一种矿用有机加固材料及其制备方法技术

一种矿用有机加固材料及其制备方法，该矿用有机加固材料为以混合聚醚多元醇和粗MDI加成缩聚反应生成的交联聚合物，与通用型不饱和聚酯树脂和丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体大单体自由基聚合反应生成的交联聚合物相互作用，共同生成全互穿网络的结构聚合物。该制备方法包括：按设定质量份数，将A组分原料中各种物料依次加入到混合容器中，常温搅拌混合均匀得到A组分；将B组分原料中各种物料依次加入另一混合容器中，常温搅拌混合均匀得到B组分；常温下，将所述A组分和B组分按质量比1:1快速搅拌混合均匀后，混合物料迅速反应固化，生成所述矿用有机加固材料。

Mineral organic reinforcement material and preparation method thereof

A mineral organic reinforcement material and its preparation method are described. The mineral organic reinforcement material is a cross-linked polymer formed by the addition and condensation reaction of mixed polyether polyols and crude MDI, and interacts with the cross-linked polymer formed by the free radical polymerization of a universal unsaturated polyester resin and a hydroxyethyl acrylate-terminated polyurethane prepolymer. The structure of all interpenetrating polymer networks is generated. The preparation method comprises the following steps: adding various materials of component A to the mixing container in turn according to the set mass fraction, stirring and mixing at room temperature to obtain component A evenly; adding various materials of component B to another mixing container in turn, stirring and mixing at room temperature to obtain component B evenly; and mixing the components A and B evenly at room temperature. According to the mass ratio of 1:1, the mixture is quickly stirred and mixed evenly, and the mixture is quickly cured to form the organic reinforcement material for mining.

【技术实现步骤摘要】
一种矿用有机加固材料及其制备方法
本专利技术涉及一种矿用加固材料
，特别是一种矿用有机加固材料及其制备方法。
技术介绍
随着矿物开采深度的增加和复杂地形的出现，因断层破碎带和不稳定地层此引发的顶板冒、片帮等危险事故，不仅影响企业的生产效率，而且还严重威胁矿工的生命安全。因此，在生产过程中，一般都要进行注浆加固。目前应用最多的有机高分子注浆加固材料包含聚氨酯类和脲醛、酚醛类等。虽然脲醛、酚醛类加固材料具有渗透性好、凝胶速度可调、成本低等优点，但材料强度低、脆性等劣势使其不能得到广泛认可。聚氨酯类材料具有固化速度可调，抗压、粘结强度高以及韧性好等优点，但材料本身成本高且可燃，再加上材料反应放热量大，因聚氨酯加固材料引发的安全生产事故很多。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种阻燃性、力学性能优良，可满足矿用加固的矿用有机加固材料及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种矿用有机加固材料，其中，所述矿用有机加固材料为以混合聚醚多元醇和粗MDI(PAPI)加成缩聚反应生成的交联聚合物，与通用型不饱和聚酯树脂和丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体大单体进行自由基聚合反应生成的交联聚合物相互作用，共同生成全互穿网络的结构聚合物。