專利名稱：一種自限溫聚氨酯注漿材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自限溫聚氨酯注漿材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前使用的礦用化學(xué)類漿液主要有脲醛樹脂注漿材料、丙烯酰胺注漿材料、環(huán)氧樹脂注漿材料和聚氨酯類注漿材料等，其中脲醛樹脂注漿材料一般很脆，韌性很差，并且容易揮發(fā)出游離的甲醛，因而其應(yīng)用受到一定的限制；丙烯酰胺類注漿材料具有很大的毒性，相關(guān)文獻(xiàn)中在日本有人因該灌 漿材料而中毒的報(bào)道，因此該注漿材料在日本已經(jīng)被政府禁用；環(huán)氧樹脂注漿材料粘度較大、成本高，而且在處理巖體微裂隙方面效果并不明顯。目前，聚氨酯類注漿材料因具有較好的彈性和強(qiáng)度，固化時(shí)間短而且可調(diào)、硬度可調(diào)，可帶水施工、施工性強(qiáng)，粘度低、滲透性好，防滲堵漏加固等能力強(qiáng)，而獲得了廣泛應(yīng)用。但是聚氨酯注漿材料的固化過(guò)程中反應(yīng)放熱量大、蓄熱溫度高，容易發(fā)生自燃、燒芯和發(fā)煙現(xiàn)象，尤其是在煤礦井下特殊環(huán)境中容易引發(fā)煤礦事故，如兗州煤業(yè)集團(tuán)趙樓煤礦因化學(xué)注漿材料反應(yīng)放熱量過(guò)高，幾乎釀成明火事故；淮北礦業(yè)集團(tuán)渦北煤礦因化學(xué)材料處理不當(dāng)造成煤層自燃發(fā)火事故；山西焦煤集團(tuán)三交河煤礦因化學(xué)注漿溫度過(guò)高引發(fā)煤自燃發(fā)火傾向性事故；晉城煤業(yè)集團(tuán)某礦曾出現(xiàn)因材料的阻燃性差而出現(xiàn)火災(zāi)事故?，F(xiàn)有聚氨酯注漿材料存在的安全隱患，急需開(kāi)發(fā)一種蓄熱溫度低的注漿加固材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)與不足，提供一種自限溫聚氨酯注漿材料及其制備方法，采用沸點(diǎn)在66°C _130°C之間可調(diào)的自限溫添加劑作為聚氨酯注漿材料的第三組分，通過(guò)自限溫添加劑中的水或有機(jī)溶劑的氣化來(lái)吸收異氰酸酯與聚醚多元醇反應(yīng)時(shí)放出的熱量，保證漿料迅速凝膠固化的同時(shí)降低聚氨酯漿料注漿時(shí)的蓄熱溫度，實(shí)驗(yàn)證實(shí)該注漿料的最高蓄熱溫度低于所加入的C組分的沸點(diǎn)，該注漿材料能夠徹底避免地下工程尤其是煤礦注漿時(shí)的火災(zāi)事故，具有蓄熱溫度低、價(jià)格低廉、高滲透性和高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的自限溫聚氨酯注漿材料，其特征在于包括A和B組分，以及沸點(diǎn)在660C _130°C之間可調(diào)的C組分自限溫添加劑，A、B和C三組分合計(jì)百分之百，所述的C組分占注漿材料總質(zhì)量的5%-55%，C組分自限溫添加劑的組成為水占C組分質(zhì)量的4%-80%，堿性添加劑占C組分質(zhì)量的10%-50%，惰性溶劑占C組分質(zhì)量的0%-96%，中性鹽占C組分質(zhì)量的0%-20%，其中，所述的水和堿性添加劑為必須添加組分，其堿性溶液的pH > 9，惰性溶劑和中性鹽選其中之一 ；C組分中具體組成的配比并不是在組成范圍內(nèi)各組分的任意組合，而是保證各組分組合后具有固定的沸點(diǎn)，并且沸點(diǎn)在66°C -130°C之間，注漿時(shí)可以根據(jù)需要限溫的范圍來(lái)設(shè)計(jì)不同的組合及配比，以便將注漿材料的蓄熱溫度限制在規(guī)定的沸點(diǎn)范圍內(nèi)。所述的A組分是異氰酸酯及預(yù)聚體，占衆(zhòng)料總質(zhì)量的30%_50%，所述的B組分是聚醚多元醇及輔料，占漿料總質(zhì)量的5%_50%，A和B組分具體配比如下A組分異氰酸酯占A組分質(zhì)量的70%-100% ；
