CN108752033A - 新型煤岩体无机复合硬泡材料 - Google Patents

新型煤岩体无机复合硬泡材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料领域，尤其涉及新型煤岩体无机复合硬泡材料。包括配合使用的A组份和B组份，其中，所述A组份按照重量份数包括以下有效成份：水玻璃80份～100份；水0.1份～10份；催化剂0.1份～10份；乳化剂10份～30份；增韧剂10份～30份；所述B组份按照重量份数包括以下有效成份：二苯基甲烷二异氰酸酯30份～80份；乳化剂0.1份～10份；聚醚多元醇5份～15份；发泡剂10份～50份；添加剂5份～15份。本发明通过提供一种煤岩体无机复合硬泡材料，通过科学的配合，使其形成组份为无机盐成份的A组份和作用为交联的B组份，通过混合使用，进而形成阻燃级别高、粘结力度大、发泡温度低且结皮效果好、开孔率低、价格低廉的煤岩体无机复合硬泡材料。

Description

新型煤岩体无机复合硬泡材料
技术领域
本发明属于建筑材料领域，尤其涉及新型煤岩体无机复合硬泡材料。
背景技术
目前，国内工业与民用建筑工程、矿山建筑工程、堤坝加固工程、交通隧道工程、城市地铁工程、地下岩土工程等，大多需要采用注浆施工方法实施加固处理或防渗堵水，以确保工程质量和安全运营。国内外应用的水泥浆液及粘土浆液尚存在初凝时间和终凝时间难以控制与调整、抗震与抗渗性能低、耐动水压力性能差、抗地下水酸、碱离子侵蚀能力低的缺欠，使工程质量与可靠性仍存在有待解决的难题。由于水泥浆液成本高和粘土浆液会造成土壤资源损失，所以，对材料用量极大的加固防渗工程，尤其废矿井地下填充工程皆是弊端。虽有用尾矿砂为主料填充废矿井的，但因现有技术形成的结石体具溶于水且接顶性(即充实性)差又抗压强度低，尚不成功；故一直无适用的、性能可靠的、廉价的填充材料。
为了解决上述技术问题，人们提出了各种各样的改进方案，例如，聚氨酯发泡材料。聚氨酯泡沫材料具有优良的物理力学、声学、电学和耐化学性能，并且材料的密度大小及软硬程度均可以随着原料及配方的不同而改变，加上成型施工方便，优于其他产品，从而被广泛应用。
但聚氨酯硬泡是一种容易燃烧的有机材料，它在燃烧时会释放出大量有毒烟雾，可使人在短时间内中毒和窒息。同时，聚氨酯硬泡材料增加强度主要是通过用普通或高活性聚醚多元醇为母体，与乙烯基单体化合物进行一步共聚或二步共聚反应生成聚合物多元醇，这类聚合物多元醇成本较高，限制了它的应用。
发明内容
本发明针对上述的缺乏性能可靠且价格廉价的建筑填充材料的技术问题，提出一种配方合理、加工简单、成本低廉且具有阻燃效果的一种煤岩体无机复合硬泡材料。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供新型煤岩体无机复合硬泡材料，包括配合使用的A组份和B组份，其中，所述A组份按照重量份数包括以下有效成份：
所述B组份按照重量份数包括以下有效成份：
其中，所述水玻璃模数在2.0～2.5之间、波美度在0.4～0.55之间，所述添加剂为氯化石蜡、三氯乙基磷酸酯、甲基膦酸二甲酯以及三(氯异丙基)磷酸酯中的至少两种物质，所述A组份和B组份按照体积比1～2:2～1的比例混合使用。
作为优选，所述A组份中催化剂为胺类催化剂。
作为优选，所述A组份中增韧剂为对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯中的任意一种物质。
作为优选，所述A组份中乳化剂为op-10、甘油、蓖麻油中的任意一种物质。
作为优选，所述B组份中乳化剂为烷基与聚醚共改性硅油、烷基醚聚醚硅油、甲基硅油中的任意一种物质。
作为优选，所述发泡剂为乙醚、正戊烷、环戊烷、环己烷、异戊烷中的至少一种物质。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
