CN112143270A - 一种自发泡复合喷涂材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自发泡复合喷涂材料及其制备方法，解决了现有技术中聚氨酯喷涂堵漏风材料存在的成本高，阻燃性、抗静电性差及环境污染等问题的问题，本发明中采用水玻璃为主要原料，水玻璃中大量无机盐离子的存在提供了优异阻燃和抗静电性能，使得该复合材料无需外加阻燃剂和抗静电剂即可达到使用要求；本发明中水玻璃中的水与多异氰酸酯反应产生的二氧化碳在聚醚多元醇的存在下可以作为发泡剂，因此无需额外添加发泡剂；本发明提供的复合喷涂材料，成本低，安全环保，具有广阔的应用前景。

Description

一种自发泡复合喷涂材料及其制备方法

技术领域

本发明属于煤矿用喷涂堵漏风材料技术领域，具体属于一种自发泡复合喷涂材料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济不断发展，安全和环保问题日渐突出。煤矿瓦斯是造成矿难的重要因素，对煤矿巷道进行表面喷涂堵漏风处理，可以有效封堵矿井裂隙，起到防止破碎煤体自燃，减少瓦斯等有害气体进入矿道中，避免事故发生。

目前矿井巷道喷涂材料主要采用聚氨酯材料，相比水泥砂浆等传统材料具有操作简单、固化时间可调、气密性好、粘结强度高等优势。但同时存在聚氨酯成本较高，阻燃性和抗静电性差等缺点，此外，聚氨酯喷涂材料常用的发泡剂多为含氯低沸点小分子化合物，会对生态环境尤其是大气造成严重危害。

发明内容

为了解决现有技术中聚氨酯喷涂堵漏风材料存在的成本高，阻燃性、抗静电性差及环境污染等问题的问题，本发明提供一种自发泡复合喷涂材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自发泡复合喷涂材料，包括A组分和B组分，其中，所述A组分以下质量份数的物质组成：

所述B组以下质量份数的物质组成：

多异氰酸酯 80-100份

增塑剂 5-20份。

进一步的，所述水玻璃为模数2.2-2.8、波美度40°Be-50°Be的钠水玻璃。

进一步的，所述聚醚多元醇的官能度为2-3、分子量为400-3000。

进一步的，所述增溶剂为丙三醇和/或聚氧乙烯辛基苯酚醚-10。

进一步的，所述泡沫稳定剂为有机硅类泡沫稳定剂，所述有机硅类泡沫稳定剂为改性有机硅油。

进一步的，所述催化剂C₁为二甲基环己胺、四甲基乙二胺、三亚乙基二胺、五甲基二亚乙基三胺、N-甲基咪唑、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中至少一种；

进一步的，所述催化剂C₂为二醋酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡和有机铋中至少一种；

进一步的，所述催化剂C₃为2,4,6-三(二甲氨基甲基)-苯酚、异辛酸钾、醋酸钾、N,N-二甲基哌嗪中至少一种。

进一步的，所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。

进一步的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和氯化石蜡中至少一种。

本发明还提供一种复合喷涂材料的制备方法，具体步骤如下：

S1：分别称取水玻璃、聚醚多元醇、增溶剂、泡沫稳定剂、催化剂C₁、催化剂C₂和催化剂C₃，将上述物质加入反应釜中，搅拌均匀即可得到A组分。

S2：将多异氰酸酯和增塑剂加入反应釜中，搅拌均匀即可得到B组分。

S3：将S1制得的A组分和S2制得的B组分按照质量比(1.8-2.2)：1的比例混合发泡即可制得自发泡复合喷涂材料。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的一种自发泡喷涂材料，采用水玻璃作为主要成份，配方中水玻璃占体系总量的约一半以上，大大降低了喷涂材料的成本。此外，水玻璃不可燃，且有大量离子存在，赋予复合材料优良的阻燃特性及抗静电性，避免额外添加阻燃剂和抗静电剂，进一步降低了生产成本。

进一步的，本发明得到的喷涂材料的配方中不需添加发泡剂，过量的水玻璃提供了大量的水，可与异氰酸酯基团反应生成二氧化碳作为发泡剂，可在在聚醚多元醇的存在下迅速发泡，且膨胀倍率均可调，避免了含氯发泡剂的应用造成的环境污染以及对煤矿工人造成的健康危害。本发明提供的复合喷涂材料，成本低，安全环保，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例的方式对本发明进行进一步解释说明，值得注意的是，实施例只是为了更清楚直观的阐述该发明，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

以下实施例中各组分均以质量份数计。

实施例1

A组分的制备：称取70份水玻璃(模数2.5，波美度48.3的钠水玻璃)，10份聚乙二醇(分子量400)，1份丙三醇，1份改性有机硅油，0.2份五甲基二亚乙基三胺，0.5份二月桂酸二丁基锡和0.6份2,4,6-三(二甲氨基甲基)-苯酚，依次加入反应釜中，搅拌均匀即可得到A组分。

B组分：将95份多亚甲基多苯基多异氰酸酯和10份邻苯二甲酸二丁酯，加入反应釜中，搅拌均匀即可得到B组分。

将A、B组分按照质量比2：1混合均匀即可得到复合喷涂材料。

实施例2

A组分的制备：称取60份水玻璃(模数2.2，波美度40的钠水玻璃)，5份330n，2份聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)，0.5份改性有机硅油，0.1份三乙醇胺和二甲基乙醇胺混合物，0.1份辛酸亚锡和1份N,N-二甲基哌嗪，依次加入搅拌釜中，搅拌均匀即可得到A组分。