預(yù)聚體占A組分質(zhì)量的0%-30% ；
B組分聚醚多元醇占B組分質(zhì)量的50%-89% ；催化劑占B組分質(zhì)量的1%_20% ；阻燃劑占B組分質(zhì)量的0%-45% ；增塑劑占B組分質(zhì)量的0%-30% ；分散劑占B組分質(zhì)量的O. 1%-10% ；泡沫穩(wěn)定劑占B組分質(zhì)量的0%-10% ；消泡劑或發(fā)泡劑中的一種占B組分質(zhì)量的0%-30% ；擴(kuò)鏈劑占B組分質(zhì)量的0%-10% ；抗靜電劑占B組分質(zhì)量的0%-10% ；其中，所述的C組分中的水和堿性添加劑為必須添加組分，要求堿性溶液的pH值> 9，惰性溶劑和中性鹽選其中之一。C組分中所述的堿性添加劑是強(qiáng)堿和弱酸強(qiáng)堿鹽，包括但不限于氫氧化鈉，氫氧化鉀，醋酸鈉，醋酸鉀，草酸鈉，草酸鉀，碳酸鈉，碳酸鉀，硅酸鈉，硅酸鉀和硅酸鋰中的一種或多種以任意比例混合的混合物。所述的惰性溶劑是四氯化碳、正庚烷和環(huán)己烷中的一種或多種任意比例混合的混合物。 所述的中性鹽是可溶性鹽和不可溶性鹽，包括但不限于氯化鈉，氯化鉀，氯化鎂，硫酸鈉，硫酸鉀，硫酸鋁，碳酸鈣，碳酸鎂中的一種或多種以任意比例混合的混合物。其中，A組分中所述的異氰酸酯的-NCO含量為20%_50%，包括烷基單異氰酸酯，苯基單異氰酸酯，α-取代芐基異氰酸酯和多異氰酸酯，具體是甲苯二異氰酸酯(TDI)，二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和多亞甲基多苯基異氰酸酯(PAPI)其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。所述的預(yù)聚體是異氰酸酯與單元醇或多元醇反應(yīng)生成的預(yù)聚體,包括端異氰酸酯基預(yù)聚體、端羥基預(yù)聚體、含封閉基團(tuán)預(yù)聚體、端硅烷基預(yù)聚體和端丙烯酸烷酯預(yù)聚體其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。其中，B組分中所述的聚醚多元醇平均官能度為2-4，平均分子量為1000-4000，羥值為90-700mgK0H/g，包括聚氧化丙烯多元醇，聚氧化乙烯多元醇，聚四氫呋喃及其共聚醚多元醇中的一種或多種以任意比例混合的混合物，具體牌號(hào)有210，220，303，330，380，410，450，460，550，553，830，聚醚四元醇如403聚醚。所述的催化劑是胺類或錫類催化劑，包括但不限于N，N-二甲基環(huán)己胺，二甲基乙醇胺，三乙烯二胺，六次甲基四胺，五甲基二乙烯三胺，四甲基乙二胺，N，N-二甲基芐胺，辛酸亞錫，二月桂酸二丁基錫，二醋酸二丁基錫中的一種或多種以任意比例混合的混合物；考慮到錫類催化劑可以減少異氰酸酯與水的反應(yīng)并減少發(fā)泡，因此，優(yōu)選錫類催化劑。所述的阻燃劑包括但不限于氫氧化鎂，氫氧化鋁，紅磷，聚磷酸銨，硼酸鋅，三聚氰胺氰尿酸鹽，三聚氰胺磷酸鹽，十溴二苯乙烷，十溴聯(lián)苯醚，四溴苯酚，六溴環(huán)十二烷，三氧化二銻，四溴鄰苯二甲酸酯二醇和含溴多元醇中的一種或多種以任意比例混合的混合物。所述的增塑劑包括但不限于鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二己酯、鄰苯二甲酸二丁酯，鄰苯二甲酸二辛酯，己二酸二辛酯和己二酸二癸酯中的一種或多種以任意比例混合的混合物。所述的分散劑包括但不限于十六烷基三甲基溴化銨，十二烷基苯磺酸鈉，十二烷基硫酸鈉，聚乙烯醇，硅烷偶聯(lián)劑KH550，KH560，KH570，甲基纖維素，羥乙基纖維素和硬脂酸鈉其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。加入分散劑的目的是使自限溫添加劑更好地分散于體系中，當(dāng)自限溫添加劑以納米形式存在時(shí)，能夠更好的吸收漿料固化所放出的熱量。因此，分散劑可以大大提高自限溫添加劑的吸熱效率。