复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及材料技术领域，公开了一种复合材料及其制备方法，该复合材料包括A组分、B组分和C组分，A组分、B组分和C组分的重量比为1：0.7‑0.95：0.0001‑0.4，其中，A组分含有碱性溶液和催化剂，以A组分的重量为基准，所述碱性溶液的含量为80‑99.2重量％，所述催化剂的含量为0.8‑20重量％；B组分含有多异氰酸酯预聚体和增溶剂，以B组分的重量为基准，所述多异氰酸酯预聚体的含量为80‑99重量％，所述增溶剂的含量为1‑20重量％；C组分含有硅铝材料。本发明专利技术的复合材料兼具高抗压强度和低的最高反应温度。

Composite materials and their preparation methods

The invention relates to the technical field of materials, and discloses a composite material and its preparation method. The composite material comprises component A, component B and component C. The weight ratio of component A, component B and component C is 1:0.7 0.95 0.0001 0.4. Among them, component A contains alkaline solution and catalyst, based on the weight of component A, and the content of the alkaline solution is 80 99.2 wt%, and the catalyst. The content of chemical agent is 0.8 20 wt%. Component B contains polyisocyanate prepolymer and solubilizer. Based on the weight of component B, the content of polyisocyanate prepolymer is 80 99 wt%, the solubilizer content is 1 20 wt%. Component C contains silicon-aluminium material. The composite material of the invention has both high compressive strength and low maximum reaction temperature.

