[發(fā)明專(zhuān)利]一種微納米纖維強(qiáng)韌化水泥基噴涂材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211525858.0
• 申請(qǐng)日: 2022-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115849812B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬秋成;劉金宇;魏永學(xué)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 辰龍新材料科技發(fā)展(山東)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C04B28/04
• 分類(lèi)號(hào): C04B28/04;C04B111/90;C04B111/28;C04B111/34
• 代理公司: 青島潤(rùn)集專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 37327
• 代理人: 王愛(ài)麗

本發(fā)明公開(kāi)一種微納米纖維強(qiáng)韌化水泥基噴涂材料，以重量份計(jì)，包括如下組分：水泥15.0～25.0份、聚合物膠粉18.0～28.0份、填料25～35份、硫酸鋁12.0～16.0份、熟石灰5.0～8.0份、芒硝1.0～1.5份、無(wú)水石膏13.0～17.0份、調(diào)節(jié)劑1.0～3.0份。下列的微納米纖維強(qiáng)韌化水泥基噴涂材料回彈率低至1％左右，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到50％以上，而且粘度大、粘結(jié)力強(qiáng)，能夠起到很好的固定巖石碎塊的作用，從而使所述噴涂材料夠很好地應(yīng)對(duì)井下巷道圍巖微運(yùn)動(dòng)而不易彎折破裂。另外，該微納米纖維強(qiáng)韌化水泥基噴涂材料還具有阻燃性好、防靜電，施工速度快，低粉塵，柔性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合涂層材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微納米纖維強(qiáng)韌化水泥基噴涂材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

公開(kāi)該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不必然被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已經(jīng)成為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中存在諸多安全問(wèn)題。其中防止煤礦巷道的瓦斯泄漏、煤層自燃或煤塊脫落最為關(guān)鍵，必須進(jìn)行密封。傳統(tǒng)的密封材料為噴射混凝土和噴射砂漿，其優(yōu)點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高，有一定的承壓能力。但其缺點(diǎn)是回彈率高，在30％以上，且斷裂伸長(zhǎng)率幾乎為零，表現(xiàn)為脆性特征，無(wú)法應(yīng)對(duì)井下巷道圍巖微運(yùn)動(dòng)，極易開(kāi)裂。而一旦開(kāi)裂，則失去密封性，造成瓦斯泄露，產(chǎn)生巨大安全隱患。因此相關(guān)研究人員提出了有機(jī)發(fā)泡薄層密封材料，其噴層薄、粘結(jié)力強(qiáng)，解決了傳統(tǒng)密封材料存在回彈率高、粘結(jié)力小的問(wèn)題。但其為有機(jī)材料，噴涂時(shí)會(huì)產(chǎn)生刺鼻氣味，掉落在人體肌膚上會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生巨大危害，且必須用壓力罐儲(chǔ)存運(yùn)輸，導(dǎo)致其運(yùn)輸及回收成本高，不適宜在井下有限且環(huán)境復(fù)雜的空間使用。

因此，有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合的薄層密封噴涂材料逐漸被研發(fā)，在國(guó)內(nèi)外發(fā)展較快的薄層密封材料主要是將有機(jī)聚合物膠粉和普通硅酸鹽水泥或白水泥共混為基體形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合的柔性薄層密封材料，具有一定韌性，解決了傳統(tǒng)支護(hù)材料存在的諸多問(wèn)題，且無(wú)毒無(wú)害，方便運(yùn)輸。其中聚合物膠粉乳化成膜，用于改善材料的韌性。然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：由于膠粉乳化程度有限，大多數(shù)聚合物膠粉在薄層密封噴涂材料中僅僅是充當(dāng)填料并沒(méi)有乳化成膜，導(dǎo)致薄層密封噴涂材料的韌性仍然不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種微納米纖維強(qiáng)韌化水泥基噴涂材料及其制備方法，該技術(shù)能夠在噴涂材料中原位誘導(dǎo)形成微納米級(jí)鋁鈣石纖維，不僅顯著增強(qiáng)了噴涂材料的韌性，而且具有回彈率低、斷裂伸長(zhǎng)率的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，具體地，本發(fā)明的技術(shù)方案如下所示。

第一方面，本發(fā)明提供一種微納米纖維強(qiáng)韌化水泥基噴涂材料，以重量份計(jì)，該噴涂材料的原料包括如下組分：水泥15.0～25.0份、聚合物膠粉18.0～28.0份、填料25～35份、硫酸鋁12.0～16.0份、熟石灰5.0～8.0份、芒硝1.0～1.5份、無(wú)水石膏13.0～17.0份、堿性調(diào)節(jié)劑1.0～3.0份、水30～35份。

進(jìn)一步地，所述水泥包括白水泥、普通硅酸鹽水泥等中的任意一種。

進(jìn)一步地，所述聚合物膠粉包括乙烯醋酸-乙烯共聚乳膠粉、聚丙烯酸酯乳膠粉、聚乙烯醇膠粉等中的任意一種。所述聚合物膠粉用于形成柔性膜提高噴涂材料的韌性，例如，所述乙烯醋酸-乙烯共聚乳膠粉可利用水泥水化產(chǎn)生的弱堿性環(huán)境水解后重新聚合形成柔性膜。并且表面羧基基團(tuán)由于電荷效應(yīng)吸附鋁、鈣離子誘導(dǎo)其均勻分散。

進(jìn)一步地，所述填料包括重質(zhì)碳酸鈣粉、二氧化硅粉、鈦白粉等中的至少一種。在本發(fā)明中，所述填料的作用主要是填充孔隙。

進(jìn)一步地，所述堿性調(diào)節(jié)劑包括碳酸氫鈉、亞硫酸鈉等中的至少一種。在本發(fā)明中，所述調(diào)節(jié)劑的主要作用是提供堿性環(huán)境，調(diào)節(jié)所述聚合物膠粉水解后重新聚合成膜與微納米纖維形成的同步性，且溶液顯電中性不會(huì)影響鋁鈣石纖維成長(zhǎng)位點(diǎn)的均勻分散。