CN102702728A - 一种聚氨酯注浆堵水-加固材料及制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，包括两种组分，其特征在于其中A组分为聚醚多元醇和辅料组成，B组分为异氰酸酯和/或其预聚物与辅料组成；所述辅料包括催化剂、泡沫稳定剂以及其它助剂等组成。本发明公开的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，不含苯、二甲苯、丙酮等溶剂，固含量为100％，固化后对水质无影响，环保无污染；并且在使用时，双组分反应速度很快，20s开始反应，90s基本反应完全，且根据工程需要，反应时间可调，可有效快速治理矿井的渗漏水及涌水问题。
Description
技术领域
本发明涉及化学注浆材料，尤其涉及一种高性能的聚氨酯注浆堵水-加固材料，属于化工领域。
背景技术
随着我国经济的快速发展，能源紧缺促使煤地矿开采业大力发展，一批大型、高产高效的井矿纷纷投产，传统煤矿地矿采深加大随之而来的生产安全和高效生产保障问题十分严峻，如大的断裂带、破碎松散围岩区、裂隙发育带、动压增大下冒顶、地下水害等直接影响煤矿井下安全和高效生产。并且国家基础设施的快速发展，西南、西北地区各类铁路隧洞、公路隧洞、引水隧洞的建设同样面临着复杂地质条件下的灾害问题。传统的水泥/水玻璃和普通的化学注浆材料和施工技术已很难适应现代安全、快速高效生产的需要。
目前国内井下注浆材料的生产厂家并不多。国外的供应商有法国的浩珂韦博，BASF，英国的瑞琪米诺桦等几家。随着我国地矿业，尤其是煤炭经济的快速发展以及地矿开采深度的加大，新型安全化学注浆-加固材料将有着非常大的应用价值和前景，其经济效益和社会效益巨大。
发明内容
本发明目的在于提供一种聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，适用于矿井渗漏水及涌水的有效快速治理，也可适用于水利水电、隧道涵洞、地下工程等渗漏水及涌水的有效快速治理。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，包括两种组分，其特征在于其中A组分为聚醚多元醇和辅料组成，B组分为异氰酸酯和/或其预聚物与辅料组成；所述辅料包括催化剂、泡沫稳定剂以及其它助剂等组成。
其中，在本发明所述的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料中各原料的组成如下，以质量百分比计：
在本发明中，所述的聚醚多元醇选自PPG类聚醚多元醇、POP类聚合物聚醚多元醇、PTMEG类聚四氢呋喃型多元醇等中的一种和/或一种以上的混合物。
进一步的，本发明并不限制所述聚醚多元醇中醇羟基的个数，可以是聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚醚四元醇等中的一种和/或一种以上的混合物，优选的是结构简单、性能稳定的小分子多元醇，包括聚醚二元醇、聚醚三元醇或二者的混合物。
在本发明中，所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)中的一种和/或一种以上的混合物；在本发明中所用的还可以是异氰酸酯的预聚物，于本领域技术人员而言。预聚物是一个明确的化学概念，指的是聚合度介于单体与最终聚合物之间的一种分子量较低(1500以下)的聚合物，也称为低聚物、齐聚物(Oligmer)，是由少数链节组成的聚合物，如二聚体、三聚体、四聚体，或这些低聚物的混合物。当本发明所用的异氰酸酯的预聚物时，选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)分别对应的预聚物中的一种和/或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的催化剂选自脂肪胺类、脂环胺类、芳香胺类和醇胺类及其铵盐类化合物等叔胺类催化剂以及二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅等有机金属催化剂一种和/或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的泡沫稳定剂选自有机硅、聚硅氧烷-聚醚共聚物、有机氟表面活性剂中的一种和/或一种以上的混合物，所述的泡沫稳定剂用于降低聚氨酯混合物的表面张力，在泡沫升起至熟化期间，通过表面张力防止泡沫的热力学非稳态出现的物质。
在本发明中，所述的增塑剂选自为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯等中的一种和/或一种以上的混合物，上述所用的增塑剂与聚氨酯相容性好，基本不迁移或很少迁移，稳定性和协同性显著。
在本发明中，所述辅料还可以包括其他助剂，所述的其它助剂为高效阻燃剂、偶联剂、除水剂、增渗剂等中的一种和/或一种以上的混合物多种。上述所述的助剂是本领域所常用的，为本领域技术人员广为周知。
进一步，相应的，本发明公开了上述的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)先将聚醚多元醇加入反应釜中，搅拌，然后加入泡沫稳定剂、催化剂、增塑剂以及其它助剂等搅拌均匀；
(2)将步骤(1)上述物料在反应釜下料口处放出，经检验合格后，灌装即可得聚氨酯化学注浆堵水-加固材料的A组分；
(3)将异氰酸酯或其预聚物加入反应釜中，与增塑剂混合，再添加泡沫稳定剂及其它助剂等混合均匀；
(4)将步骤(3)上述物料在反应釜下料口处放出，经检验合格后，灌装即可得聚氨酯化学注浆堵水-加固材料的B组分。
进一步的，本发明公开了上述聚氨酯化学注浆堵水-加固材料的使用方法，包括下述步骤：
将聚氨酯化学注浆堵水-加固材料的两种组分A、B按体积比1∶1混合反应后使用。
本发明的的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，不含苯、二甲苯、丙酮等溶剂，固含量为100％，固化后对水质无影响，环保无污染；并且在使用时，双组分反应速度很快，20s开始反应，90s基本反应完全，且根据工程需要，反应时间可调，可有效快速治理矿井的渗漏水及涌水问题。