所述的泡沫穩(wěn)定劑包括聚硅氧烷-氧化乙烯的嵌段共聚物(俗稱硅油)，主要牌號(hào)有SS1922, BD3088, SD601, SD611，300，301，302。所述的消泡劑包括但不限于硅油，有機(jī)硅樹脂，聚二甲基硅氧烷，磷酸三丁酯和礦物油中的一種或多種以任意比例混合的混合物。所述的發(fā)泡劑包括但不限于正戊烷，異戊烷和環(huán)戊烷其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。所述的擴(kuò)鏈劑是二元醇、二元胺和乙醇胺，包括但不限于乙二醇，丙二醇，聚乙二醇，聚丙二醇，季戊四醇，一縮二乙二醇，丙二醇，三丙二醇，1，4-丁二醇，新戊基乙二醇，三甲基醇乙烷，丙三醇，1，1，I-三羥甲基丙烷，1，1，I-三羥甲基乙烷，1，6-己二醇，I, 2，6-己三醇，MOCA, DETDA，l，4-雙仲丁氨基苯，4，4’ -雙仲丁氨基二苯基甲烷，二乙醇胺，三乙醇 胺，乙醇胺和雙-2-(羥丙基)苯胺中的一種或多種以任意比例混合的混合物。所述的抗靜電劑包括但不限于聚氧乙烯硬脂酸酯，辛基酚聚氧乙烯醚，N, N-十六烷基乙基嗎啉硫酸乙酸酯中的一種或多種以任意比例混合的混合物，主要牌號(hào)有ASA-150, ASA-156, Cyastat609, AT-20, AT-30。本發(fā)明所述的自限溫聚氨酯注漿材料的制備方法，包括以下步驟
(O按照前述的比例進(jìn)行配料，向異氰酸酯中加入預(yù)聚體，混合均勻得到A組分；向聚醚多元醇中加入催化劑、分散劑及其他輔料中的一種或多種，混合均勻得到B組分；向水中加入堿性添加劑，配制pH > 9的堿性水溶液，加入惰性溶劑或中性鹽，混合均勻后制得沸點(diǎn)在66°C _130°C之間某一溫度的C組分。(2)使用時(shí)，將A、B、C三組分充分混合，得到所發(fā)明的這種自限溫聚氨酯注漿材料。本發(fā)明的基本原理是
本發(fā)明的自限溫聚氨酯注漿材料的最大優(yōu)點(diǎn)是漿料固化后的最高蓄熱溫度低于所加入的C組分自限溫添加劑的沸點(diǎn)。對(duì)于C組分具體說(shuō)明如下c組分中水的作用是利用水在100°c下的氣化來(lái)吸收異氰酸酯與聚醚多元醇反應(yīng)放出的熱；(組分中加入堿性添加劑的主要目的是利用堿性溶液吸收異氰酸酯與水反應(yīng)所釋放的二氧化碳，將二氧化碳?xì)怏w轉(zhuǎn)化為碳酸鹽，分布于注漿材料中起到一定的增強(qiáng)作用，同時(shí)堿性的水溶液體系可以有效的防止錫類催化劑的水解，進(jìn)而促進(jìn)異氰酸酯與聚醚多元醇的反應(yīng)；C組分中除了必需的水和堿性添加劑以外，還需要加入不同沸點(diǎn)的沸點(diǎn)調(diào)節(jié)劑，使得漿料固化后的蓄熱溫度低于C組分沸點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的沸點(diǎn)。沸點(diǎn)調(diào)節(jié)劑具體分為兩類一類是低于水的沸點(diǎn)的調(diào)節(jié)劑，主要是在水中加入惰性溶劑形成低于水的沸點(diǎn)的共沸物，這類沸點(diǎn)調(diào)節(jié)劑在注漿時(shí)能夠在低于水的沸點(diǎn)(100°c )下氣化吸熱，進(jìn)而降低注漿材料的蓄熱溫度，考慮到環(huán)境等問(wèn)題，所述的惰性溶劑一般不采用苯類、醇類、酸類、酯類、醚類溶劑，惰性溶劑優(yōu)選四氯化碳、正庚烷和環(huán)己烷，其中含水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的四氯化碳共沸溫度為66°C ;含水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12. 9%的正庚烷的共沸溫度為79. 20C ;含水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8. 4%的環(huán)己烷的共沸溫度為68. 