專利名稱：聚氨酯注漿堵水加固材料及其制備方法
聚氨酯注漿堵水加固材料及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于化學(xué)注漿材料，具體涉及一種聚氨酯注漿堵水加固材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚氨酯注漿材料是由多異氰酸酯和多羥基聚醚進(jìn)行化學(xué)合成的高分子材料，具有質(zhì)量輕和導(dǎo)熱系數(shù)低、耐化學(xué)腐蝕、耐磨性、耐油性和耐水性好等特點，同時又可與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳形成二次滲壓，增加補強作用，且兼具堵水作用。因此，聚氨酯注漿材料在煤礦和地下工程中應(yīng)用越來越廣泛。
煤礦應(yīng)用的聚氨酯注漿材料要求具有較低的粘度，以滿足在裂隙中滲透的需要， 具有較好的使用性能，同時也要求具有一定的強度，以滿足補強需要。聚氨酯的力學(xué)性能及反應(yīng)原料體系的粘度受聚醚多元醇的羥值影響較大，選擇合適的聚醚多元醇體系成為提高聚氨酯力學(xué)性能和注漿使用性能的關(guān)鍵。
現(xiàn)有的聚氨酯注漿堵水加固材料壓縮強度低、阻燃性不夠請補充現(xiàn)有的聚氨酯注漿堵水加固材料及其技術(shù)。
本文考察了聚醚多元醇配比、異氰酸酯指數(shù)和催化劑的用量等因素對聚氨酯注漿材料力學(xué)性能的影響，以期獲得最佳的聚氨酯注漿材料的基礎(chǔ)配方。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種聚氨酯注漿堵水加固材料及其制備方法，泡體分布均勻，排列規(guī)整，缺陷少，用于不同條件的含水層注漿治水效果顯著，堵水率達(dá)95%以上。
本發(fā)明聚氨酯注漿堵水加固材料的原料及其原料的重量百分比如下:
聚醚多元醇: 50-60% ；
多異氰酸酯=30-40% ；
交聯(lián)劑:1 5% ;
擴(kuò)鏈劑:1-10% ；
催化劑:0.1-0.2% ；
消泡劑:0.2-1.8%o
其中，聚醚多元醇的官能度為2 5、分子量500 1000。
多異氰酸酯為PM200，含量優(yōu)選33-37%，生產(chǎn)廠家為煙臺萬華聚氨酯股份公司。
交聯(lián)劑為丁二醇、乙二醇甘油。
擴(kuò)鏈劑為I，4-丁二醇。
催化劑環(huán)己胺或二丁基錫。
消泡劑為5410，生產(chǎn)廠家為濟(jì)南藍(lán)郎工貿(mào)有限公司。
制備工藝具體如下:
依次將真空脫水后的聚醚多元醇、擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑、催化劑和消泡劑加入反應(yīng)杯中，使其充分混合均勻，制成白料。在攪拌狀態(tài)下，加入黑料異氰酸酯，繼續(xù)攪拌，直到混合均勻；溶液顏色混合后溫度升高后，發(fā)白時將其倒入模具中發(fā)泡，待泡沫發(fā)起后室溫放置 22-26h，完全熟化后，制樣。
使用該材料注漿堵水，宜采用中壓(4 6MPa)增加單孔滲透范圍，慢速(不大于 41/min)，深封孔(靠近孔底封孔)，短注漿段(淋水小于lm，涌水3 4m)的施工工藝，使材料相對集中于圍巖裂隙開度較小的區(qū)域，注漿效果顯著。
對于涌水量大的厚層富含水破碎頂板由深部向淺部后退式注漿工藝，能夠提高注漿堵水效果，降低材料消耗和工程成本。
對于富含水破碎巖層巷道頂板，合理布置泄水孔，是富含水區(qū)域的頂板水疏導(dǎo)的有效手段，能夠?qū)崿F(xiàn)對富含水區(qū)域頂板含水排放的人工調(diào)控。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明分布均勻，排列規(guī)整，缺陷少，其沖擊斷口形貌呈脆性斷裂特征。水反應(yīng)固化成型，是一種適合困難條件下礦井巷道頂板水治理的新型材料，用于不同條件的含水層注漿治水效果顯著，堵水率達(dá)95%以上。降低材料消耗和工程成本，能夠?qū)崿F(xiàn)對富含水區(qū)域頂板含水排放的人工調(diào)控。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
儀器:
JJ-1型電動定時攪拌器；DHG_9076A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；SSX_550型掃描電鏡；WQF-200型紅外分析儀；XLD-1KW型電子拉力機(jī):XJJ_50型沖擊試驗機(jī)；WE_300型液壓萬能試驗機(jī)
實施例1
依次將真空脫水后的聚醚多元醇60g、l，4-丁二醇:3g、丁二醇2g、二丁基錫0.1g 和消泡劑54010.2g加入反應(yīng)杯中，使其充分混合均勻，制成白料。在攪拌狀態(tài)下，加入黑料多異氰酸酯為PM20034.7g，繼續(xù)攪拌，直到混合均勻。混合后溫度升高時將其倒入模具中發(fā)泡，泡沫發(fā)起后室溫放直22h完全熟化后，再制樣。
力學(xué)性能測試:
壓縮和拉伸性能測試依據(jù)GB/T1040-92進(jìn)行測試，沖擊性能依據(jù)GB/T1043—93進(jìn)行測試。采用紅外光譜儀對試樣粉末進(jìn)行紅外光譜分析，采用掃描電鍍進(jìn)行表面形貌分析。
通過試驗數(shù)據(jù)分析得出硬質(zhì)聚氨酯注漿材料的最佳工藝參數(shù)為:
異氰酸酯指數(shù)為1.05，此時硬質(zhì)聚氨酯材料的沖擊強度為4.3kJ/m，壓縮強度為4.7MPa,拉伸強度 2.9 1OMPa0
實施例2
依次將真空脫水后的聚醚多元醇:50g、l，4_ 丁二醇:5g、乙二醇甘油:5、環(huán)己胺:0.2g和消泡劑5401:1.2g入反應(yīng)杯中，使其充分混合均勻，制成白料。在攪拌狀態(tài)下，加入黑料多異氰酸酯為PM20039.2g，繼續(xù)攪拌，直到混合均勻?；旌虾鬁囟壬邥r將其倒入模具中發(fā)泡，泡沫發(fā)起后室溫放直24h完全熟化后，再制樣。
力學(xué)性能測試:
壓縮和拉伸性能測試依據(jù)GB/T1040-92進(jìn)行測試，沖擊性能依據(jù)GB/T1043—93進(jìn)行測試。采用紅外光譜儀對試樣粉末進(jìn)行紅外光譜分析，采用掃描電鍍進(jìn)行表面形貌分析。
通過試驗數(shù)據(jù)分析得出硬質(zhì)聚氨酯注漿材料的最佳工藝參數(shù)為:
異氰酸酯指數(shù)為1.1，此時硬質(zhì)聚氨酯材料的沖擊強度為4.4kJ/m，壓縮強度為 4.6MPa,拉伸強度 2.81OMPa0
實施例3
依次將真空脫水后的聚醚多元醇:55g、l，4_ 丁二醇:8g、乙二醇甘油:5、環(huán)己胺:0.2g和消泡劑54011.8g入反應(yīng)杯中，使其充分混合均勻，制成白料。在攪拌狀態(tài)下，加入黑料多異氰酸酯為PM20030g，繼續(xù)攪拌，直到混合均勻。混合后溫度升高時將其倒入模具中發(fā)泡，泡沫發(fā)起后室溫放直26h完全熟化后，再制樣。
力學(xué)性能測試:
壓縮和拉伸性能測試依據(jù)GB/T1040-92進(jìn)行測試，沖擊性能依據(jù)GB/T1043—93進(jìn)行測試。采用紅外光譜儀對試樣粉末進(jìn)行紅外光譜分析，采用掃描電鍍進(jìn)行表面形貌分析。
通過試驗數(shù)據(jù)分析得出硬質(zhì)聚氨酯注漿材料的最佳工藝參數(shù)為:
異氰酸酯指數(shù)·為1.1，此時硬質(zhì)聚氨酯材料的沖擊強度為4.5kJ/m，壓縮強度為 4.6MPa,拉伸強度 2.795MPa。
權(quán)利要求
1.一種注漿堵水加固材料，其特征在于，原料及其原料的重量百分比如下聚醚多元醇50-60% ；多異氰酸酯30-40% ；交聯(lián)劑1 5% ;擴(kuò)鏈劑1-10% ；催化劑0. 1-0. 2% ；消泡劑0. 2-1. 8%o
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的注漿堵水加固材料，其特征在于，聚醚多元醇的官能度為2 5、分子量500 1000。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的注漿堵水加固材料，其特征在于，多異氰酸酯為PM200。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的注漿堵水加固材料，其特征在于，交聯(lián)劑為丁二醇或乙二醇甘油。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的注漿堵水加固材料，其特征在于，擴(kuò)鏈劑為1，4一丁二醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的注漿堵水加固材料，其特征在于，催化劑環(huán)己胺或二丁基錫。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的注漿堵水加固材料，其特征在于，消泡劑為5401。
8.—種權(quán)利要求I所述的注漿堵水加固材料的制備方法，其特征在于，依次將真空脫水后的聚醚多元醇、擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑、催化劑和消泡劑加入反應(yīng)杯中，使其充分混合均勻，制成白料，在攪拌狀態(tài)下，加人黑料異氰酸酯，繼續(xù)攪拌，直到混合均勻； 溶液顏色混合后溫度升高后，發(fā)白時將其倒入模具中發(fā)泡，待泡沫發(fā)起后靜置，完全熟化后，再制樣。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的注漿堵水加固材料的制備方法，其特征在于，待泡沫發(fā)起后室溫放置22-26h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚氨酯注漿堵水加固材料及其制備方法，聚氨酯注漿堵水加固材料的原料及其原料的重量百分比為聚醚多元醇50-60％；多異氰酸酯30-40％；交聯(lián)劑1～5％；擴(kuò)鏈劑1-10％；催化劑0.1-0.2％；消泡劑0.2-1.8％。依次將真空脫水后的聚醚多元醇、擴(kuò)鏈劑、交聯(lián)劑、催化劑和消泡劑加入反應(yīng)杯中，使其充分混合均勻，制成白料。在攪拌狀態(tài)下，加人黑料異氰酸酯，繼續(xù)攪拌，直到混合均勻；溶液顏色混合后溫度升高后，發(fā)白時將其倒入模具中發(fā)泡，完全熟化后，制樣。本發(fā)明分布均勻，排列規(guī)整，缺陷少，其沖擊斷口形貌呈脆性斷裂特征，堵水率達(dá)95%以上。
文檔編號C08G18/66GK103254394SQ20131019970
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月24日
發(fā)明者王帥, 陳鵬, 耿佃勇, 荊曉東, 董偉 申請人:淄博德信聯(lián)邦化學(xué)工業(yè)有限公司