发明内容
本发明的目的在于提供一种难燃低放热型瓦斯抽采钻孔封堵材料及其制备方法,该封堵材料可满足现有的封孔施工工艺要求,所制备的封堵材料具有反应放热量低、遇水发泡倍率变化小、阻燃性高、力学性能优良等特点。
本发明技术方案:
一种难燃低放热型瓦斯抽采钻孔封堵材料,所述封堵材料包括A组分和B组分,其中A组分包括,按照质量份计:聚醚多元醇1:45-75份、聚醚多元醇2:5-15份、曼尼希多元醇:15-30份、聚酯多元醇:1-5份、催化剂:0.01-3.0份、泡沫稳定剂:1.5-3.0份、发泡剂:1.0-6.0份、阻燃剂:10-30份和稳定剂:0.5-1.5份;B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯;A组分与B组分质量份配比为:100:100-200份。
所述聚醚多元醇1为以甘油为起始剂聚醚多元醇,其官能度为3-4,分子量200-1000。
所述聚醚多元醇2为以蔗糖或山梨醇与甘油为共起始剂的聚醚多元醇,其官能度4-8,分子量不大于1200。
所述曼尼希多元醇,其官能度为4,分子量300-800。
所述聚酯多元醇为苯酐聚酯多元醇,其官能度2-2.3,分子量不大于650。
所述催化剂主要包括三亚乙基二胺、N,N-二甲基环己胺、1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢化三嗪、2,4,6-三(二甲氨基甲基)-苯酚、2-羟丙基三甲基异辛酸盐、二醋酸二丁基锡、醋酸钾、辛酸钾、油酸钾或其混合物。
所述发泡剂包括去离子水、HFC-365mfc、HFC-227中一种或几种的混合物。
所述阻燃剂为可膨胀性石墨、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、磷酸三乙酯中的一种或几种的混合物。
所述稳定剂为α-甲基苯乙烯、苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油醚中的一种或几种混合物。
所述的难燃低放热型瓦斯抽采钻孔封堵材料的制备方法,它包括下述步骤:
步骤1、按照组分A中各组成物的质量百分比,称取相应的组成物依次加入搅拌容器中,在常温下搅拌30-60分钟;
步骤2、按照A组分与B组分的配比进行混合,采用注浆泵混合发泡成型。
本发明有益效果:
本发明的封堵材料与原封堵材料在实际使用中相比:封堵材料的发泡倍数为3~5倍,遇水发泡倍率为4-6倍,发泡倍数适中,材料的密实度满足封孔的要求,在不会漏气的情况下又节省材料。良好的渗透性和流动性可以使封堵材料渗入孔壁的裂隙中,增加封孔的密实性。解决了在反应过程中放出大量的热,易引起热量积聚,加速煤的自燃氧化进程,将严重威胁矿井的安全生产等问题。本发明封堵材料具有优异的力学性能,对钻孔形成了足够的支护作用,保证了封孔效果的稳定性。本发明的封堵材料与原封堵材料在实际使用中相比,瓦斯抽采浓度平均提高40%左右,高浓度维持周期长,一次封孔后一般可达2个月,单孔平均多抽瓦斯量约为1036.8m(按抽2个月算);增加了封孔深度,有效避开巷道松动圈,实现了封孔技术由手工向机械的转换,提高了抽采钻孔的封孔质量,保证了瓦斯抽采效果,延长了钻孔瓦斯抽采期,取得显著的经济效益与社会效益。
具体实施方式:
一种难燃低放热型瓦斯抽采钻孔封堵材料,所述封堵材料包括A组分和B组分,其中A组分包括,按照质量份计:聚醚多元醇1:45-75份、聚醚多元醇2:5-15份、曼尼希多元醇:15-30份、聚酯多元醇:1-5份、催化剂:0.01-3.0份、泡沫稳定剂:1.5-3.0份、发泡剂:1.0-6.0份、阻燃剂:10-30份和稳定剂:0.5-1.5份;B组分为多亚甲基多苯基多异氰酸酯;A组分与B组分质量份配比为:100份:100-200份。
所述聚醚多元醇1,其官能度为3-4,分子量200-1000,优选官能度为3,分子量300-800的以甘油为起始剂聚醚多元醇。
所述聚醚多元醇2,其官能度4-8,分子量不大于1200,优选官能度为4.2-5.5,分子量不大于1000的以蔗糖或山梨醇与甘油为共起始剂的聚醚多元醇。
所述曼尼希多元醇,其官能度约为4,分子量300-800。
所述聚酯多元醇,其官能度2-2.3,分子量不大于650,优选苯酐聚酯多元醇。