本发明的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，无水不发泡，遇水迅速发泡，按发泡倍率分有两种：高发泡倍率的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料可适用于矿井强渗漏水及涌水等问题的有效快速治理；低发泡倍率的双组份聚氨酯化学注浆堵水-加固材料可适用于矿井渗漏水有效快速治理及加固。
在实际应用时，本发明的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料由受过专业培训的人员且有专业施工设备的施工队伍采用专用化学注浆泵进行注浆施工。
本发明的优点是：生产工艺简单，产品质量易于控制，固化物物化性能优异，堵水效果显著，能有效快速治理矿井的渗漏水及涌水问题。
申请人对本发明的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料的理化指标进行了测试，发现在上述本发明所限定的质量百分比范围内，至少可以达到下述指标：
表1 主要物化性能指标
上述实验结果证实本发明的产品理化性能优异。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的实质，下述给出了本发明的实施方式，仅用于说明本发明是如何实施的，并非限制本发明仅可由以下方案实施，在理解本发明技术方案的基础上，对本发明进行的变更、替换、结构修饰等依旧属于本发明的保护范围，本发明的保护范围涵盖于其权利要求及其等同变换。
下述所用的原料，均有市售。
实施例1
A组份：
B组份：
异氰酸酯 45
增塑剂 10
除水剂 1
按前述工艺制备聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，反应速度快，发泡倍率大于15倍，适合于大面积渗水或涌水治理。
实施例2
A组份：
B组份：
异氰酸酯 45
增塑剂 9
按前述工艺制备聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，抗压强度高，发泡倍率约3倍左右，适合于渗水及加固处理。
Claims (10)
1.一种聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，包括两种组分，其特征在于其中A组分为聚醚多元醇和辅料组成，B组分为异氰酸酯和/或其预聚物与辅料组成；所述辅料包括催化剂、泡沫稳定剂以及其它助剂等组成，各原料的组成如下，以质量百分比计：
2.根据权利要求1所述的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，其特征在于所述的聚醚多元醇选自PPG类聚醚多元醇、POP类聚合物聚醚多元醇、PTMEG类聚四氢呋喃型多元醇等中的一种和/或一种以上的混合物。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，其特征在于所述的聚醚多元醇选自聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚醚四元醇等中的一种和/或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，其特征在于所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)中的一种和/或一种以上的混合物；所述的异氰酸酯预聚物选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)分别对应的预聚物中的一种和/或一种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，其特征在于所述的催化剂选自脂肪胺类、脂环胺类、芳香胺类和醇胺类及其铵盐类化合物等叔胺类催化剂以及二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅等有机金属催化剂一种和/或一种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，其特征在于所述的泡沫稳定剂选自有机硅、聚硅氧烷-聚醚共聚物、有机氟表面活性剂中的一种和/或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，其特征在于所述的增塑剂选自为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯等中的一种和/或一种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料，其特征在于所述辅料还可以包括其他助剂，所述的其它助剂为高效阻燃剂、偶联剂、除水剂、增渗剂等中的一种和/或一种以上的混合物多种。
9.上述任一权利要求所述的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)先将聚醚多元醇加入反应釜中，搅拌，然后加入泡沫稳定剂、催化剂、增塑剂以及其它助剂等搅拌均匀；
(2)将步骤(1)上述物料在反应釜下料口处放出，经检验合格后，灌装即可得聚氨酯化学注浆堵水-加固材料的A组分；
(3)将异氰酸酯或其预聚物加入反应釜中，与增塑剂混合，再添加泡沫稳定剂及其它助剂等混合均匀；
(4)将步骤(3)上述物料在反应釜下料口处放出，经检验合格后，灌装即可得聚氨酯化学注浆堵水-加固材料的B组分。
10.上述任一权利要求所述的聚氨酯化学注浆堵水-加固材料的使用方法，其特征在于：将上述物料按一定的工艺制成A、B组分，A、B组分按体积比1∶1用专用化学注浆泵注浆即可使用。
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