一种聚氨酯注浆加固材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种聚氨酯注浆加固材料及其制备方法，在不影响原有聚氨酯注浆加固材料性能的基础上，显著降低聚氨酯加固材料固化过程的反应温度，本发明专利技术提供的一种聚氨酯注浆加固材料中添加了恒温添加剂，恒温添加剂具有自吸热、高储能和高导热的特性，可以在聚氨酯固化放热时吸收大量的热，降低反应蓄热；本发明专利技术提供一种聚氨酯注浆加固材料的制备方法简单，安全环保，易于实现工业化，具有广阔的发展前景。

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯注浆加固材料及其制备方法
本专利技术属于注浆加固
，具体涉及一种聚氨酯注浆加固材料及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯注浆加固材料因其良好的力学性能、固化时间、耐候性和可调节的粘度，而被广泛用于煤岩体加固中。但聚氨酯固化过程放热，不加以控制的话容易产生热量积聚，导致局部升温迅速，尤其是在煤矿井下特殊环境中，极易引发安全事故。针对现有聚氨酯注浆材料在使用过程中由于放热多，蓄热快导致的自燃、烧芯等频频引发的安全事故。正在修改的新行业标准AQ1089—2011对有机类加固材料提出了新的要求：最高反应温度低于100℃，且压缩强度不低于40MPa。因此，亟需开发一种低蓄热的聚氨酯注浆加固材料，在降低材料最高反应温度的同时确保材料强度性能。相变材料在环境与自身存在温差时，可以吸收/放出热量，且材料的温度几乎保持不变，在航天、建筑、服装、制冷设备等领域具有广泛应用。有机相变材料是其中的一种，具有固体成型好、不易发生相分离及过冷现象、腐蚀性较小、性能稳定等优点。但有机材料还存在导热性低，发生相变时易泄露等问题，将其与碳材料复合，可以弥补不足，得到性能更好、更适合于应用的相变储能材料。利用相变材料和碳材料的特性，将两种材料复合，并作为恒温添加剂引入聚氨酯加固材料中，为降低其反应蓄热提供了新思路。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种聚氨酯注浆加固材料及其制备方法；旨在不影响原有聚氨酯注浆加固材料性能的基础上，能显著降低聚氨酯加固材料固化过程的反应温度，从而避免局部过热导致火灾的发生。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种聚氨酯注浆加固材料，由A组分和B组分组成，其中，所述A组分包括以下以重量份数的物质：所述B组分包括以下以重量份数的物质：多异氰酸酯40-80份稀释剂5-20份进一步的，所述恒温添加剂包括有机相变储能材料以重量份数计60～80份和导热碳材料以重量份数计20-40份，将所述有机相变储能材料和所述导热碳材料混合研磨，冷却至室温后即可得到恒温添加剂。进一步的，所述有机相变储能材料为氯化聚乙烯，聚乙烯醇，聚乙二醇，石蜡，硬脂酸，硬脂酸丁酯，棕榈酸，单棕榈酸甘油酯中至少一种；所述导热碳材料为炭黑、石墨烯、碳纳米管中至少一种；进一步的，所述研磨时间为0.5h～2h。进一步的，所述聚合物多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇中至少一种；所述阻燃剂包括三(2-氯乙基)磷酸酯，三(氯异丙基)磷酸酯，三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯，甲基膦酸二甲酯，磷酸三苯酯中至少一种；所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、磷酸三丁酯、氯化石蜡中至少一种。进一步的，所述催化剂为胺类和有机锡复配催化剂，其中，胺类催化剂为三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、N-甲基哌嗪、N,N-2甲基哌嗪、三乙醇胺、吡啶，N,N’-二甲基吡啶中至少一种，所述有机锡催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二(十二烷基硫)二丁基锡中的至少一种。进一步的，所述泡沫稳定剂为改性硅油；所述多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯。本专利技术还提供一种聚氨酯注浆加固材料的制备方法，具体步骤如下：S1：A组分的制备：将聚合物多元醇加入反应釜中，升温，在真空条件下脱水后，降温，再依次加入恒温添加剂、阻燃剂、催化剂和泡沫稳定剂搅拌均匀，即可得到A组分。S2：B组分的制备：将多异氰酸酯和稀释剂加入反应釜中，充分混合后即可得到B组分。S3：将A、B组分按体积比1：1混合均匀，即可得到聚氨酯注浆加固材料。进一步的，步骤S1中，反应釜中的温度为100℃-120℃、真空度≤0.1Mpa，持续搅拌2h-4h，搅拌完成后脱水至水分含量＜0.05wt％；步骤S1中，加入恒温添加剂、阻燃剂、催化剂和泡沫稳定剂后持续搅拌0.5-4h。进一步的，使用时，将A、B组分混合后，迅速注入需要加固的部位，聚氨酯注浆加固材料即可迅速凝胶固化，起到加固的作用。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术得到的低温聚氨酯注浆加固材料反应放热少，最高反应温度低，通过恒温添加剂的使用，达到了降低煤矿加固用聚氨酯材料反应温度的目的，从而避免局部过热导致火灾发生的问题。本专利技术中制备的恒温添加剂，由有机相变材料和碳材料组成，其中，有机相变材料可以在体系温度达到相变温度时发生固-液相转变，吸收热量而温度几乎不变；碳材料则一方面作为有机相变储能材料的载体，另一方面提供了高的导热特性，改善相变材料热传导性差的缺点。两者结合，使得该恒温添加剂具有自吸热、高储能和高导热的特性。将该恒温添加剂加入聚氨酯注浆材料中，可以在聚氨酯固化放热时吸收热量，降低温度，而在体系温度降低至相变温度以下时再缓慢放出热量，从而避免聚氨酯固化反应快，放热集中导致温度急剧上升；另一方面，恒温添加剂具有良好的热传导性，可以改善聚氨酯材料导热性能差的缺点，从而将固化反应产生的热量快速导出，避免局部热量聚集产生热失控，引发安全问题。具体实施方式下面结合具体实施例的方式对本专利技术进行进一步解释说明，值得注意的是，实施例只是为了更清楚直观的阐述该专利技术，并不因此将本专利技术限制在所述的实施例范围之中。以下实施例中各组分均以重量份数计。实施例1恒温添加剂的制备：称取80份石蜡和20份石墨烯置于研钵中，充分研磨2h，冷却至室温后即得到。A组分的制备：将40份聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物加入反应釜中，在100℃，真空度0.1MPa下持续搅拌2h，脱水至水分含量＜0.05wt％，降温至室温后，在搅拌状态下依次加入10份上述制备的恒温添加剂，5份阻燃剂甲基膦酸二甲酯，0.5份二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺和N,N-2甲基哌嗪复配催化剂和0.5份改性硅油，搅拌0.5h后即得到A组分。B组分的制备：将40份多亚甲基多苯基多异氰酸酯和5份邻苯二甲酸二丁酯在搅拌状态下加入反应釜中，充分混合后即可得到B组分。将A、B组分按体积比1：1混合均匀，倒入直径5cm，高10cm模具中，用热电偶测量其温度，最高反应温度96.7℃。根据GB/t2567-2008对材料的压缩性能进行了测试，压缩强度42.3MPa。实施例2恒温添加剂的制备：称取70份硬脂酸丁酯和单棕榈酸甘油酯的混合物和30份炭黑和石墨烯的混合物置于研钵中，充分研磨1.5h，冷却至室温后即可得到。A组分的制备：将60份聚酯多元醇加入反应釜中，在110℃，真空度0.1MPa下持续搅拌4h，脱水至水分含量＜0.05wt％，降温至室温后，在搅拌状态下依次加入20份上述制备的恒温添加剂、20份三(氯异丙基)磷酸酯，3份辛酸亚锡和N-甲基哌嗪的复配催化剂和3份改性硅油，再加入0.5份泡沫稳定剂改性硅油，搅拌0.5h，即可得到A组分。B组分的制备：在反应釜中分别加入60份多亚甲基多苯基多异氰酸酯和10份邻苯二甲酸二辛酯和邻苯二甲酸二异壬酯混合稀释剂，充分混合后即可得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚氨酯注浆加固材料，其特征在于，由A组分和B组分组成，其中，所述A组分包括以下以重量份数的物质：/n

