一种矿用密闭防灭火复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料技术领域，具体涉及一种矿用密闭防灭火复合材料及其制备方法。以聚醋酸乙烯乳液、聚丙烯酸酯乳液、聚氯丁二烯乳液等为基料，硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、碳酸钙、达到饱和的高吸水性树脂等粉料作为添加剂，制备出的复合材料，具有良好的柔韧性、回弹性、阻燃性、抗静电性。由于达到饱和的高吸水性树脂的存在，使材料具有较高的含水量，既起到矿用密闭的特性，又具有防灭火的功能。它可以弥补水泥浆密闭易开裂以及聚氨酯喷涂密闭材料反应温度高，安全性低等缺陷。该复合材料原料易得，配制方式简便，施工方法简单，可以代替原有的密闭材料，起到良好的矿用密闭及防灭火效果。

A kind of composite material for mine airtight fire prevention and extinguishing and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种矿用密闭防灭火复合材料及其制备方法
本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种矿用密闭防灭火复合材料及其制备方法。
技术介绍
煤矿的新巷道的掘进过程中，由于岩石收到机器设备的挤压以及破坏或者风化，比较容易发生落石伤人的事件。另外，岩石以及煤体的缝隙中存在大量的一氧化碳以及瓦斯气体，这些气体的泄露会对井下施工的工人造成较大的生命威胁。因此巷道表面会进行密闭处理，一是为了防止落石，造成人员受伤的状况；二是为了防止瓦斯以及一氧化碳的泄露，威胁工人生命安全。传统的密闭方法为水泥浆喷涂以及酚醛树脂、脲醛树脂、聚氨酯的喷涂密闭。水泥浆喷涂密闭材料，施工难度大，施工环境差，井下污染严重，施工后密闭墙容易开裂，封堵瓦斯以及一氧化碳的能力差，需重复施工，工作效率低下。酚醛树脂的喷涂密闭材料中含有酸以及酚醛树脂，酸有较大的腐蚀性，酚醛树脂中残留甲醛对人身体健康也有较大威胁。并且酚醛树脂的脆性较高，抗变形性差。聚氨酯喷涂密闭材料，它是由组合聚醚多元醇和多异氰酸酯反应形成的聚氨酯材料。名称为《矿用聚氨酯一种矿用密闭防灭火复合材料及其制备方法》、公告号为CN102533089B、公告日期2014.05.07的中国专利公开了一种双组份聚氨酯一种矿用密闭防灭火复合材料，该材料作为井下快速密闭使用，具有较好的粘接性，和耐冲击性能。但是这种聚氨酯材料的反应温度太高，存在有毒有害气体，安全性能低、对人体危害较大、在抗变形性方面的表现也不是很优异。
技术实现思路
基于上述存在的问题，本专利技术提出一种具有优异的抗变形性，本质安全型，具有密闭及防灭火功能的矿用密闭防灭火复合材料。本专利技术的另一专利技术目的是提供矿用密闭防灭火复合材料的制备方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种矿用密闭防灭火复合材料，由以质量含量计算的A、B、C组分组成，其中：A组分：硅酸盐类水泥15～35份，铝酸盐类水泥25～45份，重质碳酸钙5～10份，高岭土5～10份，石英砂5～10份，矿渣粉0～5份，阻燃剂3～5份，可分散乳胶粉1～3份，纤维素醚0～1份，减水剂1～3份，聚合物纤维0.05～0.1份，水泥固化剂0～1份；B组分：聚醋酸乙烯乳液40～70份，聚丙烯酸酯乳液20～40份，苯丙乳液0～5份，聚氯丁二烯乳液5～10份，稀释剂0～5份；C组分：饱和高吸水性树脂30～50份。优选方式，所述A组分中的阻燃剂为三氧化二锑粉料阻燃剂，减水剂为聚羧酸类减水剂，水泥固化剂为硫酸钙或者无水硫酸钠，纤维素醚为纤维素醚-450，石英砂为80目的石英砂，重质碳酸钙为80目的重质碳酸钙。优选方式，所述B组分中的稀释剂为质量比为40％的浓度为98％的乙二醇与60％的浓度为95％的乙醇的混合溶液。优选方式，所述聚醋酸乙烯乳液、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、聚氯丁二烯乳液均为固含量为50％-55％的阴离子型乳液。所述矿用密闭防灭火复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1)、将A组分的硅酸盐类水泥15～35份，铝酸盐类水泥25～45份，重质碳酸钙5～10份，高岭土5～10份，石英砂5～10份，矿渣粉0～5份，阻燃剂3～5份，可分散乳胶粉1～3份，纤维素醚0～1份，减水剂1～3份，加入搅拌桶中，开启搅拌，在转速为60r/min的状态下，边搅拌边加入聚合物纤维0.05～0.1份，水泥固化剂0～1份后，再继续搅拌20～30分钟，得到A组分混合物料备用；步骤2)、先将B组分中的聚醋酸乙烯乳液40～70份、稀释剂0～5份加入至搅拌桶内，在转速为200～300r/min的状态下，边搅拌边加入聚丙烯酸酯乳液20～40份，苯丙乳液0～5份以及聚氯丁二烯乳液5～10份，再继续搅拌20～30分钟，即得B组分混合物料备用；步骤3)、C组分饱和高吸水性树脂的制备:取粒径小于80μm的吸水倍率为500～800倍的吸水树脂1～5g，在其中添加500～800ml蒸馏水，使树脂达到饱和凝胶状态，即得到C组分备用；步骤4)、将步骤2)得到的B组分加入至混合桶中，开启搅拌泵的泵头，在搅拌的状态下缓慢加入步聚1)得到的A组分混合物料，搅拌均匀后再加入步骤3)得到的C组分，在搅拌转速为1000-1200r/min条件下，将混合物再搅拌10分钟，使混合物具有较好的触变性，达到挂壁流动状态时，即为制得矿用密闭防灭火复合材料。本专利技术以乳液为基础材料，再通过添加各种粉料进行复合，制备成具有特殊性能的矿用密闭防灭火复合材料。与现在技术相比，具有以下优点：(1)以乳液为基础，降低了原有高分子密闭材料的反应温度，最高成型温度为30-40℃。(2)相较于传统的水泥浆喷涂密闭材料，所得复合材料抗形变性较强，具有良好的粘结性和断裂伸长率，可满足煤岩体位移形变后的密闭需求，所得复合材料不会开裂，密闭性能优越。(3)所得复合材料中加入的达到饱和的高吸水性树脂，确保了材料具有较高的含水量，起到阻燃、防灭火的目的，并具有良好的抗静电性能。因此该方法所制备的一种矿用密闭防灭火复合材料为一种新型的本质安全型的矿用材料。具体实施方式实施例1本实施例所述一种矿用密闭防灭火复合材料，由以质量含量计算的A、B、C组分组成，其中：A组分：硅酸盐类水泥15g，铝酸盐类水泥25g，重质碳酸钙5g，高岭土5g，石英砂5g，矿渣粉1g，阻燃剂3g，可分散乳胶粉1g，纤维素醚0.5g，减水剂1g，聚合物纤维0.05g，水泥固化剂0.5g；B组分：聚醋酸乙烯乳液40g，聚丙烯酸酯乳液20g，苯丙乳液1g，聚氯丁二烯乳液5g，稀释剂1g；C组分：饱和高吸水性树脂30g。所述A组分中的阻燃剂为三氧化二锑粉料阻燃剂，减水剂为聚羧酸类减水剂，水泥固化剂为硫酸钙，纤维素醚为纤维素醚-450，石英砂为80目的石英砂，重质碳酸钙为80目的重质碳酸钙。所述B组分中的稀释剂为质量比为40％的浓度为98％的乙二醇与60％的浓度为95％的乙醇的混合溶液。所述聚醋酸乙烯乳液、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、聚氯丁二烯乳液均为固含量为50％的阴离子型乳液。所述矿用密闭防灭火复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1)、将A组分的硅酸盐类水泥15g，铝酸盐类水泥25g，重质碳酸钙5g，高岭土5g，石英砂5g，矿渣粉1g，阻燃剂3g，可分散乳胶粉1g，纤维素醚0.5g，减水剂1g，加入搅拌桶中，开启搅拌，在转速为60r/min的状态下，边搅拌边加入聚合物纤维0.05g，水泥固化剂0.5g后，再继续搅拌20分钟，得到A组分混合物料备用；步骤2)、先将B组分中的聚醋酸乙烯乳液40g、稀释剂1g加入至搅拌桶内，在转速为200～300r/min的状态下，边搅拌边加入聚丙烯酸酯乳液20g，苯丙乳液1g，聚氯丁二烯乳液5g，再继续搅拌20分钟，即得B组分混合物料备用；步骤3)、C组分饱和高吸水性树脂的制备:取粒径小于80μm的吸水倍率为500～800倍的吸水树脂1～5g，在其中添加500～800ml蒸馏水，使树脂达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用密闭防灭火复合材料，其特征是：由以质量含量计算的A、B、C组分组成，其中：/nA组分：硅酸盐类水泥15～35份，铝酸盐类水泥25～45份，重质碳酸钙5～10份，高岭土5～10份，石英砂5～10份，矿渣粉0～5份，阻燃剂3～5份，可分散乳胶粉1～3份，纤维素醚0～1份，减水剂1～3份，聚合物纤维0.05～0.1份，水泥固化剂0～1份；/nB组分：聚醋酸乙烯乳液40～70份，聚丙烯酸酯乳液20～40份，苯丙乳液0～5份，聚氯丁二烯乳液5～10份，稀释剂0～5份；/nC组分：饱和高吸水性树脂30～50份。/n

