CN110054748A - 一种煤矿用硅基聚合物充填材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤矿用硅基聚合物充填材料，涉及煤矿用充填材料技术领域，由A组份和B组份混合而成，A组份和B组份按照1.2～1.6:1的质量比混合而成，其中，A组分由水玻璃、复合催化剂、泡沫稳定剂和表面活性剂混合而成，B组分由异氰酸酯、阻燃剂和塑化剂混合而成，本发明还公开了该煤矿用硅基聚合物充填材料的制备方法。本发明的有益效果是，制得的煤矿用硅基聚合物充填材料解决当前了煤矿用充填材料材料环保性差、接顶率低、高放热、不阻燃的问题，具有环保、膨胀倍数可调、低蓄热、自熄特性。

Description

一种煤矿用硅基聚合物充填材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及煤矿用充填材料技术领域，尤其涉及一种煤矿用硅基聚合物充填材料及其制备方法。
背景技术
煤炭自燃是妨碍煤矿安全开采的重大隐患。造成煤炭自燃的重要原因之一是采空区或巷道等漏风。因此，采用适宜的充填堵漏材料是封堵漏风、防治煤层自燃的主要手段之一，对于保证煤炭安全生产具有巨大的经济效益和重要的社会效益。
目前，我国在矿井充填堵漏方面仍以廉价的无机材料(黄土、砖石、水泥、粉煤灰等)为主，不仅存在墙体接顶困难、接帮不实的情况，而且处于大采深、高地应力、大变形巷道及采动作用下，刚性墙体常被压裂变形，破碎形成一定的漏风通道，难以满足持久堵漏风。而有机固化泡沫普遍具有发泡温度较高、成本高、易燃和燃烧释放出有毒烟气等缺点，限制了其在煤矿矿井中的使用。
为此，开发一种环保、膨胀倍数可调、低蓄热、难燃的有机-无机复合充填堵漏材料成为亟需解决的难题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明公开了一种煤矿用硅基聚合物充填材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种煤矿用硅基聚合物充填材料，由A组份和B组份混合而成，A组份和B组份的质量比为1.2～1.6:1，其中，A组分由水玻璃、复合催化剂、泡沫稳定剂和表面活性剂混合而成，B组分由异氰酸酯、阻燃剂和塑化剂混合而成。
进一步地，A组分重量份配比为：
水玻璃80～95份；
复合催化剂0.2～0.55份；
泡沫稳定剂1～6份；
表面活性剂1～6份。
进一步地，B组分重量份配比为：
异氰酸酯为45～55份；
阻燃剂5～15份；
塑化剂20～40份。
进一步地，A组分中，水玻璃波美度为43～56°Be'，水玻璃选自钠水玻璃、钾水玻璃、钠钾水玻璃中的一种或多种。
进一步地，A组分中，复合催化剂为扩链剂和叔胺类催化剂按照质量比0.1～0.8:1复配制成，其中，扩链剂选自1，4-丁二醇，1，6-己二醇、二乙基甲苯二胺、3，5-二甲硫基甲苯二胺中的一种或多种，叔胺类催化剂选自N，N-二甲基苄胺、二甲基环己胺、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、五甲基二亚乙基三胺、N-乙基吗啉、三亚乙基二胺、三乙胺中的一种或多种。
进一步地，A组分中，泡沫稳定剂聚氨酯泡沫稳定剂，选自AK-8805、AK-8872、AK-8818、AK-8839A中的一种或多种；表面活性剂为OP-10、TX-10中的至少一种。
进一步地，B组分中，异氰酸酯选用多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
进一步地，B组分中，阻燃剂选自磷系阻燃剂DMMP、TCPP、THPO中一种或多种；塑化剂选用邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、氯化石蜡-40、氯化石蜡-52的一种或多种。
上述煤矿用硅基聚合物充填材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将80～95份的水玻璃、0.2～0.55份的复合催化剂、1～6份的稳泡剂、1～6份的表面活性剂置于容器，常温常压搅拌均匀，得到A组分。
(2)将45～55份异氰酸酯、5～15份阻燃剂、15～40份的塑化剂置于容器，常温常压搅拌均匀，得到B组分。
(3)将A、B组分以1.2～1.6:1的质量比快速搅拌均匀，常温常压自然发泡，即可得煤矿用硅基聚合物充填材料。
本发明的有益效果是，
(1)本发明采用全水发泡代替氟氯烃发泡，避免了对臭氧层的破坏，通过配方设计，实现复合泡沫阻燃性能的显著提升，且蓄热温度低于85℃，且全水性发泡，对环境无污染。
(2)本发明的制备方法操作简单，具有各组份粘度低、固化时间可调，成本低，发泡倍数可调的特点。
