[發明專利]一種聚氨酯納米阻燃復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611046044.3
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN106750116B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 韓永芹;王圣武;李廷希;王天琪;高蕭蕭;張宗霖
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/64;C08G18/32;C08K5/12;C08K3/34;C08K3/36;C08K7/00;C08K5/103;C08K3/22;C08K7/24;C08K5/11;C08K5/523
• 代理公司: 北京市科名專利代理事務所(特殊普通合伙) 11468
• 代理人: 陳朝陽

本發明公開了一種聚氨酯納米阻燃復合材料及其制備方法，所述復合材料包括A、B兩組分，其中A組分含有聚醚多元醇、反應型阻燃劑、氧化石墨烯接枝聚苯胺、催化劑、增塑劑、納米改性劑，B組分為有機異氰酸酯。本發明解決了煤礦巖層用聚氨酯加固材料的阻燃性能，得到的聚氨酯納米復合材料具有高強度、高阻燃性和抗靜電性，為礦用聚氨酯加固材料的安全性提供保障。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種煤礦用加固聚氨酯納米阻燃復合材料及其制備方法。

背景技術

煤炭是我國的主體能源，煤炭能源占我國當前整個能源供應體系的70％左右，煤炭開采業的發展直接影響到我國經濟的發展。煤礦的下煤層抗壓強度低，易破碎變形，容易產生裂縫和較大的斷裂帶；破碎松散巖區和裂隙發育帶在動壓增大情況下極易冒頂、產生地下水災等。煤礦安全生產關系煤炭工業持續發展和國家能源安全，關系數百萬礦工生命安全。在煤層破碎巖層中注入高分子材料煤巖體加固劑可將裂縫和裂紋粘結在一起，注入的漿體物料可被強勁地鎖緊在一起，防止相互已鎖緊的巖塊之間發生移動，最終達到煤巖加固的目的。

常用的煤巖加固劑主要有聚氨酯類、環氧樹脂類、丙烯酰胺類、丙烯酸鹽類、脲醛樹脂類等。在所有類型的加固劑中聚氨酯類加固劑具有固化速度快且可控、發泡倍率高、粘結能力強、施工快捷等特點，在破碎煤巖體的固結、采空區快速密閉、封堵礦井漏水、瓦斯封孔等方面具有獨特的優點，具有廣闊的市場前景。純聚氨酯泡沫的極限氧指數(LOI)在18左右，屬于易燃材料。但煤礦礦井中含有大量瓦斯，對聚氨酯材料的阻燃和抗靜電性提出了較高的要求。

聚氨酯材料的阻燃劑主要有三聚氰胺、磷酸酯、無機或其它含鹵素的阻燃劑，含鹵素的阻燃劑由于在燃燒過程中會釋放有毒氣體而逐漸被禁用，添加型阻燃劑又會面臨著在使用過程中阻燃組分會逐漸向制品表面遷移，進而導致聚氨酯阻燃及力學性能的下降。因此非常有必要開發高阻燃、高強度的礦用聚氨酯加固材料。

發明內容

為了實現上述的發明目的，本發明提供的技術方案如下：一種聚氨酯納米阻燃復合材料，包括A組分和B組分，其中A組分按照重量百分數計含有：

聚醚多元醇：80-90％

反應型阻燃劑 1-10％

氧化石墨烯接枝聚苯胺 2-5％

催化劑 0.1-2％

增塑劑 1-6％

納米改性劑 3-10％

B組分為有機異氰酸酯。

進一步，所述A、B組份的體積比為A:B＝1:1

進一步，所述的聚醚多元醇為405，4110，330N,ZN-8304中的一種；

進一步，所述的反應型阻燃劑為四溴雙酚A、四羥甲基氯化鏻(THPC)、四羥甲基氫氧化鏻(THPOH)、O,O′-二乙基-N,N-二(2-羥乙基)氨基甲基磷酸酯(無色溶液，商品名稱Fyrol-6)、三(一縮二丙二醇)亞磷酸酯(P430)，10-(2,5-二羥基苯基)-10-二氫-9-氧雜-10-磷菲-10-氧化物中的一種。

進一步，所述的氧化石墨烯接枝聚苯胺是由氧化石墨烯酰氯化后接枝的方法制備的，其結構式如下；

進一步，所述的催化劑選自N，N-二甲基環已胺、N，N-二甲基芐胺、二乙烯三胺、五甲基二亞乙基三胺、二月桂酸二丁基錫、二醋酸二丁基錫中的一種。

進一步，所述的增塑劑選自鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、甘油三醋酸酯、檸檬酸三乙酯、檸檬酸三丁酯、磷酸三芳基酯中的一種。

進一步，所述的納米改性劑為納米蒙脫土、納米層狀雙氫氧化物、碳納米管、納米二氧化硅中的一種或一種以上的混合物；