CN103467972B - 一种煤矿用快速密闭材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种煤矿用快速密闭材料及其制备方法，用于解决现有煤矿用快速密闭材料在低温环境中封堵效果差的问题。一种煤矿用快速密闭材料，包括：体积比为1：1的A组分和B组分，其中：A组分中包括如下重量份的组分：聚合物多元醇38-80份，交联剂0.8-2份，复合催化剂2-6份，表面活性剂0.8-2份，阻燃剂8-10份，水1-2份，发泡剂4-25份，增塑剂0.4-10份，抛射剂1-3份；B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。一种制备煤矿用快速密闭材料的方法，包括称量、搅拌、注入和加压。本发明提出的煤矿用快速密闭材料，低温下具有良好的密封性能；本发明提出的制备煤矿用快速密闭材料的方法，工艺简单、操作简便。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿用快速密闭材料及其制备方法。
背景技术
矿井漏风是指矿井下新鲜风流未经利用，直接渗入回风道或地表的现象。矿井漏风主要发生在地表塌陷区、采空区、废旧巷道、井底车场等处，矿井漏风会减少矿井通风效果，影响矿井通风系统的可靠性和稳定性，并且加速可燃矿物的自然发火，引发瓦斯爆炸和火灾等一系列的安全事故。对井下漏风点进行有效堵漏，是排除安全隐患，保证井下安全生产的主要手段之一。
现有技术中主要采用双组份聚氨酯混合发泡的方法治理矿井漏风现象，具有发泡效果好、渗透性强等优点，但是发泡速度受温度影响较大，特别是在低温（0-10℃）下，反应耗时长、发泡倍数小、封堵效果不理想。
发明内容
本发明提出一种煤矿用快速密闭材料及其制备方法，用于解决现有煤矿用快速密闭材料在低温环境中封堵效果差的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种煤矿用快速密闭材料，包括：体积比为1：1的A组分和B组分，其中：
A组分中包括如下重量份的组分：聚合物多元醇38-80份，交联剂0.8-2份，复合催化剂2-6份，表面活性剂0.8-2份，阻燃剂8-10份，水1-2份，发泡剂4-25份，增塑剂3-5份，抛射剂0.4-10份；
B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
优选的，抛射剂包括：二甲醚、丙丁烷或它们的组合。
优选的，复合催化剂为叔胺类催化剂和有机锡类催化剂复合而成。
优选的，叔胺类催化剂包括：三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺或它们的组合。
优选的，有机锡类催化剂包括：二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的一种或多种；
优选的，聚合物多元醇包括：聚醚型多元醇、聚酯型多元醇或它们的组合；交联剂为脂肪族多元醇；表面活性剂为有机硅表面活性剂；阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂；发泡剂包括：一氟二氯乙烷、1，1，1，3，3-五氯丙烷或它们的组合；增塑剂包括：邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯或它们的组合。
优选的，磷酸酯类阻燃剂包括：磷酸三氯丙酯、甲基磷酸二甲酯或它们的组合；
一种制备煤矿用快速密闭材料的方法，包括如下制备步骤：
称量，称取如下重量份的组分：聚合物多元醇38-80份，交联剂0.8-2份，复合催化剂2-6份，表面活性剂0.8-2份，阻燃剂8-10份，水1-2份，发泡剂4-25份，增塑剂3-5份；
搅拌，将上述组分加入搅拌器中搅拌混合1-2小时；
注入，将上述混合液注入喷涂装置的A罐中，之后再将抛射剂0.4-10份注入上述A罐中；接着，将与A组分体积相同的B组分注入喷涂装置的B罐中；
加压，将A罐与B罐分别加压至2.5-3Mpa，备用。
本发明提出的一种煤矿用快速密闭材料，通过在现有的聚氨酯混合原料中添加抛射剂和复合催化剂，可以使密闭材料在出枪的瞬间形成包裹着抛射剂的聚氨酯泡沫，并在复合催化剂的作用下迅速固化，快速堵住漏风口。本发明提出的一种煤矿用快速密闭材料，在0-10℃的低温下也具有较高的发泡倍数，密闭效果良好。