所述催化剂主要包括三亚乙基二胺、N,N-二甲基环己胺、1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢化三嗪、2,4,6-三(二甲氨基甲基)-苯酚、2-羟丙基三甲基异辛酸盐、二醋酸二丁基锡、醋酸钾、辛酸钾和油酸钾中的几种混合物,优选1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢化三嗪、2,4,6-三(二甲氨基甲基)-苯酚、2-羟丙基三甲基异辛酸盐、二醋酸二丁基锡和辛酸钾。
泡沫稳定剂优选非水解型硅碳类表面活性剂,优选南京美思德化学股份有限公司的AK-8805,或德国高施密特公司的B 8462等。
所述发泡剂,主要包括去离子水、HFC-365mfc和HFC-227中一种或几种的混合物。
所述阻燃剂为可膨胀性石墨、聚磷酸铵、甲基膦酸二甲酯、磷酸三乙酯中的一种或几种的混合物,优选可膨胀性石墨、聚磷酸铵和磷酸三乙酯。
所述稳定剂为α-甲基苯乙烯、苯基缩水甘油醚、双酚A双缩水甘油醚中的一种或几种混合物,优选α-甲基苯乙烯和苯基缩水甘油醚。
所述B组分多亚甲基多苯基多异氰酸酯为德国拜耳公司的Desmodur 44V20L、烟台万华聚氨酯股份有限公司的 Wannate PM 200和Wannate PM 400中的一种或几种。
所述的难燃低放热型瓦斯抽采钻孔封堵材料的制备方法,它包括下述步骤:
步骤1、按照组分A中各组成物的质量百分比,称取相应的组成物依次加入搅拌容器中,在常温下搅拌30-60分钟;
步骤2、按照A组分与B组分的配比进行混合,采用注浆泵混合发泡成型。
下面列举一部分具体实施例对本发明进行说明,但本发明并不限于下述实施例。
实施例1:
在200L不锈钢干燥的搅拌容器内,分别称取:聚醚多元醇1:45kg;聚醚多元醇2:5kg;曼尼希多元醇:15 kg;聚酯多元醇:1 kg;催化剂(2-羟丙基三甲基异辛酸盐、1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢化三嗪、辛酸钾(其重量比为65:15:20):0.01 kg;泡沫稳定剂:1.5 kg;发泡剂(水与HFC-365mfc其重量比为25 : 75):1kg;阻燃剂(可膨胀性石墨):10 kg,稳定剂(α-甲基苯乙烯):0.5kg。并将其依次加入搅拌容器内,在常温下搅拌30-60分钟即可。
实施例2:
在200L不锈钢干燥的搅拌容器内,分别称取:聚醚多元醇1:60kg;聚醚多元醇2:8kg;曼尼希多元醇:22 kg;聚酯多元醇:2.5 kg;催化剂(2-羟丙基三甲基异辛酸盐、1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢化三嗪、辛酸钾(其重量比为65:15:20):2 kg;泡沫稳定剂:2.2kg;发泡剂(水与HFC-365mfc其重量比为25 : 75):3kg;阻燃剂(可膨胀性石墨):20 kg,稳定剂(α-甲基苯乙烯):1kg。并将其依次加入搅拌容器内,在常温下搅拌30-60分钟即可。
实施例3:
在200L不锈钢干燥的搅拌容器内,分别称取:聚醚多元醇1:75kg;聚醚多元醇2:15kg;曼尼希多元醇:30 kg;聚酯多元醇:5kg;催化剂(2-羟丙基三甲基异辛酸盐、1,3,5-三(二甲氨基丙基)-六氢化三嗪、辛酸钾(其重量比为65:15:20):3 kg;泡沫稳定剂:3kg;发泡剂(水与HFC-365mfc其重量比为25 : 75):6kg;阻燃剂(可膨胀性石墨):30 kg,稳定剂(α-甲基苯乙烯):1.5kg。并将其依次加入搅拌容器内,在常温下搅拌30-60分钟即可。
将上述实施例1、2和3制备的A组分分别与B组分Wannate PM 200,按照100:100的质量比,采用手动注浆泵混合发泡成型。其性能检测结果见下表。
将上述实施例1、2和3制备的A组分分别与B组分Wannate PM 200,按照100:150的质量比,采用手动注浆泵混合发泡成型。其性能检测结果见下表。
将上述实施例1、2和3制备的A组分分别与B组分Wannate PM 200,按照100:200的质量比,采用手动注浆泵混合发泡成型。其性能检测结果见下表。
根据上述检测结果可知,按照实施例制备的封孔材料具有渗透性和流动性好、反应热低(反应最高温度≤100℃)、遇水发泡倍率变化小(≤1.5倍)等良好的施工性能;固化后具有闭孔率高(≥91%)、阻燃性高(氧指数OI≥26%)、力学性能好(压缩强度≥5MPa,剪切强度≥1MPa)等优异性能。