9°C,對(duì)于發(fā)泡體系的聚氨酯注漿材料優(yōu)選采用惰性溶劑作為沸點(diǎn)調(diào)節(jié)劑。另一類是高于水的沸點(diǎn)的調(diào)節(jié)劑，主要是加入中性鹽來(lái)提高水的沸點(diǎn)，這類沸點(diǎn)調(diào)節(jié)劑在注漿時(shí)能夠在高于水的沸點(diǎn)(100°c )下氣化吸熱，使得單位質(zhì)量的自限溫添加劑氣化后吸收更多的氣化潛熱，進(jìn)而降低注漿材料的蓄熱溫度，保證漿料固化后的蓄熱溫度低于所加入的沸點(diǎn)調(diào)節(jié)劑的沸點(diǎn)，從而起到自限溫作用，同時(shí)，溶液或懸浮液中的鹽在攪拌作用下可以分散到注漿材料起到加固作用，所述的中性鹽優(yōu)選氯化鈉、氯化鉀和氯化鎂，其中37%的氯化鈉水溶液的沸點(diǎn)為110°C ；35. 5%的氯化鎂水溶液的沸點(diǎn)為130°C，對(duì)于不發(fā)泡體系的聚氨酯注漿材料優(yōu)選采用中性鹽作為沸點(diǎn)調(diào)節(jié)劑。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果
(1)本發(fā)明的自限溫聚氨酯注漿材料特別適于地下工程的隧道、巷道、巖體、煤礦井壁滲漏、新建礦井工作面、松散層破裂井壁的加固等工程；
(2)本發(fā)明的自限溫注漿材料與以往的傳統(tǒng)聚氨酯類注漿材料相比，它的主要特色是在異氰酸酯與聚醚多元醇兩組分中加入沸點(diǎn)在66°C -130°C之間可調(diào)的自限溫添加劑作為 第三組分，在異氰酸酯與聚醚多元醇反應(yīng)時(shí)通過(guò)自限溫添加劑中的水或有機(jī)溶劑的氣化來(lái)吸收反應(yīng)熱，保證漿料固化后的最高蓄熱溫度低于所加入C組分自限溫添加劑的沸點(diǎn)，從而減少因注漿材料蓄熱而起火的隱患，避免地下工程尤其是煤礦注漿時(shí)火災(zāi)的發(fā)生；
(3)本發(fā)明的自限溫聚氨酯注漿材料是一種價(jià)格低廉、粘度低、可灌注性好、滲透性強(qiáng)、強(qiáng)度高的化學(xué)注漿材料，其固化時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況隨時(shí)可調(diào)，使用簡(jiǎn)潔方便，可大大提高煤礦等地下工程的安全性及經(jīng)濟(jì)性。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明該發(fā)明的具體實(shí)施方式
，并且選取不含本發(fā)明的C組分自限溫添加劑的聚氨酯灌漿材料作為對(duì)比例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案的技術(shù)效果，本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于實(shí)施例所述內(nèi)容。對(duì)比例I
(1)稱取甲苯二異氰酸酯(TDI)28克，加入預(yù)聚體12克，將這兩種物料混合均勻，得到注漿材料的A組分；
(2)稱取26克聚醚多元醇-220，在其中加入催化劑三乙烯二胺O.4克和辛酸亞錫O. 2克，分散劑十二烷基苯磺酸鈉O. 2克，阻燃劑聚磷酸銨15克，消泡劑硅油O. 4克，將這幾種物料混合均勻，得到注漿材料的B組分；
(3)將配好的B組分倒入A組分中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，即可得到聚氨酯注漿材料作為空白樣對(duì)比例。實(shí)施例I
(1)稱取甲苯二異氰酸酯(TDI)28克，加入預(yù)聚體12克，將這兩種物料混合均勻，得到注漿材料的A組分；
(2)稱取26克聚醚多元醇-220，在其中加入催化劑三乙烯二胺O.4克和辛酸亞錫O. 2克，分散劑十二烷基苯磺酸鈉O. 2克，阻燃劑聚磷酸銨15克，消泡劑硅油O. 4克，將這幾種物料混合均勻，得到注漿材料的B組分；
