一种煤与水泥的界面粘结剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于矿用材料领域，具体涉及一种煤与水泥的界面粘结剂及其制备方法。本发明专利技术是将煤基腐植酸在催化剂作用下依次与二苯基甲烷二异氰酸酯和二聚甘油反应，即得界面粘结剂。界面粘结剂的制备原料组成为二苯基甲烷二异氰酸酯55‑65份，煤基腐植酸15‑25份，二聚甘油10‑20份和催化剂1‑5份。本发明专利技术制备的界面粘结剂通过聚合反应生成，其具有亲水更亲油的分子结构，该粘结剂不仅能够提高水泥浆液在煤体表面浸润性以及渗透性，而且易于向煤与水泥界面聚集，有效改善水泥和煤界面粘结效果；同时本发明专利技术的粘结剂具有制备方法简单、成本低以及使用方便的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种煤与水泥的界面粘结剂及其制备方法
本专利技术属于矿用材料领域，特别涉及一种煤与水泥的界面粘结剂及其制备方法。
技术介绍
随着煤矿开采深度和开采强度的不断扩大，巷道在高地应力与强采动作用下极易出现变形、围岩整体移动、煤岩软化、裂隙闭合、围岩渗透性变差等问题，严重影响煤矿安全。因此，需要对煤矿进行支护。注浆加固是目前普遍使用且行之有效的手段之一，常用的煤矿注浆材料包括无机和有机两大种类。有机注浆材料主要是聚氨酯类材料，这类注浆材料虽然具有渗透性强、力学性能高等优点，但其存在易燃、价格高、污染环境、易老化等方面的问题；无机注浆材料主要是水泥类注浆材料，具有强度高、耐久性好和材料来源方便的优点，但由于煤为有机岩，其表面致密且疏水，导致水泥类注浆材料与煤体界面之间存在浸润性与渗透性比较差的问题，进而会导致水泥很难附着在煤体表面，因而难以有效加固破碎煤体。因此开发一种煤与水泥的界面粘结剂以有效加固破碎煤体非常有必要。
技术实现思路
综上所述，为了解决现有的技术问题，本专利技术提供了一种煤与水泥的界面粘结剂及其制备方法，其采用的技术方案如下：一种煤与水泥的界面粘结剂，通过下法获得：将煤基腐植酸在催化剂作用下依次与二苯基甲烷二异氰酸酯和二聚甘油反应，即得所述界面粘结剂。制备原料的重量份如下：煤基腐植酸15-25份，二苯基甲烷二异氰酸酯55-65份，二聚甘油10-20份，催化剂1-5份。进一步，所述的催化剂为乙基吗啉、二月桂酸二丁基锡、二甲基乙醇胺、三乙烯二胺中的一种或几种。进一步，所述煤基腐植酸由褐煤中提取得到，为现有技术。如可参照中国专利201610044976.8“一种煤基腐殖酸改性水性聚氨酯复合材料的制备方法”中公开的内容进行。但煤基腐植酸的提取并不限于上述方法。具体的，一种煤与水泥的界面粘结剂的制备方法，步骤如下：（1）常温常压下将二苯基甲烷二异氰酸酯和催化剂混合搅拌均匀；（2）加入煤基腐植酸，常温常压下充分搅拌反应1h；（3）再加入二聚甘油，常温常压下充分搅拌反应1h得到所述的粘结剂。有益效果：（1）本专利技术的界面粘结剂通过催化剂引发二苯基甲烷二异氰酸酯与煤基腐植酸和二聚甘油反应制得，生成具有亲水且更亲油的分子结构，因而其可以溶于水泥浆液中，同时显著提高了水泥浆液在煤体表面的浸润和渗透性。（2）本专利技术的煤基腐植酸由煤中提取得到，其与煤具有强的吸附作用，因而制得的界面粘结剂易于向煤与水泥界面聚集，进而使水泥和煤的界面粘结效果得到有效改善。（3）本专利技术的界面粘结剂制备方法简单，成本低，水泥浆液中用量少，与煤和水泥界面粘结效果好，使用方便，填补了该项技术的空白且有利于推广应用。具体实施方式以下以具体实施例来说明本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不限于此，其中煤基腐植酸的提取根据一种煤基腐殖酸改性水性聚氨酯复合材料的制备方法（专利号CN201610044976.8）中公开的内容获得：实施例1一种煤与水泥的界面粘结剂的制备方法如下：（1）在装有搅拌器的容器中加入60份二苯基甲烷二异氰酸酯和2份二月桂酸二丁基锡并搅拌均匀；（2）将20份煤基腐植酸加入到步骤（1）的容器中搅拌均匀，反应1h；（3）将18份二聚甘油加入步骤（2）的产物中并搅拌均匀，反应1h得到所述的粘结剂。上述份数皆为重量份，以下实施例同。