CN102585139A - 煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚及其制备、使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚及其制备、使用方法，本发明通过配方调整，采用HCFC-365mfa和/或HCFC-245fa作为发泡剂，无氟环保，并且由于HCFC-245fa沸点低制得的泡沫尺寸稳定性良好；应用低VOC、低气味的反应型胺类催化剂，解决了刺激性气味的问题；应用阻燃剂制得的泡沫阻燃性能优异，添加抗静电剂改善聚氨酯泡沫表面电阻高的问题。

Description

煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚及其制备、使用方法
技术领域
本发明属于化学合成领域，具体涉及一种煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚及其制备、使用方法。
背景技术
随着煤矿开采技术的改革，沿空留巷、沿空送巷等无煤柱技术的应用，使煤巷漏风机率大大提高，给自燃煤层的管理带来较大困难，煤巷堵漏风工作十分重要。目前常用的一些喷涂堵漏措施有水泥砂浆、黄泥浆等喷涂技术，在不同矿区有一定的应用。但都具有劳动强度大，喷涂设备体积大、用料多，喷涂效率低，材料粘性差，回弹率高，而且失水后易开裂或剥落等缺点，甚至巷道壁帮受压变化，出现已喷砂浆开裂掉落，不能有效的阻止有害气体的溢出，不利于安全生产。尤其是使用皮带运输的煤巷，受巷道施工环境影响砂浆喷涂无法实现。历史上自燃发火事故较多，每次出现发火事故，都要采取多种措施，封闭工作面，冻结储量，改变了正常的生产秩序，给安全生产带来巨大的负面影响和蒙受了较大损失。
聚氨酯喷涂采用化学快速泡沫喷涂堵漏材料，原料经化学反应后生成泡沫能快速吸附于巷帮上、墙体上，封堵裂隙、堵塞漏风通道，基本杜绝漏风。此技术对于受采动影响不大的巷道来说堵漏效果很好，是一种有效的防灭火新技术，泡沫密度大小、软硬程度及其它性能均能随着原料及配方的不同而变化。选择恰当的原料及配方，可生成适合煤矿井下条件，并具有良好堵漏性能的聚氨酯泡沫，这种泡沫的特点：附着力强；发泡定型速度快；发泡倍数可调；抗静电性；阻燃性；具有一定的抗压、抗拉强度；化学稳定性良好，抗老化，环境适应性强。而且喷涂设备、工艺简单，投入人员少，劳动强度低，喷涂效率高。但缺点是施工过程中人员须佩戴较笨重的防护用具，需保持工作地点通风良好，喷涂过程有微毒和较强刺激性气味产生，喷涂结束后至少8小时后才可以进入。
发明内容
本发明的目的是提供一种煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚及其制备、使用方法，能够具有绿色环保、阻燃性能良好、表面电阻低、尺寸稳定性良好的特点，并以此组合聚醚制得性能优异的聚氨酯喷涂材料。
本发明所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚，由以下重量份数的原料组成：
Figure BDA0000131783380000011
Figure BDA0000131783380000021
其中，聚醚多元醇A，聚酯多元醇B和聚醚多元醇C的重量份数之和为100份；聚醚多元醇A选用牌号YD-401P(生产厂家为石家庄市亚东化工贸易有限公司)，YD-401P是以胺类为起始剂，环氧丙烷开环聚合而成，羟值400±20mgKOH/g，25℃粘度13000±1000mpa·s；聚酯多元醇B为阻燃聚酯多元醇，选用牌号CF-6255(生产厂家为江苏富盛新材料有限公司)，CF-6255的羟值为240±10mgKOH/g，25℃粘度15000±1000mpa·s，酸值≤0.15mgKOH/g；聚醚多元醇C选用牌号NT-403(生产厂家为山东蓝星东大化工有限责任公司)，NT-403是以胺类为起始剂的聚醚多元醇，羟值770±35mgKOH/g，50℃粘度2000±500mpa·s。
所述的表面活性剂优选自应用于聚氨酯硬泡的非硅酮类表面活性剂，可以选用LK221(生产厂家为气体化工产品(中国)投资有限公司)或LK443(生产厂家为气体化工产品(中国)投资有限公司)中的一种或两种。
所述的催化剂A优选用牌号PT303(生产厂家为气体化工产品(中国)投资有限公司)，PT303为反应型胺类催化剂，低气味；催化剂B优选用牌号PT306(生产厂家为气体化工产品(中国)投资有限公司)，PT306为反应型胺类催化剂，低气味；催化剂C优选用牌号PT304(生产厂家为气体化工产品(中国)投资有限公司)，PT304为反应型胺类催化剂，低气味，能够促进泡沫的尺寸稳定性。