(3)制備自限溫添加劑C組分，具體方法是先配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的氫氧化鈉的水溶液共8克，加入4克氯化鈉，將其攪拌溶解后得到注漿材料的C組分；
(4)將配好的B、C組分倒入到A組分中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍纯傻玫綕B透性好、低蓄熱溫度的聚氨酯注漿材料。實(shí)施例2
(1)稱取異氰酸酯PAPI(牌號(hào)為PM-200) 40克作為注漿材料的A組分；
(2)稱取26克聚醚多元醇-210，在其中加入催化劑六次甲基四胺O.3克、辛酸亞錫O. 3克，KH570分散劑O. 3克，阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽15克，消泡劑硅油O. 4克，將這幾種物料混合均勻，得到注漿材料的B組分；
(3)制備自限溫添加劑C組分，具體方法是先配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %的醋酸鈉的水溶液共8克，加入4克硫酸鉀，將其攪拌均勻后得到注漿材料的C組分；
(4)將配好的B、C組分倒入到A組分中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，即可得到滲透性好、低蓄熱溫度的聚氨酯注漿材料。實(shí)施例3
(1)稱取異氰酸酯PAPI(牌號(hào)為PM-130)32克，加入聚氨酯預(yù)聚體8克，將這兩種物料混合均勻，得到注漿材料的A組分；
(2)稱取26克聚醚多元醇-303，在其中加入催化劑三乙烯二胺O.5克，聚乙烯醇分散劑O. 4克，三聚氰胺磷酸鹽阻燃劑12克，乙二醇擴(kuò)鏈劑I. 3克，硅油O. 3克，將這幾種物料混合均勻，得到注漿材料的B組分；
(3)制備自限溫添加劑C組分，具體方法是先配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的草酸鉀的水溶液共2克，加入10. 8克正庚烷，將其攪拌均勻后得到注漿材料的C組分；
(4)將配好的B、C組分倒入到A組分中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍纯傻玫綕B透性好、低蓄熱溫度的聚氨酯注漿材料。實(shí)施例4
(I)稱取二苯甲烷二異氰酸酯(MDI) 35克，加入預(yù)聚體5克，將這兩種物料混合均勻，得到注漿材料的A組分。(2)稱取26克聚醚多元醇-410，在其中加入催化劑六次甲基四胺O. 2克、辛酸亞錫O. 3克，分散劑十二烷基苯磺酸鈉O. 3克，阻燃劑三聚氰胺氰尿酸鹽12克，發(fā)泡劑正戊烷
I.5克，將這幾種物料混合均勻，得到注漿材料的B組分；
(3)制備自限溫添加劑C組分，具體方法是先配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的醋酸鈉的水溶液共I. 2克，加入10. 5克環(huán)己烷，將其攪拌均勻后得到注漿材料的C組分；
(4)將配好的B、C組分倒入到A組分中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍纯傻玫綕B透性好、低蓄熱溫度的聚氨酯注漿材料。實(shí)施例5
(1)稱取二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)30克，加入預(yù)聚體5克，將這兩種物料混合均勻，得到注漿材料的A組分；
(2)稱取2克聚醚多元醇-550，在其中加入催化劑三乙烯二胺O.2克、辛酸亞錫O. 3克，分散劑十二烷基苯磺酸鈉O. 3克，消泡劑聚二甲基硅氧烷I. 2克，將這幾種物料混合均勻，得到注漿材料的B組分；
(3)制備自限溫添加劑C組分，具體方法是先配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的硅酸鈉的水溶液共25克，加入10克氯化鉀，將其攪拌均勻后得到注漿材料的C組分；
(4)將配好的B、C組分倒入到A組分中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，即可得到滲透性好、低蓄熱溫度的聚氨酯注漿材料。實(shí)施例6
