CN102838722A

CN102838722A - 一种有机抗高压钻孔密封树脂及制方法

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Publication number: CN102838722A
Application number: CN2012103426083A
Authority: CN
Inventors: 林柏泉; 郝志勇; 张连军; 李飞; 高亚斌
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2032-09-17
Also published as: CN102838722B

Abstract

一种有机抗高压钻孔密封树脂，它包括聚氨酯树脂组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯，其特征在于，聚氨酯树脂组合料包括：聚醚体系100份，发泡稳定剂B8460 3～4份，催化剂1.2～2.1份，发泡剂4.8～6份；所述的聚醚体系包括：聚醚多元醇YD-4110-4 40～60份、聚醚多元醇YD-1050 30～40份、聚醚多元醇YD-405 10～20份；所述的催化剂包括：PC-12 0.4～0.7份、PA-300 0.4～0.7份、PA-400 0.4～0.7份；所述的发泡剂包括：HFC-245fa 2.4～3份、HFC-365mfc 2.4～3份；聚氨酯树脂组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯之比为100：100～105，单位为重量份。本发明具有很好的渗透性能，能够很好地填充钻孔内的微裂隙，反应终成物强度大，抗高压强度显著提高；与煤壁粘结力也得到增强，能和孔壁周围很好的结合，能够满足水力压裂钻孔密封所需的抗高压要求。

Description

一种有机抗高压钻孔密封树脂及制方法

技术领域

本发明涉及一种钻孔密封树脂及制方法，尤其是一种适用于煤矿水力压裂钻孔的密封有机抗高压钻孔密封树脂及制方法。

背景技术

目前煤矿所采用的聚氨酯各种钻孔密封材料虽然具有封孔速度快、固化时间短等优点，但是由于聚氨酯为粘性液体，渗透能力较弱，对钻孔周围岩体裂隙的封堵作用比较有限，直接影响了封孔质量；此外，现有的聚氨酯材料膨胀倍率过大，材料自身的抗压性能较差，并且反应之后与钻孔壁的粘结能力较弱，无法满足水力压裂钻孔密封所需的抗高压要求。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种有机抗高压钻孔密封树脂及制方法，通过改变聚氨酯树脂组合料的流动性及硬度，从根本上提高聚氨酯树脂的渗透性能及抗高压能力。

技术方案：本发明的有机抗高压钻孔密封树脂及制方法，包括聚氨酯树脂组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯，所述的聚氨酯树脂组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯之比为100：100～105，单位为重量份；其中：

所述的聚氨酯树脂组合料包括：

聚醚体系：100份

发泡稳定剂B8460：3～4份

催化剂：1.2～2.1份

发泡剂：4.8～6份；

所述的聚醚体系包括：

聚醚多元醇YD-4110-4：40～60份

聚醚多元醇YD-1050：30～40份

聚醚多元醇YD-405：10～20份；

其配备方法：

将聚氨酯树脂组合料按重量比100份通过聚氨酯注浆泵加入压力为0.2～0.4MPa的白料罐内；

将多苯基多亚甲基多异氰酸酯按重量比100～105份聚氨酯注浆泵加入压力为0.1～0.25MPa的黑料罐内；

将白料罐内的聚氨酯树脂组合料和黑料罐内的多苯基多亚甲基多异氰酸酯通过聚氨酯注浆泵的枪头搅拌混合，即可注入到钻孔内指定部位。

所述的催化剂包括：PC-12 0.4～0.7份、PA-300 0.4～0.7份、PA-400 0.4～0.7份，单位为重量份。

所述的发泡剂包括：HFC-245fa 2.4～3份、HFC-365mfc 2.4～3份，单位为重量份。

有益效果：

1、本发明与煤矿现有聚氨酯材料相比，具有很好的渗透性能，能够很好地填充钻孔内的微裂隙，反应终成物强度大，抗高压强度显著提高；与煤壁粘结力也得到增强，能和孔壁周围很好的结合，能够满足水力压裂钻孔密封所需的抗高压要求；

2、本发明的膨胀倍率为原始体积的2～4倍，显著提高了水平钻孔的封孔成功率，减小了工人劳动强度，提高了工作效率；

3、本发明的制备材料达到最终强度所需要的时间大大缩短，为现场施工节约了等待时间，具有很高的性价比。

具体实施方式

本发明的有机抗高压钻孔密封树脂及方法，主要由聚氨酯树脂组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯构成，聚氨酯树脂组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯之比为100：100～105，单位为重量份；其中：

