CN109943164A - 一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法，包括如下组分：醋酸乙烯酯30～60份、马来酸二丁酯10～30份、乳化剂3～10份、聚乙烯醇2‑6份、聚磷酸铵20‑40份、水60～100份、微生物孢子3‑8份、酵母粉15‑30份、羟丙基甲基纤维素3‑8份、聚丙烯纤维3‑6份、玻化微珠10‑15份、柔性填料2‑8份、导热填料10‑18份、酚醛树脂15‑25份、硅纳米聚合物5‑10份、发泡剂8‑15份、固化剂1‑3份、促进剂0.5‑2份、偶氮二甲酰胺5‑8份、钨酸钠3‑7份；本发明使用过程中无有害物质的产生，环保无污染，隔热、隔氧效果好，具有自动愈合修复的能力，不用外加培养基，可以实现材料的智能修复，喷涂材料柔性大，不易产生裂缝，喷涂材料耐高温、耐腐蚀，使用寿命长。

Description

一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及煤矿相关领域，具体为一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法。

背景技术

矿井巷道是在不同岩石中沿不同方向、以不同倾角、按不同断面和长度开凿的，服务于不同范围、用作不同用途的各种地下空间的总称。矿井巷道按照其空间尺寸、倾角方向、位置、服务范围及用途等进行命名和分类。矿井巷道按服务范围分为开拓巷道、采准巷道、回采巷道三类。开拓巷道是为全井田或一个或多个第一级划分单元服务的巷道,回采巷道是直接为一个或多个回采单元服务的巷道，在这两类巷道之间的巷道为采准巷道。这种划分也反映了巷道的掘进顺序，且与矿床的开采步骤一致。

煤矿井下巷道是采煤和运煤的必经之道，为保障巷道通畅和采煤工人的安全生产，必须对巷道进行支护，一般采用的是水泥砂浆或者混凝土对巷道岩石表面进行喷浆，水泥砂浆固化后，起到防止岩石塌落、地下水渗入巷道以及瓦斯泄漏的作用。然而，喷浆材料固化后，由于配料单一，成分中刚性组分居多，材料刚性脆性大，柔性不足，随着井下巷道的地质运动或者再次开采中的放炮等震动，极易造成喷浆材料的开裂脱落，继而造成矿井巷道内岩石掉落、局部塌方、巷道透水和瓦斯事故，给安全采煤和保障国民经济高速发展能源用煤带来极大的阻碍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料，包括如下组分：醋酸乙烯酯30～60份、马来酸二丁酯10～30份、乳化剂3～10份、聚乙烯醇2-6份、聚磷酸铵20-40份、水60～100份、微生物孢子3-8份、酵母粉15-30份、羟丙基甲基纤维素3-8份、聚丙烯纤维3-6份、玻化微珠10-15份、柔性填料2-8份、导热填料10-18份、酚醛树脂15-25份、硅纳米聚合物5-10份、发泡剂8-15份、固化剂1-3份、促进剂0.5-2份、偶氮二甲酰胺5-8份、钨酸钠3-7份。

优选的，一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料包括如下组分：醋酸乙烯酯45-50份、马来酸二丁酯25-30份、乳化剂4-6份、聚乙烯醇4-5份、聚磷酸铵30-38份、水80-100份、微生物孢子4-6份、酵母粉20-22份、羟丙基甲基纤维素5-8份、聚丙烯纤维4-5份、玻化微珠12-13份、柔性填料6-8份、导热填料15-18份、酚醛树脂20-23份、硅纳米聚合物6-8份、发泡剂10-12份、固化剂1.5-2份、促进剂1-1.5份、偶氮二甲酰胺6-7份、钨酸钠5-6份。

优选的，所述柔性填料为膨润土、硅藻土、双羟基氧化物、蒙脱土、轻质骨料、海藻酸钠、硅凝胶的一种或多种。

优选的，所述导热填料为石墨、纤维碳粉、铜、铁、铝粉中的两种或两种以上的混合物。

优选的，所述玻化微珠的粒度为80-120目，最优为90目。

优选的，所述聚乙烯醇的聚合度500～2400，醇解度为88％以上，聚磷酸铵的聚合度为30～6000。

优选的，所述发泡剂为重量百分比为20％的十二烷基苯磺酸钠与重量百分比为5％的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺的混合物。

本发明提供了一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料的制备方法，包括以下几个步骤：

S1：按质量配比准备原料，将乳化剂、聚乙烯醇、柔性填料加入到20-40份水中，在室温-75℃下搅拌溶解30-60min，再加入醋酸乙烯酯和马来酸二丁酯混合均匀，在60-70℃下，边搅拌边滴入促进剂0.5-1份，在1-2小时滴完，然后将反应体系温度升至85-90℃，保温60-150min，降温至室温，调节pH值为8-9，再加入聚磷酸胺得到混合物A；

