CN104073148B - 一种用于密闭煤巷壁的复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于密闭煤巷壁的复合材料，由A组制剂和B组制剂组成，A组制剂由以下重量份的原料制成：亲水性聚氨酯70-80份，多聚酸铵10-20份，珍珠岩粉10-20份，石粉10-15份，二异氰酸酯5-10份；B组制剂由以下重量份的原料制成：纯净水50-70份，多聚磷酸铵10-20份，珍珠岩粉10-20份，石粉10-15份，聚乙二醇醚5-10份，羟甲基纤维素纳1-3份，建筑用901胶1-10份，三乙烯二胺5-10份，二丁基二月桂酸锡0.5-1份，二氟二氯甲烷1-10份；将等质量的A组制剂与B组制剂混合均匀，得到产品；本发明复合材料具有高阻燃、抗静电、无反应热、高密度、反应速度快的特点。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，特别是涉及一种用于密闭煤巷壁的复合材料及其制备方法。
背景技术
在煤矿开采过程中，大量巷道要开凿在煤层中(称之为煤巷)，由于煤层赋存条件的不同，有些煤层透气性差，虽然采用瓦斯抽采技术来抽取煤层中的瓦斯，但是仍然沿着裸露的煤巷壁向巷道内泄露大量的瓦斯，经常造成巷道内的瓦斯浓度超限，给煤矿安全生产带来严重威胁。近些年，为了解决这种问题，人们想方设法对裸露的煤巷壁进行密闭，首先采用喷射混凝土的方法进行试验，但是由于混凝土对煤壁的附着力差，没有韧性，因此这种材料不能满足巷壁密闭的要求。其次，考虑采用聚氨酯类高分子材料进行巷壁的密闭，聚氨酯类高分子材料附着力较好，有一定的韧性，但是聚氨酯类高分子反应时产生高温，安全性差。
发明内容
针对上述技术问题，本发明目的是提供一种气密性好、附着力强、韧性好、安全性高的用于密闭煤巷壁的复合材料。本发明的复合材料是由多种无机材料，辅以黏结剂、催化剂、发泡剂等制成的液体复合材料。
本发明采用的技术方案是：
一种用于密闭煤巷壁的复合材料，由A组制剂和B组制剂组成，其中，
所述A组制剂由以下重量份的原料制成：
亲水性聚氨酯70-80份，多聚磷酸铵10-20份，珍珠岩粉10-20份，石粉10-15份，二异氰酸酯5-10份；
其中，所述亲水性聚氨酯由以下重量份的原料制成：聚醚多元醇30-50份，多亚甲基多苯基异氰酸酯40-60份和丙酮10-20份；
所述B组制剂由以下重量份的原料制成：
纯净水50-70份，多聚磷酸铵10-20份，珍珠岩粉10-20份，石粉10-15份，聚乙二醇醚5-10份，羟甲基纤维素纳1-3份，建筑用901胶1-10份，三乙烯二胺5-10份，二丁基二月桂酸锡0.5-1份，二氟二氯甲烷1-10份。
将等质量的所述A组制剂与所述B组制剂混合均匀，得到产品。
本发明所述的用于密闭煤巷壁的复合材料，其中，所述二异氰酸酯的官能度小于2.4。
本发明所述的用于密闭煤巷壁的复合材料，其中，所述聚乙二醇醚官能度小于等于4，羟基当量在1000以上。
本发明所述的用于密闭煤巷壁的复合材料，其中，所述聚醚多元醇羟值范围440-480mgKOH/g，粘度3400-5000mPa·s，分子量200-4000。
本发明所述的用于密闭煤巷壁的复合材料，其中，所述多亚甲基多苯基异氰酸酯官能度在2.3-3.0之间。
本发明所述的用于密闭煤巷壁的复合材料，其中，所述珍珠岩粉目数为60-80目，所述石粉目数为40-80目。
一种制备上述用于密闭煤巷壁的复合材料的方法，包括以下步骤:
(1)A组制剂的制备方法:
(a)制备单组分异氰酸酯封端的亲水性聚氨酯(简称亲水性聚氨酯)：常温常压下，按配比准备原料，将所述原料中的聚醚多元醇、多亚甲基多苯基异氰酸酯和丙酮依次加入到反应釜内后，密封、常温常压下搅拌10分钟，静置3小时以上即可得到亲水性聚氨酯；
(b)按配比准备A组制剂的其他原料，常温常压下，按顺序依次将步骤(a)中得到的所述亲水性聚氨酯，多聚磷酸铵，珍珠岩粉，石粉和二异氰酸酯混合并且搅拌均匀即可；
(2)B组制剂的制备方法:
按配比准备B组制剂的原料，常温常压下，按顺序依次将纯净水，多聚磷酸铵，珍珠岩粉，石粉，聚乙二醇醚，羟甲基纤维素纳，建筑用901胶，三乙烯二胺，二丁基二月桂酸锡和二氟二氯甲烷混合并且搅拌均匀即可；
(3)将等质量的所述A组制剂与所述B组制剂混合均匀，得到产品。
本发明提供的一种用于密闭煤巷壁的复合材料，具有高阻燃、抗静电、无反应热、高密度、反应速度快的特点，材料喷涂到煤壁后，能快速膨胀，有效密闭有害气体的泄露；本发明由于添加了热传导系数好，散热均匀的无机物，从而能够控制反应时间，减缓反应速度，安全性好，而且还可以大大降低生产成本。
本发明提供的一种用于密闭煤巷壁的复合材料的制备方法，方法简单，成本低。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
下述实施例中，所用到的原料来源如下：
聚醚多元醇其商品牌号可以为聚醚多元醇4110、聚醚多元醇403购于天津化工三厂。
多亚甲基多苯基异氰酸酯其商品牌号可以为多亚甲基多苯基异氰酸酯PM200(官能度在2.3-3.0之间)，购于烟台万华聚氨酯有限公司。
建筑用901胶购于淮南帝豪新型建材有限公司。
珍珠岩粉目数为60-80目，石粉目数为40-80目。
实施例1(冬季施工用)
一种用于密闭煤巷壁的复合材料，由A组制剂和B组制剂组成，其中，
所述A组制剂由以下重量份的原料制成：
亲水性聚氨酯75份，多聚磷酸铵12份，珍珠岩粉15份，石粉15份，二异氰酸酯(官能度小于2.4)8份；
其中，所述亲水性聚氨酯由以下重量份的原料制成：聚醚多元醇4110(羟值范围440-480mgKOH/g，粘度3400-5000mPa·s，分子量200-4000)30份，多亚甲基多苯基异氰酸酯60份和丙酮15份；
所述B组制剂由以下重量份的原料制成：
纯净水60份，多聚磷酸铵15份，珍珠岩粉16份，石粉15份，聚乙二醇醚(官能度小于等于4，羟基当量在1000以上)8份，羟甲基纤维素纳1份，建筑用901胶8份，三乙烯二胺8份，二丁基二月桂酸锡0.5份，二氟二氯甲烷2份；
将等质量的所述A组制剂与所述B组制剂混合均匀，得到本实施例产品。
本实施例制备上述用于密闭煤巷壁的复合材料的方法，包括以下步骤:
(1)A组制剂的制备方法:
(a)制备单组分异氰酸酯封端的亲水性聚氨酯(简称亲水性聚氨酯)：常温常压下，按配比准备原料，将所述原料中的聚醚多元醇4110、多亚甲基多苯基异氰酸酯和丙酮依次加入到反应釜内后，密封、常温常压下搅拌10分钟，静置3小时以上即可得到亲水性聚氨酯；
(b)按配比准备A组制剂的其他原料，常温常压下，按顺序依次将步骤(a)中得到的所述亲水性聚氨酯，多聚磷酸铵，珍珠岩粉，石粉和二异氰酸酯混合并且搅拌均匀即可；
(2)B组制剂的制备方法:
按配比准备B组制剂的原料，常温常压下，按顺序依次将纯净水，多聚磷酸铵，珍珠岩粉，石粉，聚乙二醇醚，羟甲基纤维素纳，建筑用901胶，三乙烯二胺，二丁基二月桂酸锡和二氟二氯甲烷混合并且搅拌均匀即可；
(3)将等质量的所述A组制剂与所述B组制剂混合均匀，得到本实施例产品。
使用时，A组制剂和B组制剂由双液注浆泵自动按照体积比1：1混合，然后经喷枪喷涂至煤巷壁表面，形成一种致密的弹性固结体，从而起到密闭作用。
