[發(fā)明專利]一種礦用無機(jī)與有機(jī)復(fù)合的聚氨酯注漿加固材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010955686.5
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112048056B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳建君;韓濤;蔡連強;張志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 山西華世中瑞新材料有限公司
• 主分類號: C08G18/79
• 分類號: C08G18/79;C08G18/48;C08G18/32;C08G18/66;C08K3/32;C08K3/26;C08K3/22
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 于曉曉

本發(fā)明屬于煤巖體加固材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦用無機(jī)與有機(jī)復(fù)合的聚氨酯注漿加固材料及其制備方法，所述聚氨酯注漿加固材料包括體積比為1：1的A組分和B組分，A組分包括去離子水、親水聚醚多元醇、阻燃劑、聚氨酯催化劑、無機(jī)二氧化碳吸收劑和助劑；B組分為低活性改性聚合MDI；所述制備方法包括A組分的制備以及A組分、B組分的混合。本發(fā)明除異氰酸酯外，大部分是無機(jī)填料，對阻燃有益處，A組份密度大，占比多，成本有優(yōu)勢；B組分采用低活性改性聚合MDI，粘度低，可以保證混合漿液的低粘度、可灌性及較長的漿液擴(kuò)散半徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤巖體加固材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種礦用無機(jī)與有機(jī)復(fù)合的聚氨酯注漿加固材料及其制備方法。

背景技術(shù)

在礦石壓力作用下及遇到地質(zhì)斷層、陷落柱時，巷道、工作面頂板煤體酥散，造成巷道變形，頂板冒落，煤幫片落，給安全生產(chǎn)帶來隱患。

為加固、堵漏煤礦井下的煤巖體，通常采用注漿法削弱水體對煤巖體強度的弱化作用。雙組分聚氨酯體系注漿材料因其固結(jié)形成的聚氨酯泡沫具有重量輕、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐化學(xué)腐蝕等特點，在環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂、丙烯酰胺等眾多化學(xué)注漿材料中獨占鰲頭。但雙組分聚氨酯體系注漿材料的固結(jié)體強度較弱，加固效果不理想，性能仍有待進(jìn)一步提高。

A組分、B組分反應(yīng)放熱溫度高也是雙組分聚氨酯體系注漿材料不可忽視的一個技術(shù)問題，兩種組分的反應(yīng)溫度一般在120-135℃，如果施工中遇到水，放熱溫度至急劇升高至160℃以上，在此溫度下不僅聚氨酯固結(jié)體很容易自燃，還可能引燃地下的瓦斯氣體，給地下注漿工程帶來極大的安全隱患。因此，低放熱高分子材料已成為目前煤礦安全的主要方向。近年來，為推動煤礦井下反應(yīng)型高分子材料的安全使用，避免、杜絕因雙組分聚氨酯體系注漿材料施工導(dǎo)致的安全事故的發(fā)生，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定煤礦加固煤巖體用高分子材料A、B組分反應(yīng)溫度最高應(yīng)不高于140℃。

2020年7月國家安標(biāo)中心發(fā)布的煤礦井下反應(yīng)型高分子材料補充安全技術(shù)要求管理方案中進(jìn)一步明確加固材料最高反應(yīng)溫度不高于100℃，因此提供一種A、B組分反應(yīng)溫度低于100℃的聚氨酯注漿加固材料是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有煤巖體加固材料存在的力學(xué)性能差、污染井下水體環(huán)境或放熱高，易自燃、引發(fā)火災(zāi)的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種礦用無機(jī)與有機(jī)復(fù)合的聚氨酯注漿加固材料及其制備方法，本發(fā)明使用多種無機(jī)填料，對阻燃有益處，A組份密度大，占比多，成本有優(yōu)勢；B組分采用低活性改性聚合MDI，粘度低，可以保證混合漿液的低粘度、可灌性及較長的漿液擴(kuò)散半徑。

第一方面，本發(fā)明提供一種礦用無機(jī)與有機(jī)復(fù)合的聚氨酯注漿加固材料，所述聚氨酯注漿加固材料包括體積比為1：1的A組分和B組分，其中，

所述A組分包括如下重量份數(shù)的原料：10-50份去離子水、5-40份親水聚醚多元醇、20-50份阻燃劑、1份聚氨酯催化劑、5-10份無機(jī)二氧化碳吸收劑和2-4.5份助劑；

所述B組分為低活性改性聚合MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)。

進(jìn)一步的，所述A組分包括如下重量份數(shù)的原料：15份去離子水、30份親水聚醚多元醇、35份阻燃劑、1份聚氨酯催化劑、8份無機(jī)二氧化碳吸收劑和3份助劑。

進(jìn)一步的，所述親水聚醚多元醇分子量為400-2000，羥值為50-500mg KOH/g。

進(jìn)一步的，所述阻燃劑包括三聚氰胺和聚磷酸銨中的任意一種或兩種。阻燃劑選用三聚氰胺和聚磷酸銨，其分子中的活性氨基基團(tuán)與異氰酸酯反應(yīng)，使阻燃劑鍵合到有機(jī)分子中，阻燃效果好。

進(jìn)一步的，所述聚氨酯催化劑包括醋酸鉀和DMP-30(2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚)中的任意一種。醋酸鉀和DMP-30，可溶于反應(yīng)體系，堿性較弱，使反應(yīng)可控平穩(wěn)的進(jìn)行。

進(jìn)一步的，所述二氧化碳吸收劑包括碳酸鎂和氧化鈣中的任意一種或兩種。