S2：按质量配比准备原料，将微生物孢子在水中分散均匀，向其中加入酵母粉、羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀使其成团，得到混合物B；

S3：按质量配比准备原料，将聚丙烯纤维、玻化微珠混合加水调成浆状，加入发泡剂混合均匀后得到混合物C；

S4：将钨酸钠溶于水中，向其中加入导热填料，在超声作用下，恒温加热搅拌,再向其中加入偶氮二甲酰胺，充分溶解后，加入硅纳米聚合物、酚醛树脂、发泡剂，搅拌并常温超声处理1-2h，过滤得到混合物D；

S5：在-8℃到-6℃下，将混合物A与混合物B混合均匀，再静置至常温，加入混合物C、混合物D、固化剂、促进剂完全搅拌均匀后出料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明使用过程中无有害物质的产生，环保无污染，通过醋酸乙烯酯的乳化，形成致密的保护层，隔热、隔氧效果好，从而可阻碍或延缓内部材料的燃烧，使喷涂材料呈现良好的防火性。

2.本发明在喷涂材料中加入聚丙烯纤维、玻化微珠，保温防火效果优良，玻化微珠的多孔结构结合微生物孢子，具有自动愈合修复的能力，不用外加培养基，可以实现材料的智能修复。

3.本发明通过钨酸钠的介入，大大提高了偶氮二甲酰胺在填料上的负载量，结合硅纳米聚合物和酚醛树脂，使得喷涂材料柔性大，不易产生裂缝，喷涂材料耐高温、耐腐蚀，使用寿命长。

具体实施方式

下面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做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。

实施例1：本发明提供一种技术方案：一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料，包括如下组分：醋酸乙烯酯30～60份、马来酸二丁酯10～30份、乳化剂3～10份、聚乙烯醇2-6份、聚磷酸铵20-40份、水60～100份、微生物孢子3-8份、酵母粉15-30份、羟丙基甲基纤维素3-8份、聚丙烯纤维3-6份、玻化微珠10-15份、柔性填料2-8份、导热填料10-18份、酚醛树脂15-25份、硅纳米聚合物5-10份、发泡剂8-15份、固化剂1-3份、促进剂0.5-2份、偶氮二甲酰胺5-8份、钨酸钠3-7份。

优选的，一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料包括如下组分：醋酸乙烯酯45-50份、马来酸二丁酯25-30份、乳化剂4-6份、聚乙烯醇4-5份、聚磷酸铵30-38份、水80-100份、微生物孢子4-6份、酵母粉20-22份、羟丙基甲基纤维素5-8份、聚丙烯纤维4-5份、玻化微珠12-13份、柔性填料6-8份、导热填料15-18份、酚醛树脂20-23份、硅纳米聚合物6-8份、发泡剂10-12份、固化剂1.5-2份、促进剂1-1.5份、偶氮二甲酰胺6-7份、钨酸钠5-6份。

优选的，所述柔性填料为膨润土、硅藻土、双羟基氧化物、蒙脱土、轻质骨料、海藻酸钠、硅凝胶的一种或多种。

优选的，所述导热填料为石墨、纤维碳粉、铜、铁、铝粉中的两种或两种以上的混合物。

优选的，所述玻化微珠的粒度为80-120目，最优为90目。

优选的，所述聚乙烯醇的聚合度500～2400，醇解度为88％以上，聚磷酸铵的聚合度为30～6000。

优选的，所述发泡剂为重量百分比为20％的十二烷基苯磺酸钠与重量百分比为5％的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺的混合物。

本发明提供一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：按质量配比准备原料，将乳化剂、聚乙烯醇、柔性填料加入到20-40份水中，在室温-75℃下搅拌溶解30-60min，再加入醋酸乙烯酯和马来酸二丁酯混合均匀，在60-70℃下，边搅拌边滴入促进剂0.5-1份，在1-2小时滴完，然后将反应体系温度升至85-90℃，保温60-150min，降温至室温，调节pH值为8-9，再加入聚磷酸胺得到混合物A；

S2：按质量配比准备原料，将微生物孢子在水中分散均匀，向其中加入酵母粉、羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀使其成团，得到混合物B；