步骤（2）中的煤基腐植酸通过下法获得：首先在反应容器中加入煤粉，以固液比1g：5ml的比例加入1.5mol/L的HNO3，恒温水浴加热，保持温度60℃，磁力搅拌60min进行氧化预处理，过滤得到预氧化的固体粉末；然后按照固液比1g：10ml的比例向固体粉末加入1.5%的NaOH溶液，60℃抽提60min，过滤得到腐植酸钠溶液；再向腐植酸钠溶液中加入盐酸调节pH值至1~2，静置24h，移去上层清液后将混合物离心，用稀盐酸进行洗涤，再用少量去离子水洗涤，真空60℃干燥研磨后即得。将3%（干料含量）粘结剂加入水灰比1:1的水泥浆液中，搅拌均匀后与煤样粘结，固化反应3天后，测得粘结强度为0.68MPa。实施例2一种煤与水泥的界面粘结剂的制备方法如下：（1）在装有搅拌器的容器中加入62份二苯基甲烷二异氰酸酯和3份乙基吗啉并搅拌均匀；（2）将25份煤基腐植酸加入到步骤（1）的容器中搅拌均匀，反应1h；（3）将20份二聚甘油加入步骤（2）的产物中并搅拌均匀，反应1h得到所述的粘结剂。将6%（干料含量）粘结剂加入水灰比1:1的水泥浆液中，搅拌均匀后与煤样粘结，固化反应3天后，测得粘结强度为0.76MPa。实施例3一种煤与水泥的界面粘结剂的制备方法如下：（1）在装有搅拌器的容器中加入60份二苯基甲烷二异氰酸酯和4份二甲基乙醇胺并搅拌均匀；（2）将17份煤基腐植酸加入到步骤（1）的容器中搅拌均匀，反应1h；（3）将10份二聚甘油加入步骤（2）的产物中并搅拌均匀，反应1h得到所述的粘结剂。将4%（干料含量）粘结剂加入水灰比1:1的水泥浆液中，搅拌均匀后与煤样粘结，固化反应3天后，测得粘结强度为0.54MPa。实施例4一种煤与水泥的界面粘结剂的制备方法如下：（1）在装有搅拌器的容器中加入64份二苯基甲烷二异氰酸酯和2份二甲基乙醇胺、3份三乙烯二胺并搅拌均匀；（2）将20份煤基腐植酸加入到步骤（1）的容器中搅拌均匀，反应1h；（3）将12份二聚甘油加入步骤（2）的产物中并搅拌均匀，反应1h得到所述的粘结剂。将2%（干料含量）粘结剂加入水灰比1:1的水泥浆液中，搅拌均匀后与煤样粘结，固化反应3天后，测得粘结强度为0.5MPa。实施例5一种煤与水泥的界面粘结剂的制备方法如下：（1）在装有搅拌器的容器中加入58份二苯基甲烷二异氰酸酯和2份二月桂酸二丁基锡、1份二甲基乙醇胺并搅拌均匀；（2）将22份煤基腐植酸加入到步骤（1）的容器中搅拌均匀，反应1h；（3）将15份二聚甘油加入步骤（2）的产物中并搅拌均匀，反应1h得到所述的粘结剂。将5%（干料含量）粘结剂加入水灰比1:1的水泥浆液中，搅拌均匀后与煤样粘结，固化反应3天后，测得粘结强度为0.65MPa。以上所述，仅为本专利技术的较佳实施例而已，故不能依此限定本专利技术实施的范围，即依本专利技术专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本专利技术涵盖的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤与水泥的界面粘结剂，其特征在于，制备原料的重量份如下：煤基腐植酸15‑25份，二苯基甲烷二异氰酸酯55‑65份，二聚甘油10‑20份，催化剂1‑5份。

【技术特征摘要】
1.一种煤与水泥的界面粘结剂，其特征在于，制备原料的重量份如下：煤基腐植酸15-25份，二苯基甲烷二异氰酸酯55-65份，二聚甘油10-20份，催化剂1-5份。2.如权利要求1所述的一种煤与水泥的界面粘结剂，其特征在于，所述的催化剂为乙基吗啉、二月桂酸二丁基锡、二甲基乙醇胺、三乙烯二胺中的一种或几种。3.如权利要求1所述的一种煤与水泥的界面粘结剂，其特征在于，所述煤基腐植酸由褐煤中提取得到。4.一种煤与水泥的界面粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）常温常压下将二苯基甲烷二异氰酸酯和催化剂混...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨政鹏，帅波，张雪峰，张春静，张海波，管学茂，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41