(1)稱取二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)30克，加入預(yù)聚體5克，將這兩種物料混合均勻，得到注漿材料的A組分；
(2)稱取2克聚醚多元醇-830，在其中加入催化劑N，N-二甲基環(huán)己胺O. 2克、二甲基乙醇胺O. 3克，分散劑十六烷基三甲基溴化銨O. 3克，消泡劑有機(jī)硅樹脂I. 2克，將這幾種物料混合均勻，得到注漿材料的B組分；
(3)制備自限溫添加劑C組分，具體方法是先配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的硅酸鋰的水溶液共25克，加入8. 3克氯化鎂，將其攪拌均勻后得到注漿材料的C組分； (4)將配好的B、C組分倒入到A組分中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，即可得到滲透性好、低蓄熱溫度的聚氨酯注漿材料。實(shí)施例7
(I)稱取二苯甲烷二異氰酸酯(MDI) 12克，加入預(yù)聚體4克，將這兩種物料混合均勻，得到注漿材料的A組分。(2)稱取2克聚醚多元醇-380，在其中加入催化劑N，N- 二甲基芐胺O. 2克、辛酸亞錫O. 3克，分散劑十二烷基磺酸鈉O. 3克，發(fā)泡劑異戊烷I. 2克，擴(kuò)鏈劑季戊四醇O. 2克，抗靜電劑ASA-150 O. 2克，將這幾種物料混合均勻，得到注漿材料的B組分。(3)制備自限溫添加劑C組分，具體方法是先配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的碳酸鈉的水溶液共10克，加入4. 3克硫酸鈉，將其攪拌均勻后得到注漿材料的C組分。(4)將配好的B、C組分倒入到A組分中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍纯傻玫綕B透性好、低蓄熱溫度的聚氨酯注漿材料。實(shí)施例8
(I)稱取二苯甲烷二異氰酸酯(MDI) 13克，加入預(yù)聚體5克，將這兩種物料混合均勻，得到注漿材料的A組分。(2)稱取2克聚醚多元醇-553，在其中加入催化劑五甲基二乙烯三胺O. 2克、二月桂酸二丁基錫O. 3克，分散劑甲基纖維素O. 3克，泡沫穩(wěn)定劑SS1922 O. 3克，消泡劑礦物油
I.2克，將這幾種物料混合均勻，得到注漿材料的B組分。(3)制備自限溫添加劑C組分，具體方法是先配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的氫氧化鉀的水溶液共I克，加入16. 8克四氯化碳，將其攪拌均勻后得到注漿材料的C組分。(4)將配好的B、C組分倒入到A組分中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，即可得到滲透性好、低蓄熱溫度的聚氨酯注漿材料。表I對(duì)比例與實(shí)施例的自限溫聚氨酯注漿材料組分反應(yīng)后形成的硬泡的主要性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種自限溫聚氨酯注漿材料，其特征在于由A和B組分，以及自限溫添加劑C組分組成，A、B和C三組分合計(jì)百分之百，所述的C組分為沸點(diǎn)在66°C _130°C之間可調(diào)的自限溫添加劑，C組分占注漿材料總質(zhì)量的5%-55%，C組分的組成為水占C組分質(zhì)量的4%-80%，堿性添加劑占C組分質(zhì)量的10%-50%，惰性溶劑占C組分質(zhì)量的0%-96%，中性鹽占C組分質(zhì)量的0%-20%，其中，所述的水和堿性添加劑為必須添加組分，其堿性溶液的pH > 9，惰性溶劑和中性鹽選其中之一；所述的C組分中的具體組成的配比并不是在組成范圍內(nèi)各組分的任意組合，而是保證各組分組合后具有固定的沸點(diǎn)，并且沸點(diǎn)在66°C -130°C之間，注漿時(shí)可以根據(jù)需要限溫的范圍來(lái)設(shè)計(jì)不同的組合及配比，以便將注漿材料的蓄熱溫度限制在規(guī)定的沸點(diǎn)范圍內(nèi)； 