[發明專利]一種硅酸鹽改性聚氨酯加固材料及其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202011127674.X
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112225523B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 胡國和;徐自沖;趙騰飛;李建軍;耿耀強;安秀煜
• 申請（專利權）人: 渭南陜煤啟辰科技有限公司
• 主分類號: C04B28/26
• 分類號: C04B28/26;C08G18/76;C08G18/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李鵬威

本發明公開了一種硅酸鹽改性聚氨酯加固材料及其制備方法及應用，在不影響加固材料強度的前提下，降低了加固材料的反應溫度并且遇水不發泡；相較于傳統聚氨酯加固材料，減少了儲能放熱物料多亞甲基多苯基多異氰酸酯用量減少，在不影響加固材料強度的前提下，加固材料的反應最高溫度大大降低，避免加固材料內部出現陰燃，進一步引發嚴重的煤礦火災等嚴重的災害事故的情況；本發明硅酸鹽改性聚氨酯加固材料中硅酸鈉溶液與多亞甲基多苯基多異氰酸酯在遇水后產生的二氧化碳氣體發生固化反應，因此本發明的加固材料遇水不會發泡，說明本發明的加固材料即使遇水也能達到標準要求，并且不會出現局部片幫、冒頂等事故的發生，保證井下作業人員的安全性。

技術領域

本發明屬于加固材料技術領域，具體屬于一種硅酸鹽改性聚氨酯加固材料及其制備方法及應用。

背景技術

復雜的地質條件使得在煤礦作業施工過程中，經常受到煤巖體片幫、工作面或巷道頂板冒頂、火災、瓦斯等災害的影響，嚴重威脅到井下作業人員的安全以及生產效率。為了解決這一系列突出的問題，煤礦注漿加固技術應運而生且發展迅速。然而近年來，普通注漿加固類材料在井下應用過程中由于單孔注漿量大，且內部環境封閉，大量的漿液聚集，固化反應放熱量過大，材料芯部聚熱持續升溫，最高反應溫度可達200℃以上，材料內部出現陰燃，由此引發嚴重的煤礦火災等嚴重的災害事故。此外，傳統的高分子加固材料在井下施工過程中遇水容易發泡膨脹，發泡后的材料力學強度大幅下降，遠遠不能達到最低標準要求；并且遇水發泡的固結體材料會在一些裂縫斷層處產生額外的膨脹壓力，極易再次導致局部片幫、冒頂等事故。

因此，為了解決傳統煤礦用聚氨酯注漿材料的固有的問題，提高井下作業人員的安全，研發一種低放熱、遇水不發泡且高強度的注漿加固材料迫在眉睫。

發明內容

為了解決現有技術中高分子注漿加固材料固化反應放熱量高、遇水發泡強度變低等技術問題，本發明提供一種硅酸鹽改性聚氨酯加固材料及其制備方法及應用，在不影響加固材料強度的前提下，降低了加固材料的反應溫度并且遇水不發泡。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種硅酸鹽改性聚氨酯加固材料，包括A組分和B組分，其中A組分由以下質量份數的物質組成：硅酸鈉溶液200-300份、催化劑0.1-3份、聚醚多元醇3-5份、環氧樹脂70-90份、環氧稀釋劑30-50份和促溶劑5-10份；B組分由以下質量份數的物質組成：稀釋劑10-30份，預聚體200-300份，所述預聚體由除水的聚丙二醇和多亞甲基多苯基多異氰酸酯反應得到。

進一步的，所述硅酸鈉溶液的模數為2.5-3.0、波美度為40°Be-50°Be。

進一步的，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫、異辛酸鋅、三乙醇胺、三乙烯二胺、三亞乙基二胺、三乙胺、DMP-30和有機錫中至少一種。

進一步的，所述聚醚多元醇的型號為DL-2000、DL-1000和GE220中至少一種。

進一步的，所述環氧樹脂型號為E-54、E-51、E-44、E20中至少一種；所述環氧稀釋劑的型號為AGE、501、669中至少一種。

進一步的，所述促溶劑為聚氧乙烯十八醇、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯十六烷基醇中至少一種。

進一步的，所述稀釋劑為碳酸二甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯中至少一種；所述聚丙二醇的分子量為400。

本發明還提供一種硅酸鹽改性聚氨酯加固材料的制備方法，具體包括以下步驟：

S1：將環氧樹脂加入到環氧稀釋劑中，混合均勻即得到環氧樹脂組分；

S2：將促溶劑加入到硅酸鈉溶液中混合均勻得到硅酸鈉混合溶液，向硅酸鈉混合溶液中依次加入聚醚多元醇、催化劑和步驟S1制得的環氧樹脂組分，混合均勻即得到A組分；