[发明专利]一种无机改性聚氨酯灌浆材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域，尤其涉及一种无机改性聚氨酯灌浆材料及其制备方法。

背景技术

煤矿巷道在掘进过程，破碎或松散煤岩体往往会导致冒顶、片帮等煤矿事故的发生，不仅严重危及旷工的生命安全，而且还严重影响了煤矿企业的生产效率。因此，煤矿在生产过程中，一般都要对破碎煤岩体进行注浆加固。注浆材料种类较多，有无机类注浆材料和有机类注浆材料之分。无机类材料应用较为广泛的是水玻璃水泥双液灌浆，材料优点是成本低，反应基本不放热，但固化速度慢，抗压强度及粘结强度低，渗透性和韧性差。有机类灌浆材料应用最为广泛的是聚氨酯灌浆材料，材料固化速度可调，抗压强度和粘结强度好，渗透性和韧性好，加固效果要大大优于无机类材料，但产品成本高，且反应放热量大，阻燃性不好，容易导致次生灾害的发生，且材料在有水环境中有较大倍率的发泡，材料强度显著降低，从而较大影响加固效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种无机改性聚氨酯灌浆材料，与常规聚氨酯灌浆材料相比具有较低的最高反应温度、极佳的阻燃性能和较低的成本。

本发明还提供了一种上述无机改性聚氨酯灌浆材料的制备方法，该制备方法简单。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种无机改性聚氨酯灌浆材料，包括A组分和B组分，

所述A组分包括以下重量份的组分：

85～98份硅酸钠溶液，0.5～3份催化剂，1～5份扩链剂，0～8份水；

所述B组分包括以下重量份的组分：

10～80份改性聚合MDI-PU2101，10～75份改性聚合MDI-PU2102，5～20份降粘剂，5～15份增塑剂。

作为一种优选的技术方案，所述硅酸钠溶液的波美度为48～51，模数为2.5～2.8。

作为一种优选的技术方案，所述催化剂为叔胺类催化剂。

作为一种优选的技术方案，所述叔胺类催化剂为双（二甲基氨基乙基）醚。

作为一种优选的技术方案，所述扩链剂为一缩二乙二醇。

作为一种优选的技术方案，所述改性聚合MDI-PU2101的粘度为800～1500mPa.s，-NCO含量为21～24%。

作为一种优选的技术方案，所述改性聚合MDI-PU2102的粘度为1500～2500mPa.s，-NCO含量为19～22%。

作为一种优选的技术方案，所述降粘剂为混合型二元酸二甲酯（DBE），主要成分为丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯，由杜邦公司生产。

作为一种优选的技术方案，所述增塑剂为三醋酸甘油酯，含量>99.7%，水分含量<0.08%。

作为一种优选的技术方案，所述A组分和B组分的体积比为1:1或质量比为1.25:1。

本发明还提供了一种上述无机改性聚氨酯灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：

A组分的制备方法如下：将85～98份硅酸钠溶液、0.5～3份催化剂、1～5份扩链剂和0～8份水搅拌混合均匀后得到A组分；

B组分的制备方法如下：将10～80份改性聚合MDI-PU2101、10～75份改性聚合MDI-PU2102、5～20份降粘剂和5～15份增塑剂搅拌混合均匀后得到B组分；

将A组分和B组分按体积比为1:1或质量比为1.25:1的比例取样，混合均匀后固化，得到无机改性聚氨酯灌浆材料。

作为一种优选的技术方案，所述改性聚合MDI-PU2101的制备方法如下：将19份聚醚多元醇D与81份多亚甲基多苯基多异氰酸酯加入反应釜中，然后加入占总质量0.02%的二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀后升温至75℃，边加热边搅拌，3小时后冷却得到改性聚合MDI-PU2101。

作为一种优选的技术方案，所述聚醚多元醇D的起始剂为环氧丙烷，分子量2000～3000，官能度2～4，粘度300～1000mPa.s。

作为一种优选的技术方案，所述改性聚合MDI-PU2102的制备方法如下：15份聚醚多元醇E与85份多亚甲基多苯基多异氰酸酯加入反应釜中，然后加入占总质量0.02%的二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀后升温至75℃，边加热边搅拌，3小时后冷却得到改性聚合MDI-PU2102。

作为一种优选的技术方案，所述聚醚多元醇E的起始剂为环氧丙烷，分子量1000～2000，官能度2～4，粘度200～500mPa.s。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：