CN108148169A - 一种聚氨酯材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯材料及其制备方法，该聚氨酯材料的原料按质量分数构成为：组分A：聚醚多元醇60‑80份，催化剂0.1‑1份，阻燃剂18‑38份，抗静电剂0‑1份；组分B：多亚甲基多苯基多异氰酸酯80‑100份，阻燃剂0‑20份。本发明一种聚氨酯材料与现有技术相比具有的有益效果为：增强了与岩体的粘结，材料强度大大提高。本发明一种聚氨酯材料抗压强度45MPa以上，抗拉强度15MPa以上，粘结强度大于4.7MPa，具有良好的阻燃性，能够满足煤矿安全生产的需要。

Description

一种聚氨酯材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯材料及其制备方法，该聚氨酯材料特别适用于煤矿下松散煤岩体的加固。
背景技术
在煤炭开采施工过程中，巷道顶板的支护和加固技术是煤矿开采面临的重要问题。但煤矿的地质条件十分复杂、多变，岩层由于受到地质应力等力学作用，围岩的完整性被破坏，极易形成破碎带。由于破碎的岩体产生的顶板脱落、冒顶等问题，不仅造成煤矿的停产，影响生产效率，而且威胁着煤矿的安全生产。
煤矿在生产过程中遇到上述问题通常采用流水泥浆、聚氨酯类、环氧类等材料对巷道工作面顶板进行维护，但注浆材料在实际应用中会给安全生产带来诸多的问题：环氧树脂类加固剂具有良好的粘结性，固化收缩率小，在固化中不产生气体，但浆体僵硬，柔韧性不足；丙烯酸盐类可灌性好，浆液胶凝时间可控，但抗压强度较低；聚氨酯类注浆材料虽凝固时间可调，相比于有机类其他注浆材料在粘结性、抗压强度等方面都有很大优势，但反应放热量大，导致最高反应温度较高，使其阻燃性降低。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种材料强度大、与岩体粘结强的聚氨酯材料；以及提供该聚氨酯材料的制备方法。
为了实现上述目的，本发明一种聚氨酯材料，其原料按质量分数构成为：
组分A：聚醚多元醇60-80份，催化剂0.1-1份，阻燃剂18-38份，抗静电剂0-1份；
组分B：多亚甲基多苯基多异氰酸酯80-100份，阻燃剂0-20份。
进一步，所述组分A各原料混合后得到混合料A，所述组分B各种原料混合得到混合料B，混合料A与混合料B之间的体积比为1:1。
进一步，所述聚醚多元醇为DL-400或DD-4110的一种或两种。
进一步，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或三乙烯二胺的一种或两种。
进一步，所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯与聚磷酸铵按质量比3:1的复配阻燃剂，聚磷酸铵的粒径为300-1000目。
进一步，所述抗静电剂为长链烷基季铵盐类抗静电剂。
进一步，所述抗静电剂为十二烷基三甲基氯化铵。
一种上述聚氨酯材料的制备方法，步骤如下：
(1)将聚醚多元醇60-80份，催化剂0.1-1份，阻燃剂18-38份，抗静电剂0-1份依次加入混合釜中，升温至50℃，搅拌1h得到A组分白料；
(2)将多亚甲基多苯基多异氰酸酯80-100份，阻燃剂0-20份依次加入混合釜中，升温至50℃，搅拌1h得到B组分黑料；
(3)将A组分白料与B组分黑料经气动双液注浆泵按照1:1的重量比混合得到固结体。
本发明一种聚氨酯材料与现有技术相比具有的有益效果为：增强了与岩体的粘结，材料强度大大提高。本发明一种聚氨酯材料抗压强度45 MPa以上，抗拉强度15MPa以上，粘结强度大于4.7MPa，具有良好的阻燃性，能够满足煤矿安全生产的需要。
本发明通过改变原料配比，提供一种可控制备方法，获得的聚氨酯材料具有高强度、低反应放热温度、高助燃性、固结时间可控等性质，能够更好地满足不同条件下对岩层和煤层的加固需求。
具体实施方式
下面，对本发明进行更全面的说明，是本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了指出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
本发明一种聚氨酯材料，由两种独立的A组分和B组分组成，A组分和B组分按照体积比为1:1混合，其中，A组分按质量分数构成为：聚醚多元醇60-80份，催化剂0.1-1份，阻燃剂18-38份，抗静电剂0-1 份；B组分按质量分数构成为：多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)80-100 份，阻燃剂0-20份。A、B组分均由原料在50℃搅拌1h得到。
聚醚多元醇为DL-400或DD-4110的一种或两种；催化剂为二月桂酸二丁基锡或三乙烯二胺的一种或两种；阻燃剂为甲基膦酸二甲酯与聚磷酸铵按质量比3:1的复配阻燃剂，聚磷酸铵的粒径为300-1000目；抗静电剂为长链烷基季铵盐类抗静电剂，优选十二烷基三甲基氯化铵。
本发明一种聚氨酯材料用作加固煤岩体的注浆材料时的使用方法：A 组分和B组分经气动双液泵按照1:1的质量比高速混合压入到煤岩层，发生固化反应。
具体实施例一
取DL-400(20Kg)、DD-4110(60Kg)、二月硅酸二丁基锡(0.5Kg)、复配阻燃剂(19Kg)、十二烷基三甲基氯化铵(0.5Kg)依次加入混合釜中，升温至50℃，搅拌1h得到A组分白料；取PAPI(100Kg)为B组分黑料。
将A组分白料与B组分黑料经气动双液注浆泵按照1:1的重量比高速混合得到固结体，检测其性能，发泡倍数为1.05倍，抗压强度63.2MPa，抗拉强度15.6MPa，粘结度6.3MPa，阻燃性能：喷灯法有烟燃烧时间为 1.0s、无烟燃烧时间为3.3s；酒精灯法有烟燃烧时间为2.5s、无烟燃烧时间为5.3s，符合MT113-1995技术标准。
具体实施例二
取DL-400(10Kg)、DD-4110(50Kg)、二月硅酸二丁基锡(0.2Kg)、三乙烯二胺(0.8Kg)、复配阻燃剂(38Kg)、十二烷基三甲基氯化铵(1 Kg)依次加入混合釜中，升温至50℃，搅拌1h得到A组分白料；取PAPI (90Kg)、复配阻燃剂(10Kg)依次加入混合釜中，升温至50℃，搅拌 1h得到B组分黑料。
将A组分白料与B组分黑料经气动双液注浆泵按照1:1的重量比高速混合得到固结体，检测其性能，发泡倍数为1.2倍，抗压强度45.3MPa，抗拉强度15.1MPa，粘结度4.7MPa，阻燃性能：喷灯法有烟燃烧时间为 0s、无烟燃烧时间为2.7s；酒精灯法有烟燃烧时间为0s、无烟燃烧时间为4.8s，符合MT113-1995技术标准。
具体实施例三
取DL-400(5Kg)、DD-4110(75Kg)、二月硅酸二丁基锡(0.5Kg)、三乙烯二胺(0.5Kg)、复配阻燃剂(19Kg)依次加入混合釜中，升温至 50℃，搅拌1h得到A组分白料；取PAPI(80Kg)、复配阻燃剂(20Kg) 依次加入混合釜中，升温至50℃，搅拌1h得到B组分黑料。
将A组分白料与B组分黑料经气动双液注浆泵按照1:1的重量比高速混合得到固结体，检测其性能，发泡倍数为1.02倍，抗压强度98.1MPa，抗拉强度25.8MPa，粘结度7.1MPa，阻燃性能：喷灯法有烟燃烧时间为 0.9s、无烟燃烧时间为4.3s；酒精灯法有烟燃烧时间为1.3s、无烟燃烧时间为7s，符合MT113-1995技术标准。
本发明一种聚氨酯材料与现有技术相比具有的有益效果为：增强了与岩体的粘结，材料强度大大提高。本发明一种聚氨酯材料抗压强度45 MPa以上，抗拉强度15MPa以上，粘结强度大于4.7MPa，具有良好的阻燃性，能够满足煤矿安全生产的需要。
本发明通过改变原料配比，提供一种可控制备方法，获得的聚氨酯材料具有高强度、低反应放热温度、高助燃性、固结时间可控等性质，能够更好地满足不同条件下对岩层和煤层的加固需求。

