本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種低放熱聚氨酯注漿加固材料及其制備方法，其中低放熱聚氨酯注漿加固材料的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為：聚合物多元醇100份，胺類催化劑0.5-3.5份，錫類催化劑0.5-3.5份，泡沫穩(wěn)定劑1-4份，阻燃劑10-50份，添加劑苯并呋喃-茚樹脂50-200份，異氰酸酯100-200份；所述聚合物多元醇為聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。本發(fā)明專利技術(shù)制備方法簡單，所制備的注漿加固材料原料成本較低，固化速率較快，固化過程反應(yīng)放熱溫度低，固化后所得到的固結(jié)體具有良好的物理力學(xué)性能，尤其適合為保障煤礦井下安全作業(yè)時使用。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種聚氨酯材料及其制備方法，具體地說是。
技術(shù)介紹
聚氨酯注漿材料具有較高的壓縮強度，優(yōu)異的粘結(jié)性能，并具有穩(wěn)定性好、可灌性佳、反應(yīng)時間可調(diào)等優(yōu)點，從而在注漿加固領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，但其作為加固材料應(yīng)用于煤礦安全生產(chǎn)時，其缺點是反應(yīng)時放出大量的熱，且本身導(dǎo)熱系數(shù)低，熱量在材料內(nèi)部不斷積聚，材料反應(yīng)放熱溫度過高，存在嚴(yán)重的安全隱患，加上其本身成本較高，因此大大限制了其應(yīng)用范圍。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在提供，所要解決的技術(shù)問題是降低聚氨酯注漿材料的放熱溫度并減少其放熱量，且使其力學(xué)性能優(yōu)良，原料成本低廉。本專利技術(shù)低放熱聚氨酯注漿加固材料，其特征在于其原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為聚合物多元醇100份，胺類催化劑O. 5-3. 5份，錫類催化劑O. 5-3. 5份，泡沫穩(wěn)定劑1-4份，阻燃劑10-50份，添加劑苯并呋喃-茚樹脂50-200份，異氰酸酯100-200份；所述聚合物多元醇為聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。所述聚醚多元醇的官能度為2-6，分子量為100-2000，粘度IOO-IOOOmPa · s ；所述聚酯多元醇的官能度為2-4，分子量為200-3000，粘度500-2000mPa · S。所述異氰酸酯為多甲基多苯基多異氰酸酯，紅棕色粘稠狀液體，-NCO含量30_32wt%o所述胺類催化劑選自N，N' - 二甲基環(huán)己胺、三亞乙烯基二胺、N，N，N’，N’，N"-五甲基二亞乙基三胺中的一種或幾種； 所述錫類催化劑選自辛酸亞錫或二月桂酸二丁基錫。所述泡沫穩(wěn)定劑為硅油，具體為硅油AK-8805，是一種硅-碳鍵非水解型聚硅氧烷-聚醚共聚物。所述阻燃劑選自多聚磷酸銨、三氯乙基磷酸酯、氫氧化鋁、甲基膦酸二甲酯中的一種或幾種。本專利技術(shù)低放熱聚氨酯注漿加固材料的制備方法，包括預(yù)處理、雙組份的制備和雙液注漿各單元過程所述預(yù)處理是將聚合物多元醇在110-120°C真空干燥1-2小時，冷卻至室溫后密封備用；所述雙組份的制備是將預(yù)處理后的聚合物多元醇混合均勻，然后依次加入胺類催化劑、錫類催化劑、泡沫穩(wěn)定劑、阻燃劑和添加劑苯并呋喃-茚樹脂，攪拌均勻后得到組份A;異氰酸酯為組份B;所述雙液注漿是利用雙液注漿泵將組分A與組分B注入需要加固的地基裂隙中，固化時間25-150s。雙液注漿過程中，控制流速使組份A和組份B以3 1的體積比混合注漿。本專利技術(shù)在反應(yīng)體系中加入添加劑苯并呋喃-茚樹脂，用于分散和稀釋反應(yīng)釋放出的熱量。所使用的添加劑苯并呋喃-茚樹脂為低粘度液態(tài)物質(zhì)，價廉易得、無毒不揮發(fā)。苯并呋喃-茚樹脂作為惰性添加劑加入體系后，體系粘度降低，可灌性得以改善，聚氨酯反應(yīng)固化后，分子間距離增大，散熱性得以改善，反應(yīng)釋放出的熱量得以分散稀釋，熱量難以累積，從而降低了聚氨酯材料反應(yīng)固化時的芯部溫度，與此同時，成本大大降低。 本專利技術(shù)中的催化劑為胺類與錫類復(fù)合催化劑，胺錫類催化劑比例不同，聚氨酯反應(yīng)固化時間是不一樣的，本專利技術(shù)加固材料的固化時間可調(diào)節(jié)范圍為25 150s。本專利技術(shù)具體制備步驟如下I、預(yù)處理將聚合物多元醇于11(T120°C下真空干燥f 2小時，因聚合物多元醇比較容易吸水，故干燥完成后應(yīng)密封儲存。2、組份A的制備將預(yù)處理后的聚合物多元醇混合均勻，依次加入胺類催化劑、錫類催化劑、泡沫穩(wěn)定劑和阻燃劑，啟動攪拌器，充分?jǐn)嚢枋蛊浞稚⒕鶆颍偌尤氡讲⑦秽?茚樹脂，混合均勻后得到組份A。3、組份B的制備組份B即為異氰酸酯，所選擇的異氰酸酯為多苯基多甲基多異氰酸酯(PAPI)，異氰酸根含量30-32%，官能度2. 7-2. 8。4、固化按體積比3:1的比例取組份A和組份B，充分?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆颍缓鬂沧⑷肽＞咧泄袒?