[发明专利]一种改进型煤矿用聚氨酯封堵材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的煤炭矿井下封堵加固用聚氨酯材料及其制备方法，属于煤矿下裂缝封堵加固材料技术领域。

背景技术

我国是一个煤炭资源丰富、煤矿数量庞大的国家，然而在煤矿实际生产作业过程中，由于受到复杂地质结构、矿井下采掘机器震动等条件的影响，冒顶、塌陷等煤矿安全事故不断发生，严重威胁着煤矿井下工作人员的人身安全，制约着煤炭行业的健康发展。除了用最传统的机械支撑方法来解决煤矿冒顶、塌陷等威胁，用于封堵加固大型煤岩裂缝的高分子压注材料，由于其安全、高效、施工快捷等特点，被越来越多的应用于煤矿冒塌等安全事故的防治。聚氨酯类材料是近年来开发用于煤矿井下封堵加固的一种效果良好的高分子压注材料，相比环氧树脂类、丙烯酰胺类等传统压注材料，具有固结强度高，粘度适中等优点，但目前所开发的用于煤矿的聚氨酯材料由于其复杂的合成工艺，低的膨胀倍数等特点，仍然具有价格相对较高，在裂缝中膨胀性不够等问题，并且由于合成原料的选择，使产品存在一定毒副作用的潜在威胁，对井下工作人员安全造成二次危害。

发明内容

本发明旨在克服以上缺点，提出一种膨胀倍数高、合成工艺简单、无毒副作用的并且价格低廉的改进型煤矿用聚氨酯封堵材料及其制备方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种改进型煤矿用聚氨酯封堵材料，其特征在于，所用聚氨酯原料由A组份和B组份组成。其中A组份中所用各原料占所有聚氨酯原料的质量百分比为：25％-35％聚醚多元醇、20％-30％稀释剂、0.75％-1.25％交联剂和0.25％-0.45％催化剂，A组份均匀混合；B组份为多异氰酸酯，占所有聚氨酯原料的质量百分比为33.3％-54％。

所述聚醚多元醇优选分子量300-500，羟值770±30mgKOH/g的硬泡聚醚403。

所述稀释剂选用兼具阻燃性能的甲基膦酸二甲酯。

所述交联剂选用二羟甲基丙酸。

所述催化剂选用三亚乙基二胺。

所述多异氰酸酯选用无污染、环保型的二苯基甲烷二异氰酸酯。

一种改进型煤矿用聚氨酯封堵材料的制备方法，具体步骤包括：

a)将交联剂和催化剂溶解于稀释剂中，搅拌至体系稳定，无沉淀物存在。

b)将聚醚多元醇添加到a)步所得的溶液中，搅拌至溶液澄清，无任何絮状物和颗粒状物质存在，将此溶液作为A组份。

c)将多异氰酸酯作为B组份。使用时将A、B组份均匀混合，即可得到所述煤矿用聚氨酯封堵材料。

本发明所述的一种改进型煤矿用聚氨酯封堵材料，相比其他聚氨酯类压注封堵材料有如下明显的优势：

1.在不影响高分子压注封堵材料所要求的固结强度的前提下，所得到的聚氨酯固结体在膨胀倍数上有明显的提升，保证了该产品在裂缝填充过程中相比其他产品有更大的密实性。

2.本发明材料反应固化迅速，保证了在复杂矿井条件下的快速封堵填充。

3.本发明材料相关原料无污染、无挥发毒性，对人体无害，保证了矿井下工作人员的人身安全。

4.本发明材料制备工艺简单，常温固化发泡，降低了原有聚氨酯封堵材料的合成工艺成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

1)将1g二羟甲基丙酸和0.3g三亚乙基二胺溶解于23.7g甲基膦酸二甲酯中，搅拌至体系稳定，无沉淀物存在。

2)将25g聚醚403添加到1)步所得的溶液中，搅拌至溶液澄清，无任何絮状物和颗粒状物质存在，将此溶液作为A组份。

3)将50g二苯基甲烷二异氰酸酯作为B组份。使用时将A、B组份均匀混合，即可得到所述煤矿用聚氨酯封堵材料。

所得的聚氨酯封堵材料的固结时间为80s，膨胀倍数为3.5，抗压强度为59MPa。

实施例2

4)将1.25g二羟甲基丙酸和0.3g三亚乙基二胺溶解于20g甲基膦酸二甲酯中，搅拌至体系稳定，无沉淀物存在。

5)将33.45g聚醚403添加到1)步所得的溶液中，搅拌至溶液澄清，无任何絮状物和颗粒状物质存在，将此溶液作为A组份。

6)将45g二苯基甲烷二异氰酸酯作为B组份。使用时将A、B组份均匀混合，即可得到所述煤矿用聚氨酯封堵材料。

所得的聚氨酯封堵材料的固结时间为100s，膨胀倍数为2.2，抗压强度为55MPa。

实施例3