本发明还提出的一种制备煤矿用快速密闭材料的方法，包括称量、搅拌、注入和加压，工艺简单、操作简便；密闭材料置于喷涂装置中，喷涂装置自带压力，在没有动力源的井下，通过外接喷枪可直接使用，方便、快捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的煤矿用快速密闭材料的制备方法示意图；
图2为本发明提出的煤矿用快速密闭材料的制备方法所采用的喷涂装置的结构示意图。
图中：
1、A罐体开关；2、A罐；3、B罐体开关；4、B罐；5、管路开关；6、混合器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种煤矿用快速密闭材料，包括：体积比为1：1的A组分和B组分，其中：
A组分中包括如下重量份的组分：聚合物多元醇38-80份，交联剂0.8-2份，复合催化剂2-6份，表面活性剂0.8-2份，阻燃剂8-10份，水1-2份，发泡剂4-25份，增塑剂3-5份，抛射剂0.4-10份；
B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
本发明的又一实施方式，作为一种优选的技术方案，抛射剂包括：二甲醚、丙丁烷或它们的组合。
本发明的再一实施方式，作为一种优选的技术方案，复合催化剂为叔胺类催化剂和有机锡类催化剂复合而成。
本发明的另一实施方式，作为一种优选的技术方案，叔胺类催化剂包括：三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺或它们的组合。
本发明的又一实施方式，作为一种优选的技术方案，有机锡类催化剂包括：二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的一种或多种；
本发明的再一实施方式，作为一种优选的技术方案，聚合物多元醇包括：聚醚型多元醇、聚酯型多元醇或它们的组合；交联剂为脂肪族多元醇；表面活性剂为有机硅表面活性剂；阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂；发泡剂包括：一氟二氯乙烷、1，1，1，3，3-五氯丙烷或它们的组合；增塑剂包括：邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯或它们的组合。
本发明的另一实施方式，作为一种优选的技术方案，磷酸酯类阻燃剂包括：磷酸三氯丙酯、甲基磷酸二甲酯或它们的组合。
如图1所示：一种制备煤矿用快速密闭材料的方法，包括如下制备步骤：
称量，称取如下重量份的组分：聚合物多元醇38-80份，交联剂0.8-2份，复合催化剂2-6份，表面活性剂0.8-2份，阻燃剂8-10份，水1-2份，发泡剂4-25份，增塑剂3-5份；
搅拌，将上述组分加入搅拌器中搅拌混合1-2小时；
注入，将上述混合液注入喷涂装置的A罐2中，之后再将抛射剂0.4-10份注入上述A罐2中；接着，将与A组分体积相同的B组分注入喷涂装置的B罐4中；
加压，将A罐2与B罐4分别加压至2.5-3MPa，备用。
如图2所示：本发明的提出的一种制备煤矿用快速密闭材料的方法所使用的喷涂装置，包括A罐2和B罐4，A罐2上设置有A罐体开关1，B罐4上设置有B罐体开关3，A罐2与B罐4分别通过管路与混合器6连接；A罐管路上设置有管路开关5，管路开关5设置在混合器6之前，使用时，在混合器6上接上喷枪使用。
实施例1
制备A组分料100Kg，分别称量聚醚型多元醇20Kg，聚酯型多元醇18Kg，丙三醇2Kg，二月桂酸二丁基锡3.5Kg，三乙烯二胺（33%）2.5Kg，硅油（LK443）2Kg，磷酸三氯丙酯6Kg，甲基磷酸二甲酯4Kg，水2Kg，1，1，1，3，3-五氯丙烷25Kg，邻苯二甲酸二丁脂5Kg；B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯；
将称量好的上述组分加入反应釜中，在常温下搅拌1小时，即制得A组分。抛射剂丙丁烷通过双向大容量增压泵，按用量10Kg直接压注于A压力罐中；