所述的水优选用去离子水。
所述的阻燃剂优选用卤素取代的磷酸酯，可以选用磷酸三(2-氯丙基)酯、磷酸三(β-氯乙基)酯、甲基膦酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯(DEEP)或磷酸三乙酯(TEP)中的一种或多种，更优选用磷酸三乙酯和乙基磷酸二乙酯的复配物，两者的复配质量比为40∶60-60∶40。
所述的发泡剂优选用1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC-365mfc)和1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC-245fa)的混合物，两者的质量比3∶7-7∶3。由于单独采用HFC-365mfc有闪爆的危险，而HFC-245fa沸点低(15.3℃)，储存、运输、应用均不方便，因此将二者复配应用。
所述的抗静电剂优选用牌号LQ-01(生产厂家为巴斯夫股份有限公司)。LQ-01为透明略带微黄色的离子液体。
本发明所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚的制备方法，将上述原料投入到搅拌釜中搅拌1-2小时，混合均匀，即得到组合聚醚。
本发明所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚的使用方法，将组合聚醚与异氰酸酯按质量比1∶1混合好后，通过高压喷涂机喷涂至煤巷巷道的顶板和侧壁。
在喷涂过程中喷涂厚度以1cm/层为佳。
所述的异氰酸酯优选用多苯基多亚甲基多异氰酸酯，可以选用烟台万华聚氨酯股份有限公司生产的牌号PM-200。
本发明的优点在于：(1)本发明的聚氨酯组合聚醚采用反应型胺类催化剂，反应结束后催化剂已嵌入泡沫骨架，解决了现有技术中喷涂过程催化剂挥发引起的气味问题，采用胺类起始剂的聚醚多元醇，反应活性高，也降低了催化剂的用量，对于气味减少也有一定的辅助。(2)本发明采用HFC-365mfc和HFC-245fa的复合发泡剂，零ODP、低GWP、对臭氧层无破坏，绿色环保，即解决了HFC-365mfc的安全隐患，也解决了HFC-245fa的低沸点问题，使制得的泡沫泡孔细腻、泡沫强度高、化学性能稳定。(3)本发明通过采用阻燃聚酯多元醇，在不影响泡沫性能的情况下，进一步提高了所制得的泡沫的阻燃性能；通过添加抗静电剂，改善泡沫表面电阻高的缺陷，使之达到煤矿应用所需的标准(MT113-1995)。
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：
制备喷涂型组合聚醚：先将HFC-365mfc与HFC-245fa按照质量比3∶7密闭输送至发泡剂预混罐内，采用循环泵打循环混合成均一稳定的液体，作为混合发泡剂。按照表1中比例将各原料投入反应釜中，常温搅拌1小时，得到组合聚醚。
表1
  YD-401P   45
  CF-6255   30
  NT-403   25
  LK221   1.0
  LK443   1.5
  H2O   1.0
  PT303   5.0
  PT304   3.0
  PT306   4.0
  TEP   18
  DEEP   27
  HFC-365mfc/HFC-245fa   43
  LQ-01   5.0
实施例2：
制备喷涂型组合聚醚：先将HFC-365mfc与HFC-245fa按照质量比5∶5密闭输送至发泡剂预混罐内，采用循环泵打循环混合成均一稳定的液体，作为混合发泡剂。按照表2中比例将各原料投入反应釜中，常温搅拌1小时，得到组合聚醚。
表2
  YD-401P   45
  CF-6255   45
  NT-403   10
  LK221   2.0
  LK443   0
  H2O   1.5
  PT303   4.0
  PT304   4.0
  PT306   3.0
  TEP   24
  DEEP   16
  HFC-365mfc/HFC-245fa   38
  LQ-01   7
实施例3：
制备喷涂型组合聚醚：先将HFC-365mfc与HFC-245fa按照质量比7∶3密闭输送至发泡剂预混罐内，采用循环泵打循环混合成均一稳定的液体，作为混合发泡剂。按照表3中比例将各原料投入反应釜中，常温搅拌1小时，得到组合聚醚。
表3
  YD-401P   30
  CF-6255   50
  NT-403   20
  LK221   0.0
  LK443   2.5
  H2O   1.3
  PT303   3.0
  PT304   5.0
  PT306   2.0