实施例2(夏季施工用)
一种用于密闭煤巷壁的复合材料，由A组制剂和B组制剂组成，其中，
所述A组制剂由以下重量份的原料制成：
亲水性聚氨酯70份，多聚磷酸铵10份，珍珠岩粉10份，石粉10份，二异氰酸酯(官能度小于2.4)5份；
其中，所述亲水性聚氨酯由以下重量份的原料制成：聚醚多元醇403(羟值范围440-480mgKOH/g，粘度3400-5000mPa·s，分子量200-4000)50份，多亚甲基多苯基异氰酸酯50份和丙酮10份；
所述B组制剂由以下重量份的原料制成：
纯净水50份，多聚磷酸铵10份，珍珠岩粉10份，石粉10份，聚乙二醇醚5份，羟甲基纤维素纳1份，建筑用901胶1份，三乙烯二胺5份，二丁基二月桂酸锡0.5份，二氟二氯甲烷1份；
将等质量的所述A组制剂与所述B组制剂混合均匀，得到本实施例产品。
本实施例制备上述用于密闭煤巷壁的复合材料的方法，包括以下步骤:
(1)A组制剂的制备方法:
(a)制备单组分异氰酸酯封端的亲水性聚氨酯(简称亲水性聚氨酯)：常温常压下，按配比准备原料，将所述原料中的聚醚多元醇403、多亚甲基多苯基异氰酸酯和丙酮依次加入到反应釜内后，密封、常温常压下搅拌10分钟，静置3小时以上即可得到亲水性聚氨酯；
(b)按配比准备A组制剂的其他原料，常温常压下，按顺序依次将步骤(a)中得到的所述亲水性聚氨酯，多聚磷酸铵，珍珠岩粉，石粉和二异氰酸酯混合并且搅拌均匀即可；
(2)B组制剂的制备方法:
按配比准备B组制剂的原料，常温常压下，按顺序依次将纯净水，多聚磷酸铵，珍珠岩粉，石粉，聚乙二醇醚，羟甲基纤维素纳，建筑用901胶，三乙烯二胺，二丁基二月桂酸锡和二氟二氯甲烷混合并且搅拌均匀即可；
(3)将等质量的所述A组制剂与所述B组制剂混合均匀，得到本实施例产品。
使用时，A组制剂和B组制剂由双液注浆泵自动按照体积比1：1混合，然后经喷枪喷涂至煤巷壁表面，形成一种致密的弹性固结体，从而起到密闭作用。
实施例3(特别低温情况下)
一种用于密闭煤巷壁的复合材料，由A组制剂和B组制剂组成，其中，
所述A组制剂由以下重量份的原料制成：
亲水性聚氨酯80份，多聚磷酸铵20份，珍珠岩粉20份，石粉15份，二异氰酸酯(官能度小于2.4)10份；
其中，所述亲水性聚氨酯由以下重量份的原料制成：聚醚多元醇4110和聚醚多元醇403混合物40份，多亚甲基多苯基异氰酸酯40份和丙酮20份；
所述B组制剂由以下重量份的原料制成：
纯净水70份，多聚磷酸铵20份，珍珠岩粉20份，石粉15份，聚乙二醇醚10份，羟甲基纤维素纳3份，建筑用901胶10份，三乙烯二胺10份，二丁基二月桂酸锡1份，二氟二氯甲烷10份；
将等质量的所述A组制剂与所述B组制剂混合均匀，得到本实施例产品。
本实施例制备上述用于密闭煤巷壁的复合材料的方法，包括以下步骤:
(1)A组制剂的制备方法:
(a)制备单组分异氰酸酯封端的亲水性聚氨酯(简称亲水性聚氨酯)：常温常压下，按配比准备原料，将所述原料中的聚醚多元醇4110和聚醚多元醇403混合物、多亚甲基多苯基异氰酸酯和丙酮依次加入到反应釜内后，密封、常温常压下搅拌10分钟，静置3小时以上即可得到亲水性聚氨酯；
(b)按配比准备A组制剂的其他原料，常温常压下，按顺序依次将步骤(a)中得到的所述亲水性聚氨酯，多聚磷酸铵，珍珠岩粉，石粉和二异氰酸酯混合并且搅拌均匀即可；
(2)B组制剂的制备方法:
按配比准备B组制剂的原料，常温常压下，按顺序依次将纯净水，多聚磷酸铵，珍珠岩粉，石粉，聚乙二醇醚，羟甲基纤维素纳，建筑用901胶，三乙烯二胺，二丁基二月桂酸锡和二氟二氯甲烷混合并且搅拌均匀即可；
