CN107868203A - 一种注浆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种注浆材料及其制备方法。本发明通过配方设计，固化速度可控，原料液粘度低，在煤岩中有良好的渗透性，采用马来酸酐改性聚醚多元醇，增加其流动性能，同时再加入部分有机硅单体进行反应聚合，降低其粘度，并且加入酰胺增加柔性结构，可有效改善材料的脆性，获得高的抗压强度，再使用添加颗粒提高其渗透性能，并且在高温下进行膨胀，进一步提高阻燃性能，而且在注浆时发生的反应，更容易添加颗粒形成三维空间网状结构，因而具有很好的抗压强度，提高了阻燃性能。

Description

一种注浆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种注浆材料及其制备方法。
背景技术
随着地下隧道、矿井、水电站、洞室以及高速路和高铁的迅猛发展，所遇到的工程地质问题也越来越多，很多问题都需要快速且有效的处理方法。在这种条件下，快速凝固型的注浆技术是巷道围岩控制以及混凝土、高速路裂隙处理的有效途径。
注浆材料，指的是在地层裂隙和孔隙中起充填和固结作用的主要物质，它是实现堵水或加固作用的关键。传统的注浆材料可分为颗粒浆液、化学浆液和精细矿物浆液。为实现煤岩体加固的目的，同时防止煤矿突水，可采用高分子化学注浆加固技术 将破碎的煤岩体粘接为一个整体，提高煤岩体的整体强度。高分子化学注浆技术具有黏度低、渗透性好、强度增长快、黏结强度高、变形性好等优异性能，已在煤矿、隧洞、水利水电、 铁道、市政等工程领域中得到广泛应用。高分子注浆材料主要包括聚氨酯、环氧树脂、丙烯酰胺、丙烯酸盐、脲醛树脂等品种，其中聚氨酯注浆加固材料具有注浆技术简单易行、固化速度可控、粘结能力强等优点，但是聚氨酯材料含可燃的碳氢链段，阻燃性能较差，遇火会燃烧并产生有毒烟雾， 因此不利于井下工人操作和生产安全。
目前应用于煤岩体加固的注浆材料主要为有机异氰酸酯与聚醚多元醇的双组份组合，注浆后形成的高分子主链主要为N-C-O及C-C结构，这种结构不利于其阻燃性能的提高。传统聚氨酯注浆材料在煤矿井下的使用都是通过掺入阻燃剂来实现阻燃性要求的，但阻燃剂添加入聚氨酯基体中会使体系黏度增加，致使注浆材料的力学性能变差。用无机硅酸盐对聚氨酯注浆材料进行改性是近几年快速发展起来的新型矿用高分子注浆加固材料，这种材料的成份的60％以上为无机材料，材料本体难燃，可赋予聚氨酯良好的阻燃性能。而且，硅酸盐改性注浆加固材料注入到水中，材料本体也会稳定反应而不受水的任何影响，因此，对于某些有水甚至在含水量较高的破碎煤岩体的固结，应用无机硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，不会出现传统加固材料那样发泡严重，材料固化后呈海绵状，几乎失去固化和黏结强度的问题。但是，由于硅酸盐改性聚氨酯注浆材料的结构中主要为硅酸盐水化产生的硅酸、聚硅酸形成三维的无机结构与有机异氰酸酯形成的高分子主链刚性结构，在表观力学性能上体现为脆性偏大，抗压强度较低，以至于无法满足其作为矿用加固材料的要求。
因此，研制出一种低成本，高效的注浆材料是一件十分重要的事情，这将对我国工业的发展有着很大的推动作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前传统聚氨酯注浆材料在煤矿井下的使用时会在其内添加阻燃剂来确保安全，但是添加入阻燃剂会使体系黏度增加，致使注浆材料的力学性能变差的问题，本发明提供了一种注浆材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种注浆材料，包括A组份和B组份，其特征在于，其中A组份按重量份数计含有如下原料：50～60份聚醚多元醇、30～35份水、20～25份马来酸酐、15～20份有机硅单体、8～11份添加颗粒、7～9份丙烯酰胺、4～6份表面活性剂、1～3份催化剂；B组份按重量份数计含有如下原料：40～45份异氰酸酯、10～12份乙二醇。
所述聚醚多元醇为丙二醇聚醚、三羟甲基丙烷聚醚中的任意一种。
所述有机硅单体为γ-氯丙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷中的任意一种。
所述添加颗粒为蓝晶石。
所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠。
所述催化剂为氯化铁。
本发明注浆材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取A组份和B组份的原料；
（2）A组份的配制，将聚醚多元醇、马来酸酐、催化剂放入反应釜中，在80～85℃下搅拌，再加入剩余A组份的原料，搅拌1～3h，冷却，收集混合物，得A组份；
（3）B组份的配制，将异氰酸酯、乙二醇搅拌均匀，得B组份；
（4）在使用时将A组份、B组份按质量比1：0.8～1.3，混合，即可。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：本发明通过配方设计，固化速度可控，原料液粘度低，在煤岩中有良好的渗透性，采用马来酸酐改性聚醚多元醇，增加其流动性能，同时再加入部分有机硅单体进行反应聚合，降低其粘度，并且加入酰胺增加柔性结构，可有效改善材料的脆性，获得高的抗压强度，再使用添加颗粒提高其渗透性能，并且在高温下进行膨胀，进一步提高阻燃性能，而且在注浆时发生的反应，更容易添加颗粒形成三维空间网状结构，因而具有很好的抗压强度，提高了阻燃性能。
具体实施方式
聚醚多元醇为丙二醇聚醚、三羟甲基丙烷聚醚中的任意一种。
有机硅单体为γ-氯丙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷中的任意一种。
添加颗粒为蓝晶石。
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠。
所述催化剂为氯化铁。
一种注浆材料，包括A组份和B组份，其中A组份按重量份数计含有如下原料：50～60份聚醚多元醇、30～35份水、20～25份马来酸酐、15～20份有机硅单体、8～11份添加颗粒、7～9份丙烯酰胺、4～6份表面活性剂、1～3份催化剂；B组份按重量份数计含有如下原料：40～45份异氰酸酯、10～12份乙二醇。
本发明注浆材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取A组份和B组份的原料；
（2）A组份的配制，将聚醚多元醇、马来酸酐、催化剂放入反应釜中，在80～85℃下搅拌，再加入剩余A组份的原料，搅拌1～3h，冷却，收集混合物，得A组份；
（3）B组份的配制，将异氰酸酯、乙二醇搅拌均匀，得B组份；
（4）在使用时将A组份、B组份按质量比1：0.8～1.3，混合，即可。
实施例1
聚醚多元醇为三羟甲基丙烷聚醚。
有机硅单体为γ-氯丙基三氯硅烷。
添加颗粒为蓝晶石。
表面活性剂为月桂醇硫酸钠。
所述催化剂为氯化铁。
一种注浆材料，包括A组份和B组份，其中A组份按重量份数计含有如下原料：60份聚醚多元醇、35份水、25份马来酸酐、20份有机硅单体、11份添加颗粒、9份丙烯酰胺、6份表面活性剂、3份催化剂；B组份按重量份数计含有如下原料：45份异氰酸酯、12份乙二醇。
本发明注浆材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取A组份和B组份的原料；
（2）A组份的配制，将聚醚多元醇、马来酸酐、催化剂放入反应釜中，在80℃下搅拌70min，再加入剩余A组份的原料，搅拌3h，冷却，收集混合物，得A组份；
（3）B组份的配制，将异氰酸酯、乙二醇搅拌均匀，得B组份；
（4）在使用时将A组份、B组份按质量比1：0.8，混合，即可。
实施例2
聚醚多元醇为丙二醇聚醚、三羟甲基丙烷聚醚中的任意一种。
有机硅单体为γ-氯丙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷中的任意一种。
添加颗粒为蓝晶石。
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠。
所述催化剂为氯化铁。
一种注浆材料，包括A组份和B组份，其中A组份按重量份数计含有如下原料：55份聚醚多元醇、32份水、22份马来酸酐、18份有机硅单体、9份添加颗粒、8份丙烯酰胺、5份表面活性剂、2份催化剂；B组份按重量份数计含有如下原料：43份异氰酸酯、11份乙二醇。
本发明注浆材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取A组份和B组份的原料；
（2）A组份的配制，将聚醚多元醇、马来酸酐、催化剂放入反应釜中，在80℃下搅拌70min，再加入剩余A组份的原料，搅拌3h，冷却，收集混合物，得A组份；
（3）B组份的配制，将异氰酸酯、乙二醇搅拌均匀，得B组份；
（4）在使用时将A组份、B组份按质量比1：0.8，混合，即可。
实施例3
聚醚多元醇为丙二醇聚醚。
有机硅单体为乙烯基三氯硅烷。
添加颗粒为蓝晶石。
表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
所述催化剂为氯化铁。
一种注浆材料，包括A组份和B组份，其中A组份按重量份数计含有如下原料：50份聚醚多元醇、30份水、20份马来酸酐、15份有机硅单体、8份添加颗粒、7份丙烯酰胺、4份表面活性剂、1份催化剂；B组份按重量份数计含有如下原料：40份异氰酸酯、10份乙二醇。
本发明注浆材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取A组份和B组份的原料；
（2）A组份的配制，将聚醚多元醇、马来酸酐、催化剂放入反应釜中，在80℃下搅拌70min，再加入剩余A组份的原料，搅拌3h，冷却，收集混合物，得A组份；
（3）B组份的配制，将异氰酸酯、乙二醇搅拌均匀，得B组份；
（4）在使用时将A组份、B组份按质量比1：0.8，混合，即可。
对比例：上海某建材科技有限公司生产的注浆材料
方法：将实施例与对比例所生产的注浆材料制为120mm× 20mm× 25mm的长方体。根据JC/T2041-2010测量其力学性能。
注浆材料力学性能检测情况如表1
表1
由上可知，本发明所生产的注浆材料力学性能好，成本低，值得推广和使用。

