礦用延緩發泡型聚合物封孔材料制造技術

本發明專利技術公開了一種礦用延緩發泡型聚合物封孔材料，該封孔材料A組分按照質量份計包括：聚四氫呋喃醚多元醇35~55份、甘油15~25份、蓖麻油15~25份、水玻璃5~10份、延遲催化劑0.01~3.0份、泡沫穩定劑1.5~3.0份、發泡劑1.0~6.0份、阻燃劑5~20份；B組分按照質量份計包括：多亞甲基多苯基多異氰酸酯75~90份、無機粒子10~25份；A組分與B組分質量份配比為100份:100~200份。克服了傳統材料反應速度過快密封長度短的缺點，較之常規聚氨酯封孔材料，可提高抽采濃度23%以上、提高抽采純量15.5%以上，提高礦井瓦斯抽采率，降低的抽采成本，減輕的工作人員勞動強度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種煤礦用的聚合物封孔材料及其制備方法。
技術介紹
近年來隨著煤礦開采深度的增加，為了提高瓦斯(煤層氣)的抽采效率，防治瓦斯災害的發生，必須延長瓦斯的抽采時間，或采取有效的增透措施，提高抽采系統負壓，加大封孔深度、保證封孔質量。因此，鉆孔封孔深度是關鍵，如果封孔深度太淺封孔長度不能超過巷道的應力集中帶，在負壓作用下鉆孔可以通過裂隙與外部空間形成回路循環導致空氣經裂隙進入鉆孔內進而使瓦斯抽放濃度降低鉆孔瓦斯抽放時間縮短更甚者抽不到瓦斯；其次是封孔材料的性能。現有采用硬質聚氨酯材料作為瓦斯抽采鉆孔的封堵材料，具有下述缺點:1)煤礦井下高濕的環境會影響反應時間，造成發泡倍數增大并且反應時間快，嚴重影響瓦斯抽采鉆孔封孔質量；2)現有的聚氨酯材料的反應速度過快，材料在到達封孔位置前就已開始反應甚至反應結束，導致封孔深度不夠。外界空氣易在抽放負壓的作用經孔周邊松動圈的裂隙通道進入瓦斯抽采鉆孔，影響了鉆孔密封效果；3)現有聚氨酯封孔材料在煤礦的成本偏高，價格在2萬元/噸左 右。參考文獻:[I]孫文標、張建國、趙廣興、李風琴、田坤云、郭兵兵、鄭瑞娜的“速凝高強膨脹性礦山封孔材料”，專利號201010172263.2。[2]林柏泉、郝志勇、張連軍、翟成、吳海進的“一種鉆孔密封材料”，專利號200810019493.8。
技術實現思路
為了克服公知的礦用硬質聚氨酯材料反應速度過快、成本偏高的缺陷，本專利技術提供一種礦用延緩發泡型聚合物封孔材料，該礦用延緩發泡型聚合物封孔材料反應較慢、成本低。本專利技術的技術方案是:該礦用延緩發泡型聚合物封孔材料有聚醚多元醇為主的A組分和異氰酸酯類的B組分，其中A組分按照質量份計包括:聚四氫呋喃醚多元醇35飛5份、甘油15 25份、蓖麻油15 25份、水玻璃5 10份、延遲催化劑0.0Γ3.0份、泡沫穩定劑1.5^3.0份、發泡劑1.(Te.0份、阻燃劑5 20份；Β組分按照質量份計包括:多亞甲基多苯基多異氰酸酯75 90份、無機粒子1(Γ25份；Α組分與B組分質量份配比為100份:10(Γ200份。所述的聚四氫呋喃醚多元醇的官能度為3 6，分子量250 3000。所述的水玻璃的波美度為39 42，模數為2.2 2.5。所述的蓖麻油的羥值為163 170mgK0H/g。所述的延遲催化劑為三乙烯二胺、二月桂酸二丁基錫、1，8-二氮雜環i^一烯的混合物。所述的發泡劑包括1，I, 1，3，3-五氟丙烷、1，1-二氟乙烷、1，I, 1，3，3_五氟丁烷中一種或幾種的混合物。所述的阻燃劑為磷酸三氯乙酯。所述的無機粒子為輕質沉淀碳酸鈣、二氧化硅、滑石粉中的一種或幾種混合物。本專利技術的制備方法包括下述步驟:步驟1、在室溫下，將配制好的水玻璃加入攪拌罐中(必要時可加入適量的NaOH)，攪拌均勻。然后把預先混好的聚醚多元醇組合料(包括聚四氫呋喃醚多元醇、蓖麻油、延遲催化劑、有機硅泡沫穩定劑、發泡劑、阻燃劑等)，在20分鐘左右加入攪拌罐中，滴加時速度要緩慢，以防止出現局部凝膠。滴加完畢后攪拌15 30分鐘至物料混合均勻后得到A組分；步驟2、稱取無機粒子和多亞甲基多苯基多異氰酸酯加入攪拌容器中，在常溫下(利用超聲波等手段)混合均勻后得到B組分；步驟3、按照A組分與B組分的配比進行混合發泡。本專利技術的優點和有益效果:解決了聚氨酯灌漿材料作為瓦斯抽采鉆孔的在井下高濕環境下發泡不穩定(發泡倍率過高、發泡時間過快)，導致封孔壓縮強度低導致的封孔效果的穩定性差等問題，克服了傳統材料反應速度過快密封長度短的缺點，使得材料的反應時間滿足了封孔工藝的需求；· 本專利技術封孔材料按照封孔工藝封堵，經檢測:反應時間可控(11分鐘發泡)、遇水發泡倍率變化小≤1.5倍)等良好的施工性能，不受井下濕度的影響；固化后具有閉孔率高(≥97%)、力學性能好(壓縮強度≥5MPa，剪切強度≥IMPa)等優異性能； 本專利技術封孔材料確保了一次封孔的有效性，材料與煤巖壁黏結更加緊密，為二次封孔的實施奠定了堅實的基礎。