将A、B组分料按体积比1:1灌装于压力罐中，加压至3MPa，经喷枪喷出制得煤矿用快速密闭材料。
经检测产品质量指标如下：
| 测试项目 | 测试结果 |
| 表干时间 | 6s（23±2℃） |
| 附着力 | 2.1MPa |
| 抗压强度 | 205KPa(10%形变) |
| 泡沫体密度 | 22.82g/cm3 |
实施例2
制备A组分料100Kg，分别称量聚醚型多元醇40Kg，聚酯型多元醇40Kg，丙三醇0.8Kg，辛酸亚锡1Kg，五甲基二乙烯三胺1Kg，硅油（LK443）0.8Kg，磷酸三氯丙酯8Kg，水1Kg，1，1，1，3，3-五氯丙烷4Kg，邻苯二甲酸二丁脂3Kg；B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯；
将称量好的上述组分加入反应釜中，在常温下搅拌2小时，即制得A组分。抛射剂丙丁烷通过双向大容量增压泵，按用量0.4Kg直接压注于A压力罐中；
将A、B组分料按体积比1:1灌装于压力罐中，加压至2.5MPa，经喷枪喷出制得煤矿用快速密闭材料。
经检测产品质量指标如下：
| 测试项目 | 测试结果 |
| 表干时间 | 15s（23±2℃） |
| 附着力 | 6.5MPa |
| 抗压强度 | 934KPa(10%形变) |
| 泡沫体密度 | 73.57g/cm3 |
实施例3
制备A组分料100Kg，分别称量聚醚型多元醇29Kg，聚酯型多元醇29Kg，乙二醇1Kg，二月桂酸二丁基锡2.5Kg，五甲基二乙烯三胺0.5Kg，硅油（LK443）1Kg，硅油（LK221）1Kg，磷酸三氯丙酯5Kg，甲基磷酸二甲酯5Kg，水2Kg，一氟二氯乙烷15Kg，邻苯二甲酸二辛脂3Kg，邻苯二甲酸二丁脂2Kg；B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯；
将称量好的上述组分加入反应釜中，在常温下搅拌1小时，即制得A组分。抛射剂二甲醚通过双向大容量增压泵，按用量4Kg直接压注于A压力罐中；
将A、B组分料按体积比1:1灌装于压力罐中，加压至2.5MPa，经喷枪喷出制得煤矿用快速密闭材料。
经检测产品质量指标如下：
| 测试项目 | 测试结果 |
| 表干时间 | 11s（23±2℃） |
| 附着力 | 2.3MPa |
| 抗压强度 | 326KPa(10%形变) |
| 泡沫体密度 | 39.3g/cm3 |
实施例4
制备A组分料100Kg，分别称量聚醚型多元醇15Kg，聚酯型多元醇39.3Kg，丙三醇0.8Kg，二醋酸二丁基锡2.7Kg，三乙烯二胺（33%）1.4Kg，硅油（LK443）1.2Kg，磷酸三氯丙酯5Kg，甲基磷酸二甲酯4Kg，水1.5Kg，1，1，1，3，3-五氯丙烷22.1Kg，邻苯二甲酸二辛脂2Kg，邻苯二甲酸二丁脂2Kg；B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯；
将称量好的上述组分加入反应釜中，在常温下搅拌1小时，即制得A组分。抛射剂二甲醚通过双向大容量增压泵，按用量3Kg直接压注于A压力罐中；
将A、B组分料按体积比1:1灌装于压力罐中，加压至2.8MPa，经喷枪喷出制得煤矿用快速密闭材料。
经检测产品质量指标如下：
| 测试项目 | 测试结果 |
| 表干时间 | 12s（23±2℃） |
| 附着力 | 3.6MPa |
| 抗压强度 | 272KPa(10%形变) |
| 泡沫体密度 | 41.4g/cm3 |
实施例5
制备A组分料100Kg，分别称量聚醚型多元醇25Kg，聚酯型多元醇35Kg，乙二醇1Kg，二醋酸二丁基锡3.5Kg，五甲基二乙烯三胺1Kg，硅油（LK221）1.5Kg，磷酸三氯丙酯8Kg，水1.8Kg，1，1，1，3，3-五氯丙烷10Kg，一氟二氯乙烷14.7Kg，邻苯二甲酸二丁脂3.5Kg；B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯；
将称量好的上述组分加入反应釜中，在常温下搅拌1小时，即制得A组分。抛射剂丙丁烷通过双向大容量增压泵，按用量5Kg直接压注于A压力罐中；
将A、B组分料按体积比1:1灌装于压力罐中，加压至2.6MPa，经喷枪喷出制得煤矿用快速密闭材料。
经检测产品质量指标如下：