【技术特征摘要】
1.一种矿用密闭防灭火复合材料，其特征是：由以质量含量计算的A、B、C组分组成，其中：
A组分：硅酸盐类水泥15～35份，铝酸盐类水泥25～45份，重质碳酸钙5～10份，高岭土5～10份，石英砂5～10份，矿渣粉0～5份，阻燃剂3～5份，可分散乳胶粉1～3份，纤维素醚0～1份，减水剂1～3份，聚合物纤维0.05～0.1份，水泥固化剂0～1份；
B组分：聚醋酸乙烯乳液40～70份，聚丙烯酸酯乳液20～40份，苯丙乳液0～5份，聚氯丁二烯乳液5～10份，稀释剂0～5份；
C组分：饱和高吸水性树脂30～50份。


2.根据权利要求1所述的一种矿用密闭防灭火复合材料，其特征是：所述A组分中的阻燃剂为三氧化二锑粉料阻燃剂，减水剂为聚羧酸类减水剂，水泥固化剂为硫酸钙或者无水硫酸钠，纤维素醚为纤维素醚-450，石英砂为80目的石英砂，重质碳酸钙为80目的重质碳酸钙。


3.根据权利要求1所述的一种矿用密闭防灭火复合材料，其特征是：所述B组分中的稀释剂为质量比为40％的浓度为98％的乙二醇与60％的浓度为95％的乙醇的混合溶液。


4.根据权利要求1所述的一种矿用密闭防灭火复合材料，其特征是：所述聚醋酸乙烯乳液、聚丙烯酸酯乳液、苯丙乳液、聚氯丁二烯乳液均为固含量为50％-55％的阴离子型乳液。


5.一种制备权利要求1至4任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建中，王涛，李万捷，
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