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯注浆加固材料，其特征在于，由A组分和B组分组成，其中，所述A组分包括以下以重量份数的物质：



所述B组分包括以下以重量份数的物质：
多异氰酸酯40-80份
稀释剂5-20份。


2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯注浆加固材料，其特征在于，所述恒温添加剂包括有机相变储能材料以重量份数计60～80份和导热碳材料以重量份数计20-40份，将所述有机相变储能材料和所述导热碳材料混合研磨，冷却至室温后即可得到恒温添加剂。


3.根据权利要求2所述的一种聚氨酯注浆加固材料，其特征在于，所述有机相变储能材料为氯化聚乙烯，聚乙烯醇，聚乙二醇，石蜡，硬脂酸，硬脂酸丁酯，棕榈酸，单棕榈酸甘油酯中至少一种；所述导热碳材料为炭黑、石墨烯、碳纳米管中至少一种。


4.根据权利要求2所述的一种聚氨酯注浆加固材料，其特征在于，所述研磨时间为0.5h～2h。


5.根据权利要求1所述的一种聚氨酯注浆加固材料，其特征在于，所述聚合物多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇中至少一种；所述阻燃剂包括三(2-氯乙基)磷酸酯，三(氯异丙基)磷酸酯，三(1,3-二氯-2-丙基)磷酸酯，甲基膦酸二甲酯，磷酸三苯酯中至少一种；所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、磷酸三丁酯、氯化石蜡中至少一种。


6.根据权利要求1所述的一种聚氨酯注浆加固材料，其特征在于，所述催化剂为胺类和...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国和，耿耀强，张音，安秀煜，李建军，李贤良，
申请(专利权)人：陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61