| 测试项目 | 测试结果 |
| 表干时间 | 10s（23±2℃） |
| 附着力 | 4.1MPa |
| 抗压强度 | 337KPa(10%形变) |
| 泡沫体密度 | 42.82g/cm3 |
实施例6
制备A组分料100Kg，分别称量聚醚型多元醇35Kg，聚酯型多元醇20Kg，丙三醇0.8Kg，乙二醇1Kg，辛酸亚锡1Kg，三乙烯二胺（33%）5Kg，硅油（LK443）2Kg，磷酸三氯丙酯6Kg，甲基磷酸二甲酯2Kg，水1Kg，1，1，1，3，3-五氯丙烷20.2Kg，邻苯二甲酸二丁脂3Kg；B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯；
将称量好的上述组分加入反应釜中，在常温下搅拌1小时，即制得A组分。抛射剂二甲醚通过双向大容量增压泵，按用量3Kg直接压注于A压力罐中。
将A、B组分料按体积比1:1灌装于压力罐中，加压至2.9MPa，经喷枪喷出制得煤矿用快速密闭材料。
经检测产品质量指标如下：
| 测试项目 | 测试结果 |
| 表干时间 | 8s（23±2℃） |
| 附着力 | 2.7MPa |
| 抗压强度 | 524KPa(10%形变) |
| 泡沫体密度 | 31.59g/cm3 |
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种煤矿用快速密闭材料，其特征在于：包括：体积比为1：1的A组分和B组分，其中：
A组分中包括如下重量份的组分：聚合物多元醇38-80份，交联剂0.8-2份，复合催化剂2-6份，表面活性剂0.8-2份，阻燃剂8-10份，水1-2份，发泡剂4-25份，增塑剂3-5份，抛射剂0.4-10份；
B组分为多苯基多亚甲基多异氰酸酯；
所述抛射剂包括：二甲醚、丙丁烷或它们的组合。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿用快速密闭材料，其特征在于：所述复合催化剂为叔胺类催化剂和有机锡类催化剂复合而成。
3.根据权利要求2所述的一种煤矿用快速密闭材料，其特征在于：所述叔胺类催化剂包括：三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺或它们的组合。
4.根据权利要求2所述的一种煤矿用快速密闭材料，其特征在于：所述有机锡类催化剂包括：二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡中的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种煤矿用快速密闭材料，其特征在于：
所述聚合物多元醇包括：聚醚型多元醇、聚酯型多元醇或它们的组合；
所述交联剂为脂肪族多元醇；
所述表面活性剂为有机硅表面活性剂；
所述阻燃剂为磷酸酯类阻燃剂；
所述发泡剂包括：一氟二氯乙烷、1，1，1，3，3-五氯丙烷或它们的组合；
所述增塑剂包括：邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯或它们的组合。
6.根据权利要求5所述的一种煤矿用快速密闭材料，其特征在于：所述磷酸酯类阻燃剂包括：磷酸三氯丙酯、甲基磷酸二甲酯或它们的组合。
7.一种制备如权利要求1所述的煤矿用快速密闭材料的方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
称量，称取如下重量份的组分：聚合物多元醇38-80份，交联剂0.8-2份，复合催化剂2-6份，表面活性剂0.8-2份，阻燃剂8-10份，水1-2份，发泡剂4-25份，增塑剂3-5份；
搅拌，将上述组分加入搅拌器中搅拌混合1-2小时；
注入，将上述混合液注入喷涂装置的A罐(2)中，之后再将抛射剂0.4-10份注入上述A罐(2)中；接着，将与A组分体积相同的B组分注入喷涂装置的B罐(4)中；
加压，将A罐(2)与B罐(4)分别加压至2.5-3Mpa，备用。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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