上述的矿用有机加固材料，其中，所述结构聚合物包括A组分和B组分，其中，A组分和B组分均按照质量份数计：A组分包括：混合聚醚多元醇76～85份；磷酸三(2，3-二溴丙基)酯13～9份；通用型不饱和聚酯树脂5～3份；丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体3～1份；催化剂CUCAT-H1～0.5份；N,N-二甲基苯胺1～0.5份；硬脂酸锌热稳定剂0.5份；3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八醇酯抗氧剂0.5份；B组分包括：粗MDI(PAPI)80～86份；磷酸三(2-氯丙基)酯13～9.5份；邻苯二甲酸二丁酯6～4份；过氧化二苯甲酰1～0.5份。上述的矿用有机加固材料，其中，所述混合聚醚多元醇为70％～80％的LY-303聚醚多元醇或通用303聚醚多元醇、20％～15％的绿源新材料阻燃聚醚多元醇GN-480阻燃聚醚和10％～5％的ZS-8370化工植物油聚醚多元醇，以上为质量百分含量。上述的矿用有机加固材料，其中，所述混合聚醚多元醇和所述粗MDI加成缩聚反应时产生的热量，促使不饱和聚酯中的双键和所述丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体大单体中的双键进行自由基型聚合反应。为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种矿用有机加固材料的制备方法，其中，包括如下步骤：S100、按以下质量份数称取原料：A组分原料包括：混合聚醚多元醇76～85份；磷酸三(2，3-二溴丙基)酯13～9份；通用型不饱和聚酯树脂5～3份；丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体3～1份；催化剂CUCAT-H1～0.5份；N,N-二甲基苯胺1～0.5份；硬脂酸锌热稳定剂0.5份；3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八醇酯抗氧剂0.5份；B组分原料包括：粗MDI(PAPI)80～86份；磷酸三(2-氯丙基)酯13～9.5份；邻苯二甲酸二丁酯6～4份；过氧化二苯甲酰1～0.5份；S200、将步骤S100的A组分原料中各种物料依次加入到混合容器中，常温搅拌混合均匀得到A组分，充氮密封保存；S300、将步骤S100的B组分原料中各种物料依次加入另一混合容器中，常温搅拌混合均匀得到B组分，充氮密封保存；S400、常温下，将所述A组分和B组分按质量比1:1快速搅拌混合均匀后，混合物料迅速反应固化，生成所述矿用有机加固材料。上述的矿用有机加固材料的制备方法，其中，所述混合聚醚多元醇按以下质量百分含量称取原料：70％～80％的LY-303聚醚多元醇或通用303聚醚多元醇、20％～15％的绿源新材料阻燃聚醚多元醇GN-480和10％～5％的ZS-8370化工植物油聚醚多元醇。上述的矿用有机加固材料的制备方法，其中，所述混合聚醚多元醇和所述粗MDI加成缩聚反应时产生的热量，促使不饱和聚酯中的双键和所述丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体大单体中的双键进行自由基型聚合反应。上述的矿用有机加固材料的制备方法，其中，所述的丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体采用如下方法合成：S110、聚氨酯预聚体合成，按质量将100份聚醚多元醇N220加入反应器中，在120℃，真空度为0.08～0.09MPa时脱水2h；然后降温至50℃时加入28～60份MDI-50型二苯基甲烷二异氰酸酯，再升温至80℃保温反应2.5h；控制游离-NCO％质量含量为4％～10％；S120、丙烯酸羟乙酯封端，向所述反应器中滴加16～49份丙烯酸羟乙酯和0.4份二月桂酸二丁基锡混合物，70℃下保温反应3.5h；保持真空度为0.8～0.9MPa时脱泡0.5h，得到丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体大单体。上述的矿用有机加固材料的制备方法，其中，所述步骤S120中，得到丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体大单体中的烯类双键含量为0.094～0.201mol/100g。本专利技术的有益功效在于：1.将A、B组分按计量快速搅拌混合均匀后，具有初始粘度低、流动性好、渗透性快、单位物料反应放热量低的优点，固化后生成具有高粘结性、高强度、高韧性的矿用有机加固材料，用于煤矿生产中可对松散煤层可起到良好的加固作用；2.本专利技术的矿用加固材料固化前具有初始粘度低、流动性好、渗透性快的优点，固化后的材料阻燃性、力学性能优良，可满足矿用加固材料的使用要求，具有更好的安全性。以下结合具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。具体实施方式下面对本专利技术的结构原理和工作原理作具体的描述：本专利技术的矿用有机加固材料，为以混合聚醚多元醇和粗MDI加成缩聚反应生成的交联聚合物，与通用型不饱和聚酯树脂和丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体大单体自由基聚合反应生成的交联聚合物相互作用，共同生成全互穿网络的结构聚合物。