S3：按质量配比准备原料，将聚丙烯纤维、玻化微珠混合加水调成浆状，加入发泡剂混合均匀后得到混合物C；

S4：将钨酸钠溶于水中，向其中加入导热填料，在超声作用下，恒温加热搅拌,再向其中加入偶氮二甲酰胺，充分溶解后，加入硅纳米聚合物、酚醛树脂、发泡剂，搅拌并常温超声处理1-2h，过滤得到混合物D；

S5：在-8℃到-6℃下，将混合物A与混合物B混合均匀，再静置至常温，加入混合物C、混合物D、固化剂、促进剂完全搅拌均匀后出料。

本发明使用过程中无有害物质的产生，环保无污染，通过醋酸乙烯酯的乳化，形成致密的保护层，隔热、隔氧效果好，从而可阻碍或延缓内部材料的燃烧，使喷涂材料呈现良好的防火性。本发明在喷涂材料中加入聚丙烯纤维、玻化微珠，保温防火效果优良，玻化微珠的多孔结构结合微生物孢子，具有自动愈合修复的能力，不用外加培养基，可以实现材料的智能修复。本发明通过钨酸钠的介入，大大提高了偶氮二甲酰胺在填料上的负载量，结合硅纳米聚合物和酚醛树脂，使得喷涂材料柔性大，不易产生裂缝，喷涂材料耐高温、耐腐蚀，使用寿命长。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法，其特征在于，包括如下组分：醋酸乙烯酯30～60份、马来酸二丁酯10～30份、乳化剂3～10份、聚乙烯醇2-6份、聚磷酸铵20-40份、水60～100份、微生物孢子3-8份、酵母粉15-30份、羟丙基甲基纤维素3-8份、聚丙烯纤维3-6份、玻化微珠10-15份、柔性填料2-8份、导热填料10-18份、酚醛树脂15-25份、硅纳米聚合物5-10份、发泡剂8-15份、固化剂1-3份、促进剂0.5-2份、偶氮二甲酰胺5-8份、钨酸钠3-7份。

2.根据权利要求1所述的一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法，其特征在于，包括如下组分：醋酸乙烯酯45-50份、马来酸二丁酯25-30份、乳化剂4-6份、聚乙烯醇4-5份、聚磷酸铵30-38份、水80-100份、微生物孢子4-6份、酵母粉20-22份、羟丙基甲基纤维素5-8份、聚丙烯纤维4-5份、玻化微珠12-13份、柔性填料6-8份、导热填料15-18份、酚醛树脂20-23份、硅纳米聚合物6-8份、发泡剂10-12份、固化剂1.5-2份、促进剂1-1.5份、偶氮二甲酰胺6-7份、钨酸钠5-6份。

3.根据权利要求1所述的一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法，其特征在于，所述柔性填料为膨润土、硅藻土、双羟基氧化物、蒙脱土、轻质骨料、海藻酸钠、硅凝胶的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法，其特征在于，所述导热填料为石墨、纤维碳粉、铜、铁、铝粉中的两种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法，其特征在于，所述玻化微珠的粒度为80-120目，最优为90目。

6.根据权利要求1所述的一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度为500～2400，醇解度为88％以上，聚磷酸铵的聚合度为30～6000。

7.根据权利要求1所述的一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法，其特征在于，所述发泡剂为重量百分比为20％的十二烷基苯磺酸钠与重量百分比为5％的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺的混合物。

8.根据权利要求1-7任一所述的一种适用于煤矿井下巷道的喷涂材料及其制备方法的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

S1：按质量配比准备原料，将乳化剂、聚乙烯醇、柔性填料加入到20-40份水中，在室温-75℃下搅拌溶解30-60min，再加入醋酸乙烯酯和马来酸二丁酯混合均匀，在60-70℃下，边搅拌边滴入促进剂0.5-1份，在1-2小时滴完，然后将反应体系温度升至85-90℃，保温60-150min，降温至室温，调节pH值为8-9，再加入聚磷酸胺得到混合物A；

S2：按质量配比准备原料，将微生物孢子在水中分散均匀，向其中加入酵母粉、羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀使其成团，得到混合物B；

S3：按质量配比准备原料，将聚丙烯纤维、玻化微珠混合加水调成浆状，加入发泡剂混合均匀后得到混合物C；

S4：将钨酸钠溶于水中，向其中加入导热填料，在超声作用下，恒温加热搅拌,再向其中加入偶氮二甲酰胺，充分溶解后，加入硅纳米聚合物、酚醛树脂、发泡剂，搅拌并常温超声处理1-2h，过滤得到混合物D；

S5：在-8℃到-6℃下，将混合物A与混合物B混合均匀，再静置至常温，加入混合物C、混合物D、固化剂、促进剂完全搅拌均匀后出料。