本发明通过提供一种煤岩体无机复合硬泡材料，通过科学的配合，使其形成组份为无机盐成份的A组份和作用为交联的B组份，通过混合使用，进而形成阻燃级别高、粘结力度大、发泡温度低且结皮效果好、开孔率低、价格低廉的煤岩体无机复合硬泡材料，使其替代现有成本较高的纯聚氨酯发泡材料，进而满足建筑需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为实施例1提供的煤岩体无机复合硬泡材料的发泡效果图；
图2为实施例1提供的煤岩体无机复合硬泡材料发泡截面图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供新型煤岩体无机复合硬泡材料
首先按照按照重量份数称量好A组份所需的原料：水玻璃80份、水0.1份、三乙烯二胺-2-乙基己酸盐0.1份、OP-10乳化剂10份以及对苯二甲酸二辛酯10份。
以上原料中，水玻璃即硅酸钠的水溶液，其可提高发泡材料发泡后的密实度、强度、抗渗性、抗冻性及耐水性，同时，其为无机材料，具有阻燃的效果。在本实施例中，为了使其能够更好的替代传统的纯聚氨酯发泡材料，水玻璃选用模数在2.0～2.5之间、波美度在0.4～0.55之间，在本实施例中，水玻璃发泡后比表面积大，因而具有较高的粘结力。使其对配合料(B组份)性能及施工养护对强度有显著影响。
水的添加主要是为了后期混合后发泡，由于水玻璃含有一定的水，因此，其添加量较少。
三乙烯二胺-2-乙基己酸盐是叔胺催化剂的一种，在本实施例中，选用叔胺催化剂主要是除了可迅速引发聚合，并能延长泡沫的胶凝时间和固化时间，它对链增长反应和发泡反应都有效果，在本实施例中的和其他原料混合，能够产生细小而均匀的微孔结构，促进迅速泡沫硬化。
对苯二甲酸二辛酯(DOTP)分子式:C24H38O4是聚氯乙烯(PVC)塑料用的一种性能优良的主增塑剂。具有耐热、耐寒、难挥发、抗抽出、柔软性和电绝缘性能好等优点，在制品中显示出优良的持久性、耐肥皂水性及低温柔软性。因其挥发性低，使用DOTP能完全满足电线电缆耐温等级要求，可广泛应用于耐70℃电缆料(国际电工委员会IEC标准)及其它各种PVC软质制品中。申请人经过实验发现，对苯二甲酸二辛酯的使用，能够与水玻璃更好的配合，增加硬泡材料的柔韧性。
B组份所需要的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)30份、烷基与聚醚共改性硅油0.1份；聚醚多元醇5份；乙醚和正戊烷按照重量比1:1的比例的混合物10份；氯化石蜡和三氯乙基磷酸酯按照按照重量比1:1的比例的混合物5份。
二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇以及乙醚和正戊烷按照重量比1:1的比例的混合物主要用来制备聚氨酯，故在本实施例中，不加详细描述，在本实施例中，为了更好的与A组份进行配合，乳化剂选用烷基与聚醚共改性硅油，烷基与聚醚共改性硅油能够与二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇更好的配合，阻止形成的聚氨酯分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液更为稳定。同时，能够提高发泡效果，改善硬泡材料的表面性能。
而氯化石蜡是石蜡烃的氯化衍生物，具有低挥发性、阻燃、电绝缘性良好、价廉等优点的特点，同时，在发明中，其还具有一定的增塑的效果。三氯乙基磷酸酯同样作为阻燃和增塑的作用来使用。
以上原料称量好，加入搅拌罐内分别制得A组份和B组份，然后，分开罐装，在使用的时候，将A组份和B组份按照体积比1:2的比例混合使用，具体的说，将称量好的A组份快速的倒入B组份中，迅速搅拌约15秒，然后观察泡体，起发时间在180秒左右，阻燃效果达到B1级。
在本实施例，A组份和B组份选用不同的乳化剂主要是为了更好的相应的组份配合，使混合后产生的效果更佳。