综上，本发明制得的煤矿用硅基聚合物充填材料解决当前了煤矿用充填材料材料环保性差、接顶率低、高放热、不阻燃的问题，具有环保、膨胀倍数可调、低蓄热、自熄特性。
具体实施方式
实施例1
一种煤矿用硅基聚合物充填材料的制备方法，A、B组份按照1.2:1的质量比混合而成。
A组分由90kg波美度为48的钠水玻璃、2kgAK-8805、3kgTX-10、0.08kg1，6-己二醇、0.25kg二甲基环己胺混合而成。
B组分由50kg多亚甲基多苯基多异氰酸酯、10kgTHPO、20kgDOP混合而成。
将制得的上述A组分与B组分按重量比1.5:1搅拌混合，即得煤矿用硅基聚合物充填材料。
将制得的煤矿用硅基聚合物充填材料在常温常压自然发泡，发泡倍数为15倍，最高蓄热温度为78℃，根据UL94标准燃烧测试为难燃。
实施例2
一种煤矿用硅基聚合物充填材料的制备方法，A、B组份按照1.3:1的质量比混合而成。
A组分由95kg波美度为53的钠水玻璃、4kgAK-8805、3kg的OP-10、0.1kg1，4-丁二醇、0.25kgN，N-二甲基苄胺混合而成。
B组分由45kg多亚甲基多苯基多异氰酸酯、8kgTCPP、20kg氯化石蜡-52混合而成。
将上述A组分与B组分按重量比1.4:1搅拌混合，即得煤矿用硅基聚合物充填材料。
将制得的煤矿用硅基聚合物充填材料在常温常压自然发泡，发泡倍数为6倍，最高蓄热温度为83℃，根据UL94标准燃烧测试为难燃。
实施例3
一种煤矿用硅基聚合物充填材料的制备方法，A、B组份按照1.4:1的质量比混合而成。
A组分由85kg波美度为45的钠水玻璃、4.5kgAK-8805、5kg的TX-10、0.12kg1，4-丁二醇、0.25kgN，N-二甲基苄胺混合而成。
B组分由45kg多亚甲基多苯基多异氰酸酯、8kgDMMP、25kgDOP混合而成。
将上述A组分与B组分按重量比1.5:1搅拌混合，即得煤矿用硅基聚合物充填材料。
将制得的煤矿用硅基聚合物充填材料在常温常压自然发泡，发泡倍数为20倍，最高蓄热温度为76℃，根据UL94标准燃烧测试为难燃。
实施例4
一种煤矿用硅基聚合物充填材料的制备方法，A、B组份按照1.5:1的质量比混合而成。
A组分由80kg波美度为48的钠水玻璃、4kgAK-8818、4kg的TX-10、0.1kg1，6-己二醇、0.25kg二甲基环己胺混合而成。
B组分由25kg多亚甲基多苯基多异氰酸酯和20kg氢化苯基甲烷二异氰酸酯、12kgDMMP、35kgDOP混合而成。
将上述A组分与B组分按重量比1.4:1搅拌混合，即得煤矿用硅基聚合物充填材料。
将制得的煤矿用硅基聚合物充填材料在常温常压自然发泡，发泡倍数为18倍，最高蓄热温度为77℃，根据UL94标准燃烧测试为难燃。
实施例5
一种煤矿用硅基聚合物充填材料的制备方法，A、B组份按照1.6:1的质量比混合而成。
A组分由95kg波美度为45的钠水玻璃、5kgAK-8805、4kg的OP-10、0.05kg1，4-丁二醇、0.25kg二甲基环己胺混合而成。
B组分由25kg多亚甲基多苯基多异氰酸酯和25kg氢化苯基甲烷二异氰酸酯、5kgDMMP、5kgTCPP、25kgDOP混合而成。
将上述A组分与B组分按重量比1.5:1搅拌混合，即得煤矿用硅基聚合物充填材料。
将制得的煤矿用硅基聚合物充填材料在常温常压自然发泡，发泡倍数为17倍，最高蓄热温度为79℃，根据UL94标准燃烧测试为难燃。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种煤矿用硅基聚合物充填材料，其特征在于，由A组份和B组份混合而成，A组份和B组份的质量比为1.2～1.6:1，其中，A组分由水玻璃、复合催化剂、泡沫稳定剂和表面活性剂混合而成，B组分由异氰酸酯、阻燃剂和塑化剂混合而成。
2.如权利要求1所述的一种煤矿用硅基聚合物充填材料，其特征在于，A组分重量份配比为：
水玻璃80～95份；
复合催化剂0.2～0.55份；
泡沫稳定剂1～6份；
表面活性剂1～6份。
3.如权利要求1所述的一种煤矿用硅基聚合物充填材料，其特征在于，B组分重量份配比为：
异氰酸酯为45～55份；
阻燃剂5～15份；
塑化剂20～40份。
4.如权利要求1所述的一种煤矿用硅基聚合物充填材料，其特征在于，A组分中水玻璃波美度为43～56°Be'，水玻璃选自钠水玻璃、钾水玻璃、钠钾水玻璃中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种煤矿用硅基聚合物充填材料，其特征在于，A组分中复合催化剂为扩链剂和叔胺类催化剂按照质量比0.1～0.8:1复配制成，其中，扩链剂选自1，4-丁二醇，1，6-己二醇、二乙基甲苯二胺、3，5-二甲硫基甲苯二胺中的一种或多种，叔胺类催化剂选自N，N-二甲基苄胺、二甲基环己胺、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、五甲基二亚乙基三胺、N-乙基吗啉、三亚乙基二胺、三乙胺中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的一种煤矿用硅基聚合物充填材料，其特征在于，A组分中，泡沫稳定剂聚氨酯泡沫稳定剂，选自AK-8805、AK-8872、AK-8818、AK-8839A中的一种或多种；表面活性剂为OP-10、TX-10中的至少一种。
