一种高固水封堵材料及其制备方法与用途技术

本发明专利技术属于防灭火材料领域，尤其涉及一种高固水封堵材料、制备方法及用途，包括高分子量亲水性聚醚多元醇、低分子量亲水性聚醚多元醇、多异氰酸酯、稳定剂、酯类稀释剂、线性亲水性高分子材料及吸水树脂，线性亲水性高分子材料为阴离子聚丙烯酰胺，吸水树脂为含有羟基、酰胺基的吸水树脂、聚丙烯酸钠树脂或淀粉改性吸水树脂。本发明专利技术包括聚胺酯类灌浆材料与高吸水树脂，将聚胺酯类灌浆材料堵漏效果好及高吸水性树脂包水倍率高的优点相结合，形成的封堵材料具有较高的吸水倍率，同时具有流动性，自身不可固化成型，具有良好的充填堵漏性。

A high solid water sealing material and its preparation methods and uses

The invention belongs to the field of fire prevention materials, in particular to a high solid water plugging material, preparation method and application thereof, including high molecular weight hydrophilic polyether polyol, low molecular weight hydrophilic polyether polyol, polyisocyanate, stabilizer, ester diluent, linear hydrophilic high molecular material and absorbent resin, linear hydrophilic polymer materials for anionic polyacrylamide, water absorbent resin containing hydroxyl, amide, sodium polyacrylate superabsorbent resin or starch modified water absorbent resin. The invention comprises a polyamine ester grouting material with high water absorbent resin, the polyamine ester grouting material has good effect and high water absorbent resin has the advantages of high rate of water bag combined with the water absorbency of the formation of plugging material is high, with liquidity, its non curing type, filling with good sealing.

