[發明專利]煤礦注漿用低熱值高強度聚氨酯材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810920532.5
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109180893B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 秦傳睿;陸偉;李金亮;亓冠圣;程衛民;胡相明;王棟;賀正龍
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C08G18/48
• 分類號: C08G18/48;C08G18/76;C08L23/12
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發明提供一種煤礦注漿用低熱值高強度聚氨酯材料，涉及煤礦安全材料技術領域，由A組分、B組分和C組分三部分構成，其中，A組分主要由聚醚多元醇、無機充填骨料、泡沫穩定劑、錫類催化劑、阻燃劑、相變添加劑a和聚丙烯纖維制成；B組分主要由聚醚多元醇和相變添加劑b制成；C組分為聚合MDI。本發明通過采用熔點較低的相變材料經過化學反應、失結晶水和相變達到三步降溫的效果，從而防止了材料使用過程溫度過高，消除了其在煤礦井下作業過程中安全隱患；同時解決了材料本身強度低，易開裂等問題；環保無污染，固化速率快，制備方法簡單。

技術領域

本發明涉及煤礦安全材料技術領域，尤其涉及一種煤礦注漿用低熱值高強度聚氨酯材料及其制備方法。

背景技術

目前，煤礦井下采掘生產過程中，而破碎的煤巖體引起的冒頂、片幫容易造成傷人事故，一直是煤礦無法回避的技術難題，同時由于礦井漏風引發煤自燃災害時而發生，因此需要對礦井中破碎的煤巖體和漏風通道進行充填和加固處理。目前，礦井加固和充填中主要使用高分子材料，但是由于其在使用過程中反應熱的聚集而造成其內部溫度過高，導致內部燒芯、外部開裂，而且有可能因為高溫而引起煤自燃，引發煤礦火災。

解決上述問題可以從降低反應熱和增加材料抗裂性能方面著手，由于單位質量聚醚和聚合MDI反應產生的熱量是一定的，因此可以采取添加外加劑，通過吸熱反應或者相變吸熱來降低反應溫度；增加材料的抗開裂性能則可通過增加材料本身力學性能和添加外加劑增強材料的力學性能方面入手。近年來，有不少學者對于降低礦井聚氨酯注漿材料反應熱方面做出了不少的研究，但是還是存在部分不足之處：

申請號為201210123159.3的發明專利《一種自限溫聚氨酯注漿材料及其制備方法》，公開了一種通過向聚氨酯材料中添加自限溫添加劑，并且利用添加劑中的水和有機溶劑的汽化使得反應放出的熱量降低至添加劑本身沸點之下，但是由于聚合MDI反應活性很高，水的添加在一定程度上容易與聚醚多元醇中的羥基形成競爭反應，導致反應在降溫的同時又再次升溫，可能無法從根本上真正達到降溫的效果。

申請號為201310159575.3的發明專利《一種石蠟/聚氨酯固-固復合雙相變儲能材料的制備方法》，公開了一種采用具有較大相變潛熱的石蠟烴類化合物作為填料與具有相變功能的聚氨酯基體進行復配，從而達到利用雙相變儲能降溫的目的，但是所用的石蠟烴類化合物不僅組成成分較為復雜，且利用的是添加材料在熔融、結晶等物理變化過程中相變吸收、儲存熱量，并沒有化學反應的實質吸熱過程，而且石蠟為有機物，容易助燃，不利于井下煤礦安全施工。

申請號為201710445555.0的發明專利《煤礦用高分子注漿加固材料及其制備方法》，公開了一種通過將A、B組分制備成預聚體的方法，該方法使得羥基與異氰酸根預先在反應釜中放出熱量來降低材料本身的反應固化溫度。雖然這種方法能從原料自身出發來降低反應熱，但是這會對聚氨酯材料造成一定程度上的影響，降低了材料的力學性能，且制備工藝流程相對復雜，不適合大面積推廣使用。

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提供一種煤礦注漿用低熱值高強度聚氨酯材料及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

煤礦注漿用低熱值高強度聚氨酯材料，由A組分、B組分和C組分三部分構成，其中，A組分主要由聚醚多元醇、無機充填骨料、泡沫穩定劑、錫類催化劑、阻燃劑、相變添加劑a和聚丙烯纖維制成；B組分主要由聚醚多元醇和相變添加劑b制成；C組分為聚合MDI。

進一步地，各組分中的原料質量份數為：A組分中的聚醚多元醇為30-60份、無機充填骨料5-15份、泡沫穩定劑5-10份、錫類催化劑5-10份、阻燃劑5-10份、相變添加劑a 5-10份、聚丙烯纖維10-15份；B組分中的聚醚多元醇20-40份、相變添加劑b 5-10份；聚合MDI50-100份。

進一步地，A組分中的聚醚多元醇的官能度為4～8，相對分子量為200～3000。