[發(fā)明專利]一種低放熱聚氨酯注漿加固材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210395609.4
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102911340A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁運(yùn)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)
• 主分類號: C08G18/76
• 分類號: C08G18/76;C08G18/48;C08G18/42;C08K3/32;C08K5/521;C08K3/22;C08K5/5333;C08L75/08;C08L75/06;C08L57/00;C09K8/44
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚氨酯材料及其制備方法，具體地說是一種低放熱聚氨酯注漿加固材料及其制備方法。

二、背景技術(shù)

聚氨酯注漿材料具有較高的壓縮強(qiáng)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(diǎn)，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(diǎn)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。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種低放熱聚氨酯注漿加固材料及其制備方法，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。

本發(fā)明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。

所述聚醚多元醇的官能度為2-6，分子量為100-2000，粘度100-1000mPa·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%。

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。

本發(fā)明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℃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。

本發(fā)明在反應(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。

本發(fā)明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，本發(fā)明加固材料的固化時間可調(diào)節(jié)范圍為25~150s。

本發(fā)明具體制備步驟如下：

1、預(yù)處理

將聚合物多元醇于110~120℃下真空干燥1~2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?/p>

5、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(qiáng)度，樣條狀以測拉伸強(qiáng)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