【技术实现步骤摘要】
一种高固水封堵材料及其制备方法与用途
本专利技术属于防灭火材料领域，尤其涉及一种高固水封堵材料其制备方法与用途。
技术介绍
煤层自燃着火的主要原因是煤层中存在裂隙，空气随裂隙进入煤层，氧气与一些自由基反应放出热量，热量积聚至着火点即发生自燃。存在的裂隙往往也是漏水通道，需要进行充填封堵。因此，通过封堵裂隙来防治地下水和煤层火灾成为重要的防治措施。水性封堵材料具有充填过程不发热或发热低，与水反应堵漏效果好的特点。水性封堵材料包括水性化学灌浆堵漏材料，目前，水性化学灌浆堵漏材料有聚胺酯类、环氧类、聚丙烯酸类等，但其包水倍率一般较小。高吸水性树脂吸水倍数较高，能够吸收自身重量几百倍至千倍的水份，但其吸水后形成分散的胶粒，堵漏效果不好。
技术实现思路
为了能够实现高效的封堵煤层裂隙，本专利技术提供一种高固水封堵材料，综合了聚胺酯类灌浆材料与高吸水性树脂的优点，具有较高的吸水倍率，同时不可固化成型，用于充填井下巷道裂隙、采空区等空间，起到堵漏水、堵漏风、防灭火等作用。本专利技术的技术解决方案是提供一种高固水封堵材料，其特殊之处在于，按重量份数含量包括：高分子量亲水性聚醚多元醇(A)：5-25低分子量亲水性聚醚多元醇(B)：4-16甲苯二异氰酸酯(亦可选其它多异氰酸酯)(C)：30-70稳定剂(W)：0.06-0.14酯类稀释剂，如邻苯二甲酸丁酯或它相容性良好的酯类稀释剂(F)：10-30线性亲水性高分子材料(G)：0-6吸水树脂(H)：5-15，上述线性亲水性高分子材料为阴离子聚丙烯酰胺；上述吸水树脂为含有羟基、酰胺基的吸水树脂、聚丙烯酸钠树脂或淀粉改性吸水树脂。优选地，本专利技术较适宜的主要配方按重量份数含量包括：高分子量亲水性聚醚多元醇(A)：10-20低分子量亲水性聚醚多元醇(B)：7-13多异氰酸酯(C)：40-60稳定剂(W)：0.08-0.12酯类稀释剂(F)：15-25线性亲水性高分子材料(G)：0-4吸水树脂(H)：7-13优选地，本专利技术最佳的主要配方按重量份数含量包括：高分子量亲水性聚醚多元醇(A)：15低分子量亲水性聚醚多元醇(B)：10多异氰酸酯(C)：50稳定剂(W)：0.1酯类稀释剂(F)：20线性亲水性高分子材料(G)：1吸水树脂(H)：10。优选地，上述高分子量亲水性聚醚多元醇为分子量为5500-7000；上述低分子量亲水性聚醚多元醇为分子量为2000～4000或3000～4000；优选地，上述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯或其他多异氰酸酯；上述稳定剂为有机锡硫基酯、钙锌稳定剂或其他稳定剂；上述酯类稀释剂为邻苯二甲酸丁酯或其他相容性良好的酯类稀释剂。优选地，上述线性亲水性高分子材料的分子量为800万以上，粒径小于0.2mm；上述吸水树脂的粒径小于0.2mm。本专利技术还提供一种上述的高固水封堵材料的合成方法，包括以下步骤：1)首先将干燥后的高分子量亲水性聚醚多元醇与低分子量亲水性聚醚多元醇按比例加入反应容器中，再向该反应容器中按比例加入酯类稀释剂，在50-70℃、氮气保护下加入稳定剂，搅拌30min；2)然后缓慢加入多异氰酸酯，在70℃-90℃下搅拌2h，形成粘稠的预聚体；3)最后加入线性亲水性高分子材料及吸水树脂，继续搅拌1h后降至室温，即得到高固水封堵材料。优选地，为了调节物料的流动性，当步骤1)中酯类稀释剂全部加入时，步骤3)中在加入吸水树脂的同时加入线性亲水性高分子材料；当步骤1)中加入部分的酯类稀释剂时，步骤3)中在加入吸水树脂的同时加入线性亲水性高分子材料和剩余的酯类稀释剂。优选地，上述酯类稀释剂为邻苯二甲酸丁酯，上述稳定剂为有机锡硫基酯，上述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，上述线性亲水性高分子材料为阴离子聚丙烯酰胺，上述吸水树脂为含有羟基、酰胺基的吸水树脂、聚丙烯酸钠树脂或淀粉改性吸水树脂。本专利技术还提供一种上述高固水封堵材料在井巷裂隙中的应用。本专利技术在预聚体合成后加入了与之相容性良好的水性聚合物(线性亲水性高分子材料如阴离子聚丙烯酰胺，和吸水树脂如聚丙烯酸钠树脂或淀粉改性吸水树脂)，其中的吸水树脂表面具有酰胺基、羧基、羟基等，与预聚体有较好的相容性，并且在合成过程中发生部分交联反应，形成较强的分子间作用力(或化学键)，从而在使用过程中，吸水树脂不仅发生物理充填，而且进入聚合物结构内，形成完整的化学结构，提高了充填材料的力学性能，且由于具有极强的吸水基团，因而预聚体的吸水性也得到了提高。最终形成的预聚产物遇水交联固化，形成完整的充填体。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术包括聚胺酯类灌浆材料与高吸水树脂，将聚胺酯类灌浆材料堵漏效果好及高吸水性树脂包水倍率高的优点相结合，形成的封堵材料具有较高的吸水倍率，同时具有流动性，自身不可固化成型，具有良好的充填堵漏性；2、本专利技术高固水封堵材料中加入聚丙烯酰胺和/或聚丙烯酸钠树脂和/或淀粉改性吸水树脂，从而增加了材料的吸水性，最高可与其重量50倍以上的水混合后，迅速反应即发生固化，生成高水弹性体；用于充填井下巷道裂隙、采空区等空间，起到堵漏水、堵漏风、防灭火降温等作用；3、本专利技术在预聚体合成后加入吸水树脂，树脂与溶剂及其它预聚物的相容性好，并且不易沉降。因此，材料为硫体浆料，稳定性好，不易沉降，可泵送向裂隙灌注；4、本专利技术高固水封堵材料遇水固化为完整的弹性体，通过设调节该材料与水的比例，可改变其固化时间及强度。具体实施方式本专利技术是一种可以用于充填井下巷道裂隙、采空区等空间的高固水封堵材料，起到堵漏水、堵漏风、防灭火等作用，包括形成预聚体的组分及水性聚合物，形成预聚体的组分包括高分子量亲水性聚醚多元醇、低分子量亲水性聚醚多元醇、多异氰酸酯、稳定剂、酯类稀释剂，水性聚合物主要包括线性亲水性高分子材料及吸水树脂。水性聚合物直接影响材料的吸水性能。实施例中的高分子量亲水性聚醚多元醇选用三木集团生产的分子量为5500～7000高分子量亲水性聚醚多元醇，低分子量亲水性聚醚多元醇选用上海金锦乐实业有限公司的分子量为2000～4000低分子量亲水性聚醚多元醇，甲苯二异氰酸酯为日本NPU生产，有机锡硫基酯的生产厂家为青岛拓智科技有限公司，邻苯二甲酸丁酯的生产厂家为江苏世达化工有限公司，聚丙烯酸钠树脂的生产厂家为山东豪耀新材料有限公司，其粒径小于0.2mm。以下结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例一高固水封堵材料的组成及按重量份数含量包括如下：高分子量亲水性聚醚多元醇(A)：15低分子量亲水性聚醚多元醇(B)：10甲苯二异氰酸酯(C)：50有机锡硫基酯(W)：0.1邻苯二甲酸丁酯(F)：20聚丙烯酸钠树脂(H)：10制备方法如下：1)按上述的重量份数称取高分子量亲水性聚醚多元醇与低分子量亲水性聚醚多元醇，并干燥；2)将干燥后高分子量亲水性聚醚多元醇与低分子量亲水性聚醚多元醇加入反应容器中，再向该反应容器中按上述比例加入邻苯二甲酸丁酯，在60℃、氮气保护下加入有机锡硫基酯，搅拌30min；3)然后按比例缓慢加入甲苯二异氰酸酯，在80℃下搅拌2h，形成粘稠的预聚体；4)最后加入聚丙烯酸钠树脂，继续搅拌1h后降至室温，即得到高固水封堵材料。本实施例的材料与30倍(重量比)的水在10～50℃混合，约1min明显增稠，3min基本失去本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高固水封堵材料，其特征在于，按重量份数含量包括：

