[发明专利]环氧树脂改性聚氨酯加固材料及其制备方法

说明书

本发明属于矿用加固材料技术领域，具体涉及一种环氧树脂改性聚氨酯加固材料及其制备方法，所述材料包括A组分和B组分，其中A组分包括聚醚多元醇、异氰酸酯A、环氧树脂、催化剂、阻燃剂和稀释剂；B组分包括异氰酸酯B、阻燃剂、增塑剂和抗静电剂。本发明制备的环氧树脂改性聚氨酯加固材料，通过在异氰酸酯结构中引入双酚A型环氧树脂基团，提高了产品的粘结强度、刚性强度和高温稳定性，同时保留了聚氨酯材料本身的韧性、耐磨性、可塑性和固化时间可控等特点，作为矿用加固材料，可以有效提高产品的安全使用效果。

技术领域

本发明属于矿用加固材料技术领域，具体涉及一种环氧树脂改性聚氨酯加固材料及其制备方法。

背景技术

我国矿产资源品种多、储量大，但由于自然地质环境、分布情况、及技术条件等多种因素的影响，不同地区的不同矿产品资源在开采过程中需要面对不同程度的困难，包括塌方、冒顶、渗水、有毒有害可燃气体聚集等，为确保矿产品安全生产工作顺利进行，保证生产人员人身财产安全，国家和行业先后出台多项相关管理办法及规程，同时对矿山安全防护用品不断提出更高的要求，进一步规范行业标准，进而催生出种类繁多的矿用安全防护材料，其中用于加固破碎煤岩体的反应型高分子材料因其流动性好、固化时间短、力学性能优良、施工简便等优点，已在矿山开采领域应用多年。

在众多反应型高分子材料中，聚氨酯类在近些年发展的尤为迅速，但因聚氨酯材料本身的特性，导致其在具有诸多优点的同时，也存在一些不可避免的不足，这其中包括热稳定性较差，高温环境下各项力学性能均不同程度下降，粘结性能较其他树脂类材料略有不足，刚性强度不够，受到一定压力后形变较大等。因反应型高分子材料在井下注浆过程中必然会产生一定的反应热，在温度升高的过程中，如果材料的高温稳定性及刚性强度不足，很可能无法达到预期的加固效果，因此如何能改善聚氨酯类加固材料的这些不足，进一步提高产品的安全性能，是满足矿山安全生产的必然要求，也是本行业一直探索与研究的方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：一是聚氨酯类加固材料的热稳定性较差，在注浆过程中由于反应放热可能导致固化物的各项性能下降；二是聚氨酯类加固材料的粘结强度不足，对于破碎严重的煤岩体加固效果不够理想；三是聚氨酯类加固材料的刚性强度不够，在连续性压力下形变大，支撑效果相应降低。为解决上述问题，提供了一种环氧树脂改性聚氨酯加固材料及其制备方法，通过在异氰酸酯结构中引入双酚A型环氧树脂基团，进而提高了产品的粘结强度、抗压强度和高温稳定性。

本发明环氧树脂改性聚氨酯加固材料，包括A组分和B组分，其中：以重量份数计，A组分包括聚醚多元醇40～50份、异氰酸酯A5～10份、环氧树脂15～20份、催化剂0.2～0.5份、阻燃剂10～20份和稀释剂10～20份；以重量份数计，B组分包括异氰酸酯B 60～75份、阻燃剂20～30份、增塑剂5～15份和抗静电剂0.1～0.3份。

其中：

所述的聚醚多元醇为以甘油为起始剂，相对分子质量为300～500，羟值为300～500mgKO H/g的聚醚多元醇；选自山东蓝星东大有限公司的DV-125、MN500、MN700中的一种或多种，优选DV-125。

所述的异氰酸酯A为TDI或MDI-50中的一种，优选MDI-50。

所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-51或E-44中的一种，选自南通星辰合成材料有限公司的E-44、E-51环氧树脂，优选E-44。双酚A型环氧树脂主链上存在大量的苯环，可赋予材料良好的刚性和热稳定性，具有反应活性的羟基和环氧基提高了材料的内聚力和粘结性能，其中羟基与异氰酸根反应生成氨基甲酸酯，环氧基与异氰酸根反应生成恶唑烷酮，形成空间立体网状交联结构，将环氧树脂中的刚性结构引入到聚氨酯结构中，其中R为异氰酸酯主链、R＇为聚醚多元醇主链、R为双酚A型环氧树脂主链。在温度较低的环境中，环氧树脂中的环氧基和羟基与异氰酸酯反应程度很慢，因此在预聚过程中通常适当提高反应体系温度，加快反应速度，但过高的温度容易引起局部爆聚，形成不容固化物，因此预聚过程需严格控制反应温度。