【技术实现步骤摘要】
复合材料及其制备方法
本专利技术涉及材料
，具体涉及一种复合材料及其制备方法。
技术介绍
目前常用于大坝基坑加固处理、煤矿煤岩体加固、防渗堵漏、道路路基承载填充的材料，基于安全生产的考虑，需要具有高抗压强度；同时考虑到材料制备过程中的安全性问题，还需要具有低的最高反应温度。然而，目前尚无一种复合材料能够同时兼具高抗压强度和低的最高反应温度的特点。US3607794A公开了有机多异氰酸酯和碱金属硅酸盐溶液的反应过程，阐述了不同反应比例对于固结体的性能影响。然而，该专利申请公开的方法得到的材料在制备过程中最高反应温度较高，制备过程安全性较差。CNI068163A公开了一种双组份水玻璃型化学注浆材料，该双组份化学注浆材料中含有可膨胀稀释剂，其具体实施例中制得的固结体抗压强度指标最高仅为89.0kg/cm2(约8.7MPa)，远远低于中华人民共和国安全生产标准AQ1089-2011《高分子煤岩体加固剂》抗压强度指标注≥40MPa的要求。因此，研发一种同时兼具高抗压强度和低的最高反应温度等特点的复合材料，具有重要的现实意义和市场应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种复合材料及其制备方法，该复合材料兼具高抗压强度和低的最高反应温度。为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提供了一种复合材料，该复合材料包括A组分、B组分和C组分，A组分、B组分和C组分的重量比为1：0.7-0.95：0.0001-0.4，其中，A组分含有碱性溶液和催化剂，以A组分的重量为基准，所述碱性溶液的含量为80-99.2重量％，所述催化剂的含量为0.8-20重量％；B组分含有多异氰酸酯预聚体和增溶剂，以B组分的重量为基准，所述多异氰酸酯预聚体的含量为80-99重量％，所述增溶剂的含量为1-20重量％；C组分含有硅铝材料。第二方面，本专利技术提供了本专利技术所述的复合材料的制备方法，包括：(1)将A组分和C组分混合，形成凝胶材料预聚体；(2)将步骤(1)得到的凝胶材料预聚体与B组分进行混合、固化。第三方面，本专利技术提供了一种由本专利技术所述的复合材料制得的产品。与现有的复合材料相比，本专利技术的复合材料兼具高抗压强度和低的最高反应温度。其中，根据本专利技术的一种优选实施方式，按照本专利技术的方法(先将A组分和C组分混合，形成凝胶材料预聚体，然后将凝胶材料预聚体与B组分进行混合、固化)制备复合材料，三组分按特定的顺序发生交互作用，并通过控制特定的条件(如A组分、B组分和C组分的重量比、A组分中碱性溶液的种类或硅铝材料的粒径D50)，由此形成的固结体密实，遇水不发泡，具有较好的力学性能，同时兼具高抗压强度和低的最高反应温度，可广泛的应用于大坝基坑加固处理、煤矿煤岩体加固、煤矿防渗堵漏、道路路基承载填充等等，可以满足行业标准AQ1089-2011对前述各用途的高分子材料提出的性能要求。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。第一方面，本专利技术提供了一种复合材料，该复合材料包括A组分、B组分和C组分，A组分、B组分和C组分的重量比为1：0.7-0.95：0.0001-0.4，其中，A组分含有碱性溶液和催化剂，以A组分的重量为基准，所述碱性溶液的含量为80-99.2重量％，所述催化剂的含量为0.8-20重量％；B组分含有多异氰酸酯预聚体和增溶剂，以B组分的重量为基准，所述多异氰酸酯预聚体的含量为80-99重量％，所述增溶剂的含量为1-20重量％；C组分含有硅铝材料。本专利技术中，优选情况下，A组分、B组分和C组分的重量比为1：0.75-0.85：0.0001-0.25，进一步优选为1：0.75-0.85：0.01-0.25。本专利技术中，优选情况下，A组分中，以A组分的重量为基准，所述碱性溶液的含量为90-99重量％，所述催化剂的含量为1-10重量％。本专利技术中，优选情况下，A组分中，所述碱性溶液为硅酸钠水溶液、硅酸钾水溶液、氢氧化钠水溶液和氢氧化钾水溶液中的至少一种，进一步优选地，所述碱性溶液为硅酸钠水溶液和/或硅酸钾水溶液。其中，所述硅酸钠水溶液和/或硅酸钾水溶液的模数优选为1.5-4，进一步优选为2-3。优选地，所述碱性溶液的浓度(固含量)为30-60重量％，进一步优选为40-55重量％。本专利技术中，优选情况下，A组分中，所述催化剂为三亚乙基二胺、N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基氨乙基乙二醇、五甲基二亚乙基三胺、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、异辛酸钾和油酸钾中的至少一种。本专利技术中，优选情况下，A组分还含有增溶剂，以A组分的重量为基准，所述增溶剂含量为1-10重量％，进一步优选为1.5-3重量％。其中，所述增溶剂优选为蓖麻油甲酸酯、乙二醇二乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、柠檬酸三丁酯和邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。本专利技术中，优选情况下，B组分中，以B组分的重量为基准，所述多异氰酸酯预聚体的含量为90-95重量％，所述增溶剂的含量为5-10重量％。本专利技术中，优选情况下，B组分中，所述增溶剂为蓖麻油甲酸酯、乙二醇二乙酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯、柠檬酸三丁酯和邻苯二甲酸二辛酯中的至少一种。本专利技术中，优选情况下，B组分中，所述多异氰酸酯预聚体由多苯基多亚甲基多异氰酸酯和聚合物多元醇制备得到，所述多异氰酸酯预聚体的NCO含量为20-34％。优选地，所述多苯基多亚甲基多异氰酸酯与所述聚合物多元醇的重量比为4-20：1。优选地，所述聚合物多元醇为聚醚多元醇和/或聚酯多元醇，所述聚醚多元醇的官能度为2-4，数均分子量为100-4000，粘度为100-1000mPa·S；所述聚酯多元醇的官能度为2-4，数均分子量为200-3500，粘度为500-2000mPa·S。本专利技术中，所述硅铝材料可以为各类天然铝硅酸盐矿物以及各种铝硅酸盐工业副产品或废渣，优选情况下，所述硅铝材料为矿渣、煤渣、粉煤灰、火山灰和偏高岭土中的至少一种。优选地，所述硅铝材料的粒径D50<30μm，进一步优选<20μm，更进一步优选<13μm。本专利技术中，本领域技术人员应该理解的是，所述A组分、所述B组分和所述C组分各自独立包装。在使用之前，将所述A组分、所述B组分和所述C组分按一定的顺序进行混合，从而制备得到本专利技术所述的复合材料。第二方面，本专利技术提供了本专利技术所述复合材料的制备方法，该方法包括：(1)将A组分和C组分混合，形成凝胶材料预聚体；(2)将步骤(1)得到的凝胶材料预聚体与B组分进行混合、固化。本专利技术中，优选情况下，步骤(1)中，所述混合的条件包括：时间为0.1-96h，进一步优选为0.5-5h。本专利技术中，优选情况下，步骤(2)中，所述混合的条件包括：时间为0.1-30min，进一步优选为0.2-3min。另一方面，本领域技术人员应该理解的是，本专利技术提供了所述复合材料制得的产品，其兼具高抗压强度和低的最高反应温度。实施例以下将通过实施例对本专利技术进行详细描述，但并不因此限制本专利技术。以下实施例和对比例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料，其特征在于，该复合材料包括A组分、B组分和C组分，A组分、B组分和C组分的重量比为1：0.7‑0.95：0.0001‑0.4，其中，A组分含有碱性溶液和催化剂，以A组分的重量为基准，所述碱性溶液的含量为80‑99.2重量％，所述催化剂的含量为0.8‑20重量％；B组分含有多异氰酸酯预聚体和增溶剂，以B组分的重量为基准，所述多异氰酸酯预聚体的含量为80‑99重量％，所述增溶剂的含量为1‑20重量％；C组分含有硅铝材料。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料，其特征在于，该复合材料包括A组分、B组分和C组分，A组分、B组分和C组分的重量比为1：0.7-0.95：0.0001-0.4，其中，A组分含有碱性溶液和催化剂，以A组分的重量为基准，所述碱性溶液的含量为80-99.2重量％，所述催化剂的含量为0.8-20重量％；B组分含有多异氰酸酯预聚体和增溶剂，以B组分的重量为基准，所述多异氰酸酯预聚体的含量为80-99重量％，所述增溶剂的含量为1-20重量％；C组分含有硅铝材料。2.根据权利要求1所述的复合材料，其中，A组分、B组分和C组分的重量比为1：0.75-0.85：0.01-0.25。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其中，A组分中，以A组分的重量为基准，所述碱性溶液的含量为90-99重量％，所述催化剂的含量为1-10重量％。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的复合材料，其中，A组分中，所述碱性溶液为硅酸钠水溶液、硅酸钾水溶液、氢氧化钠水溶液和氢氧化钾水溶液中的至少一种；和/或A组分中，所述催化剂为三亚乙基二胺、N,N-二甲基环己胺、N,N-二甲基氨乙基乙二醇、五甲基二亚乙基三胺、二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、异辛酸钾和油酸钾中的至少一种；优选地，所述碱性溶液的浓度为30-60重量％，进一步优选为40-55重量％。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的复合材料，其中，B组分中，以B组分的重量为基准，所述多异氰酸酯预聚体的含量为90-95重量％，所述增溶剂的含量为5-10重量％。6.根据权利要求1-5中任意一项所述的复合材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张栋，卓锦德，董阳，文成玉，赖世燿，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11