煤礦鉆孔封孔用高分子材料在4飛分鐘后才開始發泡，這樣有利于操作。膨脹率控制恰當，閉孔率和機械強度滿足抽采負壓的要求。在神華寧夏煤業集團烏蘭煤礦的局部試驗結果表明，使用該新型材料進行鉆孔封堵，較之常規聚氨酯封孔材料，可提高抽采濃度23%以上、提高抽采純量15.5%以上，提高礦井瓦斯抽采率，降低的抽采成本，減輕的工作人員勞動強度。具體實施例方式實施例1:在200L不銹鋼干燥的攪拌容器內，分別稱取聚四氫呋喃醚多元醇44.79份、甘油17.5份、蓖麻油17.5份、水玻璃6.0份、延時催化劑(三乙烯二胺)0.51份、泡沫穩定劑1.7份、發泡劑(1，I, I, 3，3-五氟丙烷)2.0份、阻燃劑10.0份。并將其依次加入攪拌容器內，在常溫下攪拌3(Γ60分鐘即可得到A組分。在200L不銹鋼干燥的攪拌容器內，分別稱取多亞甲基多苯基多異氰酸酯75份、無機粒子(輕質沉淀碳酸鈣)25份。并將其依次加入到攪拌容器內，在常溫下攪拌2(Γ40分鐘即可得到B組分。將A組分與B組分分別按照100:100、100:150、100:200的質量份配比，采用手動注漿泵混合發泡成型得到樣品1、樣品2、樣品3。其性能檢測結果見下表。m gI單位I樣品11樣品21樣品3_發泡開始時間秒 180_182_178_發泡結束時間261 260 257膨脹倍數^~3.0 3.2 3.5 泡沫閉孔率％ 97.5 97.1 '97.6 壓縮強度@10%形變 MPa 5.2 5.1 ' 5.3剪切強度!MPa \2.1 \2.0 \2.3實施例2:在200L不銹鋼干燥的攪拌容器內，分別稱取聚四氫呋喃醚多元醇35.8份、甘油18.0份、蓖麻油19.0份、水玻璃7.5份、延時催化劑(二月桂酸二丁基錫)2.0份、泡沫穩定劑2.2份、發泡劑(I, 1- 二氟乙烷)3.0份、阻燃劑12.5份。并將其依次加入攪拌容器內，在常溫下攪拌3(Γ60分鐘即可得到A組分。在200L不銹鋼干燥的攪拌容器內，分別稱取多亞甲基多苯基多異氰酸酯80份、無機粒子(二氧化硅)20份。并將其依次加入到攪拌容器內，在常溫下攪拌2(Γ40分鐘即可得到B組分。將A組分與B組分分別按照100:100,100:150,100:200的質量份配比，采用手動注漿泵混合發泡成型得到樣品1、樣品2、樣品3。其性能檢測結果見下表。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種礦用延緩發泡型聚合物封孔材料，其特征在于：該礦用延緩發泡型聚合物封孔材料有聚醚多元醇為主的A組分和異氰酸酯類的B組分，其中A組分按照質量份計包括：聚四氫呋喃醚多元醇35~55份、甘油15~25份、蓖麻油15~25份、水玻璃5~10份、延遲催化劑0.01~3.0份、泡沫穩定劑1.5~3.0份、發泡劑1.0~6.0份、阻燃劑5~20份；B組分按照質量份計包括：多亞甲基多苯基多異氰酸酯75~90份、無機粒子10~25份；A組分與B組分質量份配比為100份:100~200份。

【技術特征摘要】
1.一種礦用延緩發泡型聚合物封孔材料，其特征在于:該礦用延緩發泡型聚合物封孔材料有聚醚多元醇為主的A組分和異氰酸酯類的B組分，其中A組分按照質量份計包括 聚四氫呋喃醚多元醇35 55份、甘油15 25份、蓖麻油15 25份、水玻璃5 10份、延遲催化劑0.0l 3.0份、泡沫穩定劑1.5 3.0份、發泡劑1.0 6.0份、阻燃劑5 20份；B組分按照質量份計包括:多亞甲基多苯基多異氰酸酯75 90份、無機粒子1(Γ25份；Α組分與B組分質量份配比為100份:100^200份。2.根據權利要求1所述的礦用延緩發泡型聚合物封孔材料，其特征在于:聚四氫呋喃醚多元醇的官能度為3 6，分子量250 3000。3.根據權利要求1所述的礦用延緩發泡型聚合物封孔材料，其特征在于:水玻璃的波美度為39 42，模數為2.2 2.5。4.根據權利要求1所述的礦用延緩發泡型聚合物封孔材料，其特征在于:蓖麻油的羥值為 163 170mgK0H/g。5.根據權利要求1所述的礦用延緩發泡型聚合物封孔材料，其特征在于:延遲催化劑為三乙烯二胺、二月桂酸二丁基錫、:1，8_ 二氮雜環十一烯的混合...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周福寶，史波波，程家驥，劉應科，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：