所述的A組分是異氰酸酯及預(yù)聚體，占漿料總質(zhì)量的30%-50%，所述的B組分是聚醚多元醇及輔料，占漿料總質(zhì)量的5%-50%，A和B組分具體配比如下 A組分異氰酸酯占A組分質(zhì)量的70%-100% ； 預(yù)聚體占A組分質(zhì)量的0%-30% ； B組分聚醚多元醇占B組分質(zhì)量的50%-89% ；催化劑占B組分質(zhì)量的1%_20% ；阻燃劑占B組分質(zhì)量的0%-45% ；增塑劑占B組分質(zhì)量的0%-30% ；分散劑占B組分質(zhì)量的O. 1%-10% ；泡沫穩(wěn)定劑占B組分質(zhì)量的0%-10% ；消泡劑或發(fā)泡劑中的一種占B組分質(zhì)量的0%-30% ；擴(kuò)鏈劑占B組分質(zhì)量的0%-10% ；抗靜電劑占B組分質(zhì)量的0%-10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自限溫聚氨酯注漿材料，其特征在于C組分中所述的堿性添加劑是強(qiáng)堿和弱酸強(qiáng)堿鹽，為氫氧化鈉、氫氧化鉀、醋酸鈉、醋酸鉀、草酸鈉、草酸鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、硅酸鈉、硅酸鉀或硅酸鋰中的一種或多種以任意比例混合的混合物；所述的惰性溶劑是四氯化碳、正庚烷或環(huán)己烷中的一種或多種任意比例混合的混合物；所述的中性鹽是可溶性鹽和不可溶性鹽，為氯化鈉，氯化鉀，氯化鎂，硫酸鈉，硫酸鉀，硫酸鋁，碳酸鈣，碳酸鎂中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自限溫聚氨酯注漿材料，其特征在于A組分中所述的異氰酸酯的-NCO含量為20%_50%，包括烷基單異氰酸酯、苯基單異氰酸酯、α-取代芐基異氰酸酯和多異氰酸酯，具體是甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯或多亞甲基多苯基異氰酸酯(PAPI)中的一種或多種以任意比例混合的混合物；所述的預(yù)聚體是異氰酸酯與單元醇或多元醇反應(yīng)生成的預(yù)聚體，為端異氰酸酯基預(yù)聚體、端羥基預(yù)聚體、含封閉基團(tuán)預(yù)聚體、端硅烷基預(yù)聚體或端丙烯酸烷酯的預(yù)聚體其中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自限溫聚氨酯注漿材料，其特征在于B組分中所述的聚醚多元醇平均官能度為2-4，平均分子量為1000-4000，羥值為90-700mgK0H/g，是聚氧化丙烯多元醇、聚氧化乙烯多元醇、聚四氫呋喃及其共聚醚多元醇中的一種或多種以任意比例混合的混合物；所述的催化劑為胺類或錫類催化劑，是N，N- 二甲基環(huán)己胺、二甲基乙醇胺、三乙烯二胺、六次甲基四胺、五甲基二乙烯三胺、四甲基乙二胺、N，N-二甲基芐胺、辛酸亞錫，二月桂酸二丁基錫或二醋酸二丁基錫中的一種或多種以任意比例混合的混合物；所述的分散劑是十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉、聚乙烯醇、硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560、KH570、甲基纖維素、羥乙基纖維素或硬脂酸鈉其中的一種或多種以任意比例混合的混合物；所述的阻燃劑是氫氧化鎂、氫氧化鋁、紅磷、聚磷酸銨、硼酸鋅、三聚氰胺氰尿酸鹽、三聚氰胺磷酸鹽、十溴二苯乙烷、十溴聯(lián)苯醚、四溴苯酚、六溴環(huán)十二烷、三氧化二銻、四溴鄰苯二甲酸酯二醇或含溴多元醇中的一種或多種以任意比例混合的混合物；所述的增塑劑是鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二己酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯或己二酸二癸酯中的一種或多種以任