其中，所述混合聚醚多元醇和所述粗MDI加成缩聚反应时产生的热量，促使不饱和聚酯中的双键和所述丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体大单体中的双键进行自由基型聚合反应。其中，所述结构聚合物包括A组分和B组分，本实施例中，A组分和B组分分别具体组成如下，其中，A组分和B组分均按照质量份数计：A组分包括：混合聚醚多元醇76～85份，例如81份；磷酸三(2，3-二溴丙基)酯13～9份，例如11份；通用型不饱和聚酯树脂5～3份，例如4份；丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体3～1份，例如1.8份；催化剂CUCAT-H1～0.5份，例如0.6份；N,N-二甲基苯胺1～0.5份，例如0.6份；硬脂酸锌热稳定剂0.5份；3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八醇酯抗氧剂0.5份；B组分包括：粗MDI80～86份，例如83份；磷酸三(2-氯丙基)酯13～9.5份，例如11.4份；邻苯二甲酸二丁酯6～4份，例如5份；过氧化二苯甲酰1～0.5份，例如0.6。本实施例中，所述混合聚醚多元醇按以下质量百分含量称取原料：70％～80％的LY-303聚醚多元醇或通用303聚醚多元醇、20％～15％的绿源新材料阻燃聚醚多元醇GN-480和10％～5％的ZS-8370化工植物油聚醚多元醇。上述矿用有机加固材料的制备方法，包括如下步骤：步骤S100、按以下质量份数称取原料：A组分原料包括：混合聚醚多元醇76～85份，例如可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用有机加固材料，其特征在于，所述矿用有机加固材料为以混合聚醚多元醇和粗MDI加成缩聚反应生成的交联聚合物，与通用型不饱和聚酯树脂和丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体大单体自由基聚合反应生成的交联聚合物相互作用，共同生成全互穿网络的结构聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种矿用有机加固材料，其特征在于，所述矿用有机加固材料为以混合聚醚多元醇和粗MDI加成缩聚反应生成的交联聚合物，与通用型不饱和聚酯树脂和丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体大单体自由基聚合反应生成的交联聚合物相互作用，共同生成全互穿网络的结构聚合物。2.如权利要求1所述的矿用有机加固材料，其特征在于，所述结构聚合物包括A组分和B组分，其中，A组分和B组分均按照质量份数计：A组分包括：混合聚醚多元醇76～85份；磷酸三(2，3-二溴丙基)酯13～9份；通用型不饱和聚酯树脂5～3份；丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体3～1份；催化剂CUCAT-H1～0.5份；N,N-二甲基苯胺1～0.5份；硬脂酸锌热稳定剂0.5份；3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八醇酯抗氧剂0.5份；B组分包括：粗MDI(PAPI)80～86份；磷酸三(2-氯丙基)酯13～9.5份；邻苯二甲酸二丁酯6～4份；过氧化二苯甲酰1～0.5份。3.如权利要求2所述的矿用有机加固材料，其特征在于，所述混合聚醚多元醇为70％～80％的LY-303聚醚多元醇或通用303聚醚多元醇、20％～15％的绿源新材料阻燃聚醚多元醇GN-480和10％～5％的ZS-8370化工植物油聚醚多元醇。以上为质量百分含量。4.如权利要求2或3所述的矿用有机加固材料，其特征在于，所述混合聚醚多元醇和所述粗MDI加成缩聚反应时产生的热量，促使不饱和聚酯中的双键和所述丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体大单体中的双键进行自由基型聚合反应。5.一种矿用有机加固材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S100、按以下质量份数称取原料：A组分原料包括：混合聚醚多元醇76～85份；磷酸三(2，3-二溴丙基)酯13～9份；通用型不饱和聚酯树脂5～3份；丙烯酸羟乙酯封端聚氨酯预聚体3～1份；催化剂CUCAT-H1～0.5份；N,N-二甲基苯胺1～0.5份；硬脂酸锌热稳定剂0.5份；3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸十八醇酯抗氧剂0.5份；B组分原料包括：粗MDI(PAPI)80～86份；磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建中，王涛，
申请(专利权)人：山西凝固力新型材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14