  TEP   17.5
  DEEP   17.5
  HFC-365mfc/HFC-245fa   40
  LQ-01   5
由上述实施例所得的喷涂聚氨酯组合聚醚制备聚氨酯泡沫：将上述实施例得到的组合聚醚和PM-200使用高压喷涂机，在环境温度下(≥5℃)进行喷涂试验，进行基层处理后分层喷涂，得到聚氨酯泡沫。其中组合聚醚与异氰酸酯的质量比为1∶1。喷涂厚度以1cm/层为佳。常温(20℃±5℃)放置24小时后，测试相关性能，见表4。
表4
Figure BDA0000131783380000071
注：阻燃性、表面电阻值按照MT113-1995标准测试，其余各项均按照相关国标标准测试。气味为喷涂结束后30min内测试。
通过以上3个实施例可以看出，本发明生产制得的泡沫气味低，喷涂结束后几乎未闻出胺类气味，30分钟后已无刺激性气味。实施例中泡沫不含有破坏臭氧层的物质，其ODP值为零，GWP值较低；而现有材料中采用氢氟氯烃类发泡剂对臭氧层依旧有破坏作用，本发明采用的HFC-365mfc与HFC-245fa混合发泡剂，绿色环保，对臭氧层无破坏，操作过程也类似HCFC-141b型。同时将二者混合使用即解决了HFC-365mfc的安全问题；也解决了HFC-245fa低沸点难操作的问题；还使制得的泡沫泡孔细腻、泡孔均匀，泡沫的低温尺寸稳定性和强度均很好。阻燃方面，本发明采用了阻燃聚酯多元醇，将阻燃基团嵌入聚氨酯骨架中，配合以添加型阻燃剂，制得的泡沫阻燃性能优异，氧指数大大高于26，而根据MT113-1995标准所需测量的阻燃性更佳，表面电阻也符合标准要求。

Claims (10)

1.一种煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚，其特征在于由以下重量份数的原料组成：
Figure FDA0000131783370000011
其中，聚醚多元醇A，聚酯多元醇B和聚醚多元醇C的重量份数之和为100份；聚醚多元醇A选用牌号YD-401P；聚酯多元醇B为阻燃聚酯多元醇，选用牌号CF-6255；聚醚多元醇C选用牌号NT-403。
2.根据权利要求1所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚，其特征在于表面活性剂为应用于聚氨酯硬泡的非硅酮类表面活性剂，优选用LK221或LK443中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚，其特征在于催化剂A选用牌号PT303；催化剂B选用牌号PT306；催化剂C选用牌号PT304。
4.根据权利要求1所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚，其特征在于水选用去离子水。
5.根据权利要求1所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚，其特征在于阻燃剂选用卤素取代的磷酸酯，优选用磷酸三(2-氯丙基)酯、磷酸三(β-氯乙基)酯、甲基膦酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯或磷酸三乙酯中的一种或多种，更优选用磷酸三乙酯和乙基磷酸二乙酯的复配物，两者的复配质量比为40∶60-60∶40。
6.根据权利要求1所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚，其特征在于发泡剂采用1，1，1，3，3-五氟丁烷和1，1，1，3，3-五氟丙烷的混合物，两者的质量比3∶7-7∶3。
7.根据权利要求1所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚，其特征在于抗静电剂选用牌号LQ-01。
8.一种权利要求1所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚的制备方法，其特征在于将上述原料投入到搅拌釜中搅拌1-2小时，混合均匀，即得到组合聚醚。
9.一种权利要求1所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚的使用方法，其特征在于将组合聚醚与异氰酸酯按质量比1∶1混合好后，通过高压喷涂机喷涂至煤巷巷道的顶板和侧壁。
10.根据权利要求9所述的煤矿用喷涂堵漏风聚氨酯组合聚醚的使用方法，其特征在于异氰酸酯选用多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
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