意比例混合的混合物；所述的泡沫穩(wěn)定劑是硅油；所述的消泡劑是硅油、有機(jī)硅樹脂、聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯或礦物油中的一種或多種以任意比例混合的混合物；所述的發(fā)泡劑是正戊烷、異戊烷或環(huán)戊烷其中的一種或多種以任意比例混合的混合物；所述的擴(kuò)鏈劑是二元醇、二元胺和乙醇胺，為乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、季戊四醇、一縮二乙二醇、丙二醇、三丙二醇、.1，4-丁二醇、新戊基乙二醇、三甲基醇乙烷、丙三醇、1，I, I-三羥甲基丙烷、1，1，I-三羥甲基乙烷、I, 6-己二醇、1，2，6-己三醇、MOCA, DETDA, I, 4-雙仲丁氨基苯、4，4’ -雙仲丁氨基二苯基甲烷、二乙醇胺、三乙醇胺或乙醇胺和雙-2-(羥丙基)苯胺中的一種或多種以任意比例混合的混合物；所述的抗靜電劑是聚氧乙烯硬脂酸酯、辛基酚聚氧乙烯醚或N，N-十六烷基乙基嗎啉硫酸乙酸酯中的一種或多種以任意比例混合的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種自限溫聚氨酯注漿材料的制備方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行 (1)按照以下比例進(jìn)行配料，A組分異氰酸酯占A組分質(zhì)量的70%-100%； 預(yù)聚體占A組分質(zhì)量的0%-30% ； B組分聚醚多元醇占B組分質(zhì)量的50%-89% ；催化劑占B組分質(zhì)量的1%_20% ；阻燃劑占B組分質(zhì)量的0%-45% ；增塑劑占B組分質(zhì)量的0%-30% ；分散劑占B組分質(zhì)量的O. 1%-10% ；泡沫穩(wěn)定劑占B組分質(zhì)量的0%-10% ；消泡劑或發(fā)泡劑中的一種占B組分質(zhì)量的0%-30% ；擴(kuò)鏈劑占B組分質(zhì)量的0%-10% ；抗靜電劑占B組分質(zhì)量的0%-10% ； C組分水占C組分質(zhì)量的4%-80% ； 堿性添加劑AC組分質(zhì)量的10%-50% ； 惰性溶劑占C組分質(zhì)量的0%-96% ； 中性鹽占C組分質(zhì)量的0%-20% ； 向異氰酸酯中加入預(yù)聚體，混合均勻得到A組分；向聚醚多元醇中加入催化劑和分散齊U，以及增塑劑、阻燃劑、泡沫穩(wěn)定劑、消泡劑或發(fā)泡劑、擴(kuò)鏈劑和抗靜電劑中的一種或多種，混合均勻得到B組分；向水中加入堿性添加劑，配制pH > 9的堿性水溶液，加入惰性溶劑或中性鹽，混合均勻后制得沸點(diǎn)在66°C _130°C之間某一溫度的C組分； (2)使用時(shí)，將A、B和C三組分充分混合，得到自限溫聚氨酯注漿材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自限溫聚氨酯注漿材料及其制備方法。本發(fā)明的自限溫聚氨酯注漿材料由三組分構(gòu)成，其中所述的A組分是異氰酸酯及其預(yù)聚體，占漿料總質(zhì)量的30%-50%，所述的B組分是聚醚多元醇及輔料，占漿料總質(zhì)量的5-50%，優(yōu)選30%-50%，所述的C組分是沸點(diǎn)在66℃-130℃之間可調(diào)的自限溫添加劑，占漿料總質(zhì)量的5%-55%。本發(fā)明的自限溫注漿材料是在異氰酸酯與聚醚多元醇兩組分中加入自限溫添加劑，保證漿料固化后的蓄熱溫度低于所加入的自限溫添加劑的沸點(diǎn)，進(jìn)而減少因注漿材料蓄熱過(guò)高而起火的隱患，避免地下工程尤其是煤礦注漿時(shí)火災(zāi)的發(fā)生。
文檔編號(hào)C08K5/098GK102643531SQ201210123159
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者吳曉光, 周曉謙, 楊紹斌, 梁正, 洪曉東, 董偉 申請(qǐng)人:遼寧工程技術(shù)大學(xué)