Claims (7)

1.一种注浆材料，包括A组份和B组份，其特征在于，其中A组份按重量份数计含有如下原料：50～60份聚醚多元醇、30～35份水、20～25份马来酸酐、15～20份有机硅单体、8～11份添加颗粒、7～9份丙烯酰胺、4～6份表面活性剂、1～3份催化剂；B组份按重量份数计含有如下原料：40～45份异氰酸酯、10～12份乙二醇。
2.根据权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为丙二醇聚醚、三羟甲基丙烷聚醚中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述有机硅单体为γ-氯丙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述添加颗粒为蓝晶石。
5.根据权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠。
6.根据权利要求1所述的注浆材料，其特征在于，所述催化剂为氯化铁。
7.一种如权利要求1所述的注浆材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
（1）按重量份数计，取A组份和B组份的原料；
（2）A组份的配制，将聚醚多元醇、马来酸酐、催化剂放入反应釜中，在80～85℃下搅拌，再加入剩余A组份的原料，搅拌1～3h，冷却，收集混合物，得A组份；
（3）B组份的配制，将异氰酸酯、乙二醇搅拌均匀，得B组份；
（4）在使用时将A组份、B组份按质量比1：0.8～1.3，混合，即可 。
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CN109162152A (zh) * 2018-10-10 2019-01-08 上海华峰新材料研发科技有限公司 高铁无砟轨道道床翻浆冒泥病害的整治方法

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