【技术特征摘要】
1.一种高固水封堵材料，其特征在于，按重量份数含量包括：所述线性亲水性高分子材料为阴离子聚丙烯酰胺；所述吸水树脂为含有羟基、酰胺基的吸水树脂、聚丙烯酸钠树脂或淀粉改性吸水树脂。2.根据权利要求1所述的高固水封堵材料，其特征在于，按重量份数包括：3.根据权利要求2所述的高固水封堵材料，其特征在于，按重量份数含量包括：4.根据权利要求1-3任一所述的高固水封堵材料，其特征在于：所述高分子量亲水性聚醚多元醇的分子量为5500～7000，所述低分子量亲水性聚醚多元醇的分子量为2000～4000或3000～4000。5.根据权利要求4所述的高固水封堵材料，其特征在于：所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯或其他多异氰酸酯；所述稳定剂为有机锡硫基酯、钙锌稳定剂或其他稳定剂；所述酯类稀释剂为邻苯二甲酸丁酯或其他相容性良好的酯类稀释剂。6.根据权利要求5所述的高固水封堵材料，其特征在于：所述线性亲水性高分子材料的分子量为800万以上，粒径小于0.2mm；所述吸水树脂的粒径小于0.2mm。7.一种权利要求1-6任一所述的高固水封...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辛亥，郑仲明，刘强，
申请(专利权)人：西安安备特安防科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61