1公斤，水1.4公斤，L-69501.5公斤，一氟二氯乙烷10公斤，磷酸三氯丙酯11公斤。将称量好的聚醚多元醇和聚酯多元醇装入混合釜中搅拌，然后分别加入称好的催化剂、水、稳定剂、发泡剂，在常温下搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
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=100：105重量配比混合制成太阳能热水器填充用聚氨酯泡沫，检测产品质量指标。
模塑芯密度：48kg/m3
压缩强度：162kPa
导热系数：0.0181mW/m·K
实施例3：
制备A组份料100公斤，分别称量：聚醚多元醇A(6官能度，分子量为880)40公斤，聚醚多元醇B(4.0官能度，分子量为600)20公斤，聚酯多元醇C(2官能度，分子量为340)2公斤，聚酯多元醇D(2官能度，分子量为300)3公斤，催化剂1，3，5-三（二甲基氨基丙基）六氢三嗪0.5公斤，二月桂酸二丁基锡0.7公斤，催化剂N，N，N’，N”，N”-五甲基二乙烯三胺0.1公斤，水1.4公斤，L-69501.3公斤，一氟二氯乙烷21公斤，磷酸三氯丙酯11公斤。将称量好的聚醚多元醇和聚酯多元醇装入混合釜中搅拌，然后分别加入称好的催化剂、水、稳定剂、发泡剂、阻燃剂，在常温下搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶。
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=100：105重量配比混合制成太阳能热水器填充用聚氨酯泡沫，检测产品质量指标。
模塑芯密度：30kg/m3
压缩强度：151kPa
导热系数:.0181mW/m·K。

Claims (5)

1.一种矿用聚氨酯喷涂材料，其特征在于由A组份和B组份组成，其中：A组份以质量百分数计：
聚醚多元醇A:30～56%
聚醚多元醇B:10～32%
聚酯多元醇C:2～14%
聚酯多元醇D:2～11%
泡沫稳定剂:1.0～1.8%
水:1.2～2.0%
发泡剂:5～35%
催化剂:0.4～2.6%
阻燃剂:10～30%
其中：
聚醚多元醇A为6官能度，分子量为300-1000的聚环氧丙烷醚多元醇；
聚醚多元醇B为4官能度，分子量为400-1000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；
聚酯多元醇D为2官能度，分子量为300-400的聚酯多元醇；
泡沫稳定剂为Si-C类表面活性剂；
发泡剂为一氟二氯乙烷；
催化剂为有机金属催化剂及有机胺催化剂；
阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂；
B组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的矿用聚氨酯喷涂材料，其特征在于泡沫稳定剂采用L-6950。
3.根据权利要求1所述的矿用聚氨酯喷涂材料，其特征在于催化剂采用二月桂酸二丁基锡、N，N，N’，N”，N”-五甲基二乙烯三胺和1，3，5-三（二甲基氨基丙基）六氢三嗪，三者之间的质量比为0.5～1.5:0.1～3:0.3～2。
4.根据权利要求1所述的矿用聚氨酯喷涂材料，其特征在于阻燃剂为磷酸三氯丙酯。
5.—种权利要求1所述的矿用聚氨酯喷涂材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
制备A组份料：先将称量好的聚醚多元醇、聚酯多元醇装入混合釜中搅拌，然后加入称量好的催化剂、发泡剂、水、泡沫稳定剂、阻燃剂，在常温搅拌均匀，取样检测合格后，即可装桶；
将A、B组份料按A：B=1：1的重量比混合均匀，即得矿用聚氨酯喷涂材料。
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