B组分：将80份多亚甲基多苯基多异氰酸酯和5份邻苯二甲酸二辛酯加入反应釜中，搅拌均匀即可得到B组分。

将A、B组分按照质量比1.8：1混合均匀即可得到复合喷涂材料。实施例3

A组分的制备：称取80份水玻璃(模数2.8，波美度50的钠水玻璃)，15份DL-400，5份丙三醇和OP-10混合物，3份改性有机硅油，2份三亚乙基二胺和二甲基环己胺的混合物，2份二醋酸二丁基锡和0.5份醋酸钾和异辛酸钾混合物，依次加入反应釜中，搅拌均匀即可。

B组分：将100份多亚甲基多苯基多异氰酸酯和20份氯化石蜡加入反应釜中搅拌均匀即可得到B组分。

将A、B组分按照质量比2.2：1混合均匀即可得到复合喷涂材料。

实施例4

A组分的制备：称取60份水玻璃(模数2.7，波美度44的钠水玻璃)，10份聚丙二醇(分子量600)，1份丙三醇，1份改性有机硅油，1份四甲基乙二胺和N-甲基咪唑的混合物，0.5份二(十二烷基硫)二丁基锡和有机铋的混合物，2份2,4,6-三(二甲氨基甲基)-苯酚和异辛酸钾的混合物，依次加入反应釜中，搅拌均匀即可得到A组分。

B组分：将95份多亚甲基多苯基多异氰酸酯和10份邻苯二甲酸二丁酯和氯化石蜡的混合物，加入反应釜中，搅拌均匀即可得到B组分。

将A、B组分按照质量比2.1：1混合均匀即可得到复合喷涂材料。

根据标准AQ1088-2011煤矿喷涂堵漏风用高分子材料技术条件对上述实施例中的喷涂材料性能进行测定，结果如表1所示：

表1复合喷涂材料理化性能表

根据上表1可以看出，本发明所制备的喷涂材料性能均符合《AQ1088-2011煤矿喷涂堵漏风用高分子材料技术条件》。本发明中水玻璃大大过量，一方面，水玻璃中大量无机盐离子的存在提供了优异阻燃和抗静电性能，使得该复合材料无需外加阻燃剂和抗静电剂即可达到使用要求；此外，本发明中水玻璃中的水与多异氰酸酯反应产生的二氧化碳在聚醚多元醇的存在下可以作为发泡剂，因此无需额外添加发泡剂，得到的复合喷涂材料的膨胀倍数均大于15倍，最高达到23倍，避免了含氯发泡剂的应用造成的环境污染以及对煤矿工人造成的健康危害。本发明提供的复合喷涂材料，成本低，安全环保，具有广阔的应用前景。

Claims (10)

1.一种自发泡复合喷涂材料，其特征在于，包括A组分和B组分，其中，所述A组分以下质量份数的物质组成：

所述B组以下质量份数的物质组成：

多异氰酸酯 80-100份

增塑剂 5-20份。

2.根据权利要求1所述的一种自发泡复合喷涂材料，其特征在于，所述水玻璃为模数2.2-2.8、波美度40°Be-50°Be的钠水玻璃。

3.根据权利要求1所述的一种自发泡复合喷涂材料，其特征在于，所述聚醚多元醇的官能度为2-3、分子量为400-3000。

4.根据权利要求1所述的一种自发泡复合喷涂材料，其特征在于，所述增溶剂为丙三醇和/或聚氧乙烯辛基苯酚醚-10。

5.根据权利要求1所述的一种自发泡复合喷涂材料，其特征在于，所述泡沫稳定剂为有机硅类泡沫稳定剂。

6.根据权利要求5所述的一种自发泡复合喷涂材料，其特征在于，所述有机硅类泡沫稳定剂为改性有机硅油。

7.根据权利要求1所述的一种自发泡复合喷涂材料，其特征在于，所述催化剂C₁为二甲基环己胺、四甲基乙二胺、三亚乙基二胺、五甲基二亚乙基三胺、N-甲基咪唑、二甲基乙醇胺、三乙醇胺中至少一种；

所述催化剂C₂为二醋酸二丁基锡、二(十二烷基硫)二丁基锡、二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡和有机铋中至少一种；

所述催化剂C₃为2,4,6-三(二甲氨基甲基)-苯酚、异辛酸钾、醋酸钾、N,N-二甲基哌嗪中至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种自发泡复合喷涂材料，其特征在于，所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。

9.根据权利要求1所述的一种自发泡复合喷涂材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和氯化石蜡中至少一种。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的复合喷涂材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

S1：分别称取水玻璃、聚醚多元醇、增溶剂、泡沫稳定剂、催化剂C₁、催化剂C₂和催化剂C₃，将上述物质加入反应釜中，搅拌均匀即可得到A组分；

S2：将多异氰酸酯和增塑剂加入反应釜中，搅拌均匀即可得到B组分；

S3：将S1制得的A组分和S2制得的B组分按照质量比(1.8-2.2)：1的比例混合发泡即可制得自发泡复合喷涂材料。