、制樣待漿液反應(yīng)固化完成后，將固結(jié)體從模具中取出，室溫放置3d，利用標(biāo)準(zhǔn)鋼鋸與裁刀，擇其固化物無表皮部分，避開氣泡、裂縫、應(yīng)力集中區(qū)裁成塊狀以測壓縮強度，樣條狀以測拉伸強度。6、性能測試按照《煤礦加固煤巖體用高分子材料》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測其性能。7、混合施工現(xiàn)場施工時，將組份A和組份B分別加注于雙液型高壓灌漿機的兩只料桶內(nèi)，利用控制閥控制組份A和組份B的體積比為3:1，利用高壓灌漿機將雙組份漿液噴入已打好的注漿孔內(nèi)，混合注漿。注漿完成后利用有機溶劑清洗灌漿機。本專利技術(shù)具有以下特點I、低粘度。本專利技術(shù)材料粘度很低，組份A和組份B粘度均小于500mPa · s,具有很好的可注性，適合煤礦井下煤巖體注漿工藝；2、低放熱性。本專利技術(shù)材料固化反應(yīng)過程放熱溫度小于100°C，放熱溫度低，特別適合于煤礦井下煤巖體加固的處理，滿足煤礦井下使用的安全性要求；3、環(huán)保。本專利技術(shù)材料不使用可揮發(fā)性有機溶劑，閃點高，無毒無害，對人類及環(huán)境友好；4、壓縮強度較好。本專利技術(shù)材料在固化后壓縮強度較好，可達(dá)7 15MPa，滿足煤礦井下加固破碎煤巖體的基本要求；5、高粘結(jié)性。本專利技術(shù)材料凝膠固化后與裂隙煤巖體之間粘結(jié)性優(yōu)良，形成的固結(jié)體具有一定的彈性，可滿足各種地基的形變要求；6、固化時間可調(diào)。根據(jù)現(xiàn)場情況，可以調(diào)節(jié)固化時間25 150s，可適應(yīng)各種復(fù)雜地形的處理；7、成本較低。苯并呋喃-茚樹脂的添加可大幅降低原料的成本。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點I、由于本專利技術(shù)大量使用了價格低廉的苯并呋喃-茚樹脂為原料，使得材料的生產(chǎn)成本大大降低，克服聚氨酯加固材料價格昂貴的缺點，為該類材料的制備與應(yīng)用提供了很大的空間。2、苯并呋喃-茚樹脂的加入，使得漿液在固結(jié)過程中產(chǎn)生的反應(yīng)放熱溫度降低，最高反應(yīng)溫度100°C以下。這主要得益于加入苯并呋喃-茚樹脂后，使得聚氨酯材料固化反應(yīng)過程中釋放出的熱量得以分散稀釋，熱量難以累積，從而降低了材料的反應(yīng)放熱溫度。3、本專利技術(shù)中所得的漿液粘度低可注性好，固結(jié)體力學(xué)性能較佳、阻燃性能優(yōu)良，原料制備工藝及所需的生產(chǎn)與施工設(shè)備簡單，易于推廣使用。本專利技術(shù)灌漿材料的固化時間從25 150s可調(diào)，漿液固化后固結(jié)體的壓縮強度可達(dá)疒15MPa，且抗老化性能優(yōu)良、阻燃性能優(yōu)良(離火自熄)，漿液閃點低于100°C，固結(jié)物與煤渣粘結(jié)性能優(yōu)良。具體實施例方式本專利技術(shù)所有試劑和原料均為市購。實施例I :(I)將聚醚多元醇303 (官能度3，分子量350，粘度35(T550mPa*s)與聚酯多元醇PF-2011 (官能度2. 4，分子量500，粘度IOOOmPa · s)置于真空干燥箱中，120°C干燥I. 5h，干燥完成后密封儲存。(2)待聚醚溫度降為室溫(25°C)左右時，分別稱取40份(按重量計，下同)聚醚多元醇303和60份聚酯多元醇PF-2011置于干燥容器中，再依次稱取O. 5份二月桂酸二丁基錫(DBTDL)，0. 5份三亞乙烯基二胺的醇溶液(A33)，2份泡沫穩(wěn)定劑硅油AK-8805，10份甲基膦酸二甲酯(DMMP)，200份苯并呋喃-茚樹脂，以玻璃棒攪拌40s至各組份分散均勻，得組份A。(3)稱取102份多異氰酸酯(PAPI)，得組份B。(4)將組份A與組份B按體積比3:1的比例混合攪拌均勻直至出現(xiàn)發(fā)白現(xiàn)象，倒入自制模具中室溫固化，待其完全固化后取出試樣，放置三天后進行相關(guān)性能測試。本實施例制備得到的聚氨酯注漿加固材料的性能如下權(quán)利要求1.一種低放熱聚氨酯注漿加固材料，其特征在于其原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為 聚合物多元醇100份，胺類催化劑O. 5-3. 5份，錫類催化劑O本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種低放熱聚氨酯注漿加固材料，其特征在于其原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為：聚合物多元醇100份，胺類催化劑0.5？3.5份，錫類催化劑0.5？3.5份，泡沫穩(wěn)定劑1？4份，阻燃劑10？50份，添加劑苯并呋喃？茚樹脂50？200份，異氰酸酯100？200份；所述聚合物多元醇為聚醚多元醇和/或聚酯多元醇。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：丁運生，劉玉亭，劉志，孫曉紅，馬東東，蔡明，
申請(專利權(quán))人：合肥工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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