实施例2，本实施例提供新型煤岩体无机复合硬泡材料
首先按照按照重量份数称量好A组份所需的原料：水玻璃100份、水10份、三乙烯二胺-2-乙基己酸盐10份、OP-10乳化剂30份以及邻苯二甲酸二辛酯30份。
以上原料中，水玻璃即硅酸钠的水溶液，其可提高发泡材料发泡后的密实度、强度、抗渗性、抗冻性及耐水性，同时，其为无机材料，具有阻燃的效果。在本实施例中，为了使其能够更好的替代传统的纯聚氨酯发泡材料，水玻璃选用模数在2.0～2.5之间、波美度在0.4～0.55之间，在本实施例中，水玻璃发泡后比表面积大，因而具有较高的粘结力。使其对配合料(B组份)性能及施工养护对强度有显著影响。
水的添加主要是为了后期混合后发泡，由于水玻璃含有一定的水，因此，其添加量较少。
三乙烯二胺-2-乙基己酸盐是叔胺催化剂的一种，在本实施例中，选用叔胺催化剂主要是除了可迅速引发聚合，并能延长泡沫的胶凝时间和固化时间，它对链增长反应和发泡反应都有效果，在本实施例中的和其他原料混合，能够产生细小而均匀的微孔结构，促进迅速泡沫硬化。
邻苯二甲酸二辛酯是通用型增塑剂，主要用于聚氯乙烯脂的加工，申请人经过实验发现，对邻苯二甲酸二辛酯的使用，能够与水玻璃更好的配合，增加硬泡材料的柔韧性。
B组份所需要的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)80份、烷基醚聚醚硅油10份；聚醚多元醇15份；乙醚和正戊烷按照重量比2:1的比例的混合物10份～50份；氯化石蜡和三氯乙基磷酸酯按照按照重量比3:1的比例的混合物5份～15份。
二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇以及乙醚和正戊烷按照重量比1:1的比例的混合物主要用来制备聚氨酯，在本实施例中，为了更好的与A组份进行配合，乳化剂选用烷基醚聚醚硅油能够提高发泡效果，能够与二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇更好的配合，阻止形成的聚氨酯分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液更为稳定。同时，能够提高发泡效果，改善硬泡材料的表面性能。
而氯化石蜡氯化石蜡是石蜡烃的氯化衍生物，具有低挥发性、阻燃、电绝缘性良好、价廉等优点的特点，同时，在发明中，其还具有一定的增塑的效果。三氯乙基磷酸酯同样作为阻燃和增塑的作用来使用。
以上原料称量好，加入搅拌罐内分别制得A组份和B组份，然后，分开罐装，在使用的时候，将A组份和B组份按照体积比1:1的比例混合使用，具体的说，将称量好的A组份快速的倒入B组份中，迅速搅拌约15秒，然后观察泡体，起发时间在10秒左右，阻燃效果达到B1级。
在本实施例，A组份和B组份选用不同的乳化剂主要是为了更好的相应的组份配合，使混合后产生的效果更佳。
实施例3，本实施例提供新型煤岩体无机复合硬泡材料
首先按照按照重量份数称量好A组份所需的原料：水玻璃90份、水8份、三乙烯二胺-2-乙基己酸盐8份、OP-10乳化剂15份以及己二酸二辛酯20份。
以上原料中，水玻璃即硅酸钠的水溶液，其可提高发泡材料发泡后的密实度、强度、抗渗性、抗冻性及耐水性，同时，其为无机材料，具有阻燃的效果。在本实施例中，为了使其能够更好的替代传统的纯聚氨酯发泡材料，水玻璃选用模数在2.0～2.5之间、波美度在0.4～0.55之间，在本实施例中，水玻璃发泡后比表面积大，因而具有较高的粘结力。使其对配合料(B组份)性能及施工养护对强度有显著影响。
水的添加主要是为了后期混合后发泡，由于水玻璃含有一定的水，因此，其添加量较少。
三乙烯二胺-2-乙基己酸盐是叔胺催化剂的一种，在本实施例中，选用叔胺催化剂主要是除了可迅速引发聚合，并能延长泡沫的胶凝时间和固化时间，它对链增长反应和发泡反应都有效果，在本实施例中的和其他原料混合，能够产生细小而均匀的微孔结构，促进迅速泡沫硬化。