所述的聚氨酯树脂组合料包括：

聚醚体系：100份

发泡稳定剂B8460(高施米特硬泡硅油)：3～4份

催化剂：1.2～2.1份

发泡剂：4.8～6份；

所述的催化剂包括：PC-12(聚氨酯催化剂N-甲基二环己胺)：0.4～0.7份、PA-300(聚氨酯延迟凝胶催化剂)：0.4～0.7份、PA-400(聚氨酯延迟发泡催化剂)：0.4～0.7份，单位为重量份；所述的发泡剂包括：HFC-245fa(1 ,1 ,1 ,3,3 五氟丙烷)：2.4～3份、HFC-365mfc(1,1,1,3,3-五氟丁烷)：2.4～3份，单位为重量份；

所述的聚醚体系包括：

聚醚多元醇YD-4110-4：40～60份

聚醚多元醇YD-1050：30～40份

聚醚多元醇YD-405：10～20份；

其配备方法：

本发明各组分的性能参数及作用如下：

1、聚氨酯树脂组合料：

表一

原料名称	相关参数	主要作用
			聚醚多元醇YD-4110-4	羟值OH=450±20	主聚醚，提供羟基参加反应
聚醚多元醇YD-1050	羟值OH=380±20	辅助聚醚，改善流动性
			聚醚多元醇YD-405	羟值OH=450±20	辅助聚醚，提高硬度
发泡稳定剂B8460		泡沫稳定剂
			催化剂PC-12		增加硬度
催化剂PA-300		延迟凝胶时间
			催化剂PA-400		延迟发泡时间
HFC-245fa		物理发泡剂
			HFC-365mfc		物理发泡剂

2、多苯基多亚甲基多异氰酸酯：

PM-200 异氰酸根含量NCO%=30%。

表二

Figure 2012103426083100002DEST_PATH_IMAGE001

表二共列出了4种配方，4个实施例，其中的各组分都以重量份为单位。

下面通过表二的4个实施例对各组分在用量改变时，成品的物性特征变化情况进行阐述：

实施例1：白料罐中料的密度为1.09±0.01g/cm³，物料黏度为230～265cps（22℃）。

制备方法：将白料罐中100份的白料与黑料罐中100份的黑料混合，经机械搅拌反应，自由发泡密度523kg/m³，起发时间200～205秒，拉丝时间484～502秒，不粘手时间814～828秒；成品无收缩变形，膨胀倍率2.1倍，抗压强度14.1MPa。

实施例2：白料罐中料的密度为1.08±0.01g/cm³，物料黏度为220～254cps（22℃）。

制备方法：将白料罐中100份白料与黑料罐中100份黑料混合，经机械搅拌反应，自由发泡密度423kg/m³，起发时间195～201秒，拉丝时间478～494秒，不粘手时间805～820秒；成品无收缩变形，膨胀倍率2.6倍，抗压强度12.6MPa。

实施例3：白料罐中料的密度为1.07±0.01g/cm³，物料黏度为209～244cps（22℃）。

制备方法：将白料罐中100份白料与黑料罐中100份黑料混合，经机械搅拌反应，自由发泡密度334kg/m³，起发时间191～198秒，拉丝时间470～487秒，不粘手时间797～811秒；成品无收缩变形，膨胀倍率3.3倍，抗压强度11.3MPa。

实施例4：白料罐中料的密度1.06±0.01g/cm³，物料黏度：201～234cps（22℃）。

制备方法：将白料罐中100份白料与黑料罐中100份黑料混合，经机械搅拌反应，自由发泡密度282kg/m³，起发时间185～192秒，拉丝时间463～469秒，不粘手时间790～801秒；成品无收缩变形，膨胀倍率3.9倍，抗压强度10.1MPa。

Claims

1.一种有机抗高压钻孔密封树脂及制备方法，包括聚氨酯树脂组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯，其特征在于：所述的聚氨酯树脂组合料与多苯基多亚甲基多异氰酸酯之比为100：100～105，单位为重量份；其中：

所述的聚氨酯树脂组合料包括：

聚醚体系：100份

发泡稳定剂B8460：3～4份

催化剂：1.2～2.1份

发泡剂：4.8～6份；

所述的聚醚体系包括：

聚醚多元醇YD-4110-4：40～60份

聚醚多元醇YD-1050：30～40份

聚醚多元醇YD-405：10～20份；

其配备方法：

2.根据权利要求1所述的有机抗高压钻孔密封树脂，其特征在于：所述的催化剂包括：PC-12 0.4～0.7份、PA-300 0.4～0.7份、PA-400 0.4～0.7份，单位为重量份。

3.根据权利要求1所述的有机抗高压钻孔密封树脂，其特征在于：所述的发泡剂包括：HFC-245fa 2.4～3份、HFC-365mfc 2.4～3份，单位为重量份。