(3)将等质量的所述A组制剂与所述B组制剂混合均匀，得到本实施例产品。
使用时，A组制剂和B组制剂由双液注浆泵自动按照体积比1：1混合，然后经喷枪喷涂至煤巷壁表面，形成一种致密的弹性固结体，从而起到密闭作用。
本发明用于密闭煤巷壁的复合材料的性能评价试验：
(1)燃烧性：将本发明实施例产品形成的弹性固结体在酒精喷灯上60秒，测其燃烧性。
(2)导电性：用抗静电仪测量本发明产品的导电性。
(3)密封性：将本发明实施例产品的弹性固结体密封住一个空的三角烧瓶，将三角烧瓶倒置在水中，无气泡产生，则说明该弹性固结体不透气、不透水，密闭性能良好。
下表为三组实施例产品形成的弹性固结体性能数据
本发明用于密闭煤巷壁的复合材料的弹性固结体密度约3.0g/cm3左右，按喷涂厚度1cm计算，理论上1000kg材料，可喷涂面积330m2左右。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种用于密闭煤巷壁的复合材料，其特征在于：由A组制剂和B组制剂组成，其中，
所述A组制剂由以下重量份的原料制成：
亲水性聚氨酯70-80份，多聚磷酸铵10-20份，珍珠岩粉10-20份，石粉10-15份，二异氰酸酯5-10份；
其中，所述亲水性聚氨酯由以下重量份的原料制成：聚醚多元醇30-50份，多亚甲基多苯基异氰酸酯40-60份和丙酮10-20份；
所述B组制剂由以下重量份的原料制成：
纯净水50-70份，多聚磷酸铵10-20份，珍珠岩粉10-20份，石粉10-15份，聚乙二醇醚5-10份，羟甲基纤维素纳1-3份，建筑用901胶1-10份，三乙烯二胺5-10份，二丁基二月桂酸锡0.5-1份，二氟二氯甲烷1-10份；
将等质量的所述A组制剂与所述B组制剂混合均匀，得到产品。
2.根据权利要求1所述的用于密闭煤巷壁的复合材料，其特征在于：所述二异氰酸酯的官能度小于2.4。
3.根据权利要求1所述的用于密闭煤巷壁的复合材料，其特征在于：所述聚乙二醇醚官能度小于等于4，羟基当量在1000以上。
4.根据权利要求1所述的用于密闭煤巷壁的复合材料，其特征在于：所述聚醚多元醇羟值范围440-480mgKOH/g，粘度3400-5000mPa·s，分子量200-4000。
5.根据权利要求1所述的用于密闭煤巷壁的复合材料，其特征在于：所述多亚甲基多苯基异氰酸酯官能度在2.3-3.0之间。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的用于密闭煤巷壁的复合材料，其特征在于：所述珍珠岩粉目数为60-80目，所述石粉目数为40-80目。
7.制备权利要求1-6任意一项所述用于密闭煤巷壁的复合材料的方法，包括以下步骤:
(1)A组制剂的制备方法:
(a)制备单组分异氰酸酯封端的亲水性聚氨酯：常温常压下，按配比准备原料，将所述原料中的聚醚多元醇、多亚甲基多苯基异氰酸酯和丙酮依次加入到反应釜内后，密封、常温常压下搅拌10分钟，静置3小时以上即可得到亲水性聚氨酯；
(b)按配比准备A组制剂的其他原料，常温常压下，按顺序依次将步骤(a)中得到的所述亲水性聚氨酯，多聚磷酸铵，珍珠岩粉，石粉和二异氰酸酯混合并且搅拌均匀即可；
(2)B组制剂的制备方法:
按配比准备B组制剂的原料，常温常压下，按顺序依次将纯净水，多聚磷酸铵，珍珠岩粉，石粉，聚乙二醇醚，羟甲基纤维素纳，建筑用901胶，三乙烯二胺，二丁基二月桂酸锡和二氟二氯甲烷混合并且搅拌均匀即可；
(3)将等质量的所述A组制剂与所述B组制剂混合均匀，得到产品。
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