Claims (8)

1.一种聚氨酯材料，其特征在于，原料按质量分数构成为：
组分A：聚醚多元醇60-80份，催化剂0.1-1份，阻燃剂18-38份，抗静电剂0-1份；
组分B：多亚甲基多苯基多异氰酸酯80-100份，阻燃剂0-20份。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述组分A各原料混合后得到混合料A，所述组分B各种原料混合得到混合料B，混合料A与混合料B之间的体积比为1:1。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为DL-400或DD-4110的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或三乙烯二胺的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯与聚磷酸铵按质量比3:1的复配阻燃剂，聚磷酸铵的粒径为300-1000目。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述抗静电剂为长链烷基季铵盐类抗静电剂。
7.根据权利要求6所述的聚氨酯材料，其特征在于，所述抗静电剂为十二烷基三甲基氯化铵。
8.一种聚氨酯材料的制备方法，步骤如下：
(1)将聚醚多元醇60-80份，催化剂0.1-1份，阻燃剂18-38份，抗静电剂0-1份依次加入混合釜中，升温至50℃，搅拌1h得到A组分白料；
(2)将多亚甲基多苯基多异氰酸酯80-100份，阻燃剂0-20份依次加入混合釜中，升温至50℃，搅拌1h得到B组分黑料；
(3)将A组分白料与B组分黑料经气动双液注浆泵按照1:1的重量比混合得到固结体。
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