己二酸二辛酯为聚氯乙烯的一种优良耐寒增塑剂，它赋予制品优良的低温柔顺性，并具有一定的光、热稳定性和耐水性。申请人经过实验发现，对邻苯二甲酸二辛酯的使用，能够与水玻璃更好的配合，增加硬泡材料的柔韧性。
B组份所需要的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)50份、甲基硅油7份；聚醚多元醇12份；乙醚和正戊烷按照重量比1:2的比例的混合物30份；DBu苯酚盐(DBU—P)和DBU—2—乙基己酸盐(DBU—EH)按照按照重量比2：1的比例的混合物10份。
二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚多元醇以及乙醚和正戊烷按照重量比1:1的比例的混合物主要用来制备聚氨酯，甲基硅油能够与二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇更好的配合，阻止形成的聚氨酯分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液更为稳定。同时，能够提高发泡效果，改善硬泡材料的表面性能。
而氯化石蜡氯化石蜡是石蜡烃的氯化衍生物，具有低挥发性、阻燃、电绝缘性良好、价廉等优点的特点，同时，在发明中，其还具有一定的增塑的效果。三氯乙基磷酸酯同样作为阻燃和增塑的作用来使用。
以上原料称量好，加入搅拌罐内分别制得A组份和B组份，然后，分开罐装，在使用的时候，将A组份和B组份按照体积比1:1.5的比例混合使用，具体的说，将称量好的A组份快速的倒入B组份中，迅速搅拌约15秒，然后观察泡体，起发时间在80秒左右，阻燃效果达到B1级。
在本实施例，A组份和B组份选用不同的乳化剂主要是为了更好的相应的组份配合，使混合后产生的效果更佳。
试验：
按照实施例1所提供的方法，制备发泡材料，其结果如图1、图2所示，泡孔小、开孔率低且结皮效果好，在5℃-40℃温度范围内使用，30～240秒表干，24小时内形成填充结构，性能与现有的纯聚氨酯硬泡材料相仿，且氧化指数为32.5，具有阻燃效果，进行两次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭。可以有燃烧物掉下，阻燃效果达到B1级。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种新型煤岩体无机复合硬泡材料，其特征在于，包括配合使用的A组份和B组份，其中，所述A组份按照重量份数包括以下有效成份：
所述B组份按照重量份数包括以下有效成份：
其中，所述水玻璃模数在2.0～2.5之间、波美度在0.4～0.55之间，所述添加剂为氯化石蜡、三氯乙基磷酸酯、甲基膦酸二甲酯以及三(氯异丙基)磷酸酯中的至少两种物质，所述A组份和B组份按照体积比1～2:2～1的比例混合使用。
2.根据权利要求1所述的新型煤岩体无机复合硬泡材料，其特征在于，所述A组份中催化剂为胺类催化剂。
3.根据权利要求1所述的新型煤岩体无机复合硬泡材料，其特征在于，所述A组份中增韧剂为对苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯中的任意一种物质。
4.根据权利要求1所述的新型煤岩体无机复合硬泡材料，其特征在于，所述A组份中乳化剂为op-10、甘油、蓖麻油中的任意一种物质。
5.根据权利要求1所述的新型煤岩体无机复合硬泡材料，其特征在于，所述B组份中乳化剂为烷基与聚醚共改性硅油、烷基醚聚醚硅油、甲基硅油中的任意一种物质。
6.根据权利要求1所述的新型煤岩体无机复合硬泡材料，其特征在于，所述发泡剂为乙醚、正戊烷、环戊烷、环己烷、异戊烷中的至少一种物质。
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