7.如权利要求1所述的一种煤矿用硅基聚合物充填材料，其特征在于，B组分中，异氰酸酯选用多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、氢化苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的一种煤矿用硅基聚合物充填材料，其特征在于，B组分中，阻燃剂选自磷系阻燃剂DMMP、TCPP、THPO中一种或多种；塑化剂选用邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、氯化石蜡-40、氯化石蜡-52的一种或多种。
9.如权利要求1所述的一种煤矿用硅基聚合物充填材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将80～95份的水玻璃、0.2～0.55份的复合催化剂、1～6份的稳泡剂、1～6份的表面活性剂置于容器，常温常压搅拌均匀，得到A组分。
(2)将45～55份异氰酸酯、5～15份阻燃剂、15～40份的塑化剂置于容器，常温常压搅拌均匀，得到B组分。
(3)将A、B组分以1.2～1.6:1的质量比快速搅拌均匀，常温常压自然发泡，即可得煤矿用硅基聚合物充填材料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114380970A (zh) * 2022-01-11 2022-04-22 中国矿业大学 一种发泡堵水用有机无机杂化注浆材料及制备工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103113079A (zh) * 2013-02-06 2013-05-22 山西誉邦新动力科技有限公司 一种矿用水玻璃加固堵水材料
CN103756291A (zh) * 2013-12-27 2014-04-30 中科院广州化灌工程有限公司 一种聚氨酯-水玻璃复合灌浆材料及其制备方法与应用
CN104277203A (zh) * 2014-10-30 2015-01-14 淄博润义金环保新材料科技有限公司 煤矿安全用水玻璃改性聚氨酯填充材料及其制备方法
CN104498004A (zh) * 2014-11-27 2015-04-08 山东一诺威新材料有限公司 煤岩体堵水加固用化学注浆材料及其制备方法
CN104910790A (zh) * 2015-06-11 2015-09-16 山东一诺威新材料有限公司 无机改性聚氨酯喷涂密闭材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103113079A (zh) * 2013-02-06 2013-05-22 山西誉邦新动力科技有限公司 一种矿用水玻璃加固堵水材料
CN103756291A (zh) * 2013-12-27 2014-04-30 中科院广州化灌工程有限公司 一种聚氨酯-水玻璃复合灌浆材料及其制备方法与应用
CN104277203A (zh) * 2014-10-30 2015-01-14 淄博润义金环保新材料科技有限公司 煤矿安全用水玻璃改性聚氨酯填充材料及其制备方法
CN104498004A (zh) * 2014-11-27 2015-04-08 山东一诺威新材料有限公司 煤岩体堵水加固用化学注浆材料及其制备方法
CN104910790A (zh) * 2015-06-11 2015-09-16 山东一诺威新材料有限公司 无机改性聚氨酯喷涂密闭材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘益军: "《聚氨酯原料及助剂手册》", 30 April 2005, 化学工业出版社 *
朱吕民: "《聚氨酯合成材料》", 28 February 2002, 江苏科学技术出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114380970A (zh) * 2022-01-11 2022-04-22 中国矿业大学 一种发泡堵水用有机无机杂化注浆材料及制备工艺

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