环氧树脂改性聚氨酯加固材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于矿用加固材料技术领域，具体涉及一种环氧树脂改性聚氨酯加固材料及其制备方法，所述材料包括A组分和B组分，其中A组分包括聚醚多元醇、异氰酸酯A、环氧树脂、催化剂、阻燃剂和稀释剂；B组分包括异氰酸酯B、阻燃剂、增塑剂和抗静电剂。本发明专利技术制备的环氧树脂改性聚氨酯加固材料，通过在异氰酸酯结构中引入双酚A型环氧树脂基团，提高了产品的粘结强度、刚性强度和高温稳定性，同时保留了聚氨酯材料本身的韧性、耐磨性、可塑性和固化时间可控等特点，作为矿用加固材料，可以有效提高产品的安全使用效果。用效果。

【技术实现步骤摘要】
环氧树脂改性聚氨酯加固材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于矿用加固材料
，具体涉及一种环氧树脂改性聚氨酯加固材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国矿产资源品种多、储量大，但由于自然地质环境、分布情况、及技术条件等多种因素的影响，不同地区的不同矿产品资源在开采过程中需要面对不同程度的困难，包括塌方、冒顶、渗水、有毒有害可燃气体聚集等，为确保矿产品安全生产工作顺利进行，保证生产人员人身财产安全，国家和行业先后出台多项相关管理办法及规程，同时对矿山安全防护用品不断提出更高的要求，进一步规范行业标准，进而催生出种类繁多的矿用安全防护材料，其中用于加固破碎煤岩体的反应型高分子材料因其流动性好、固化时间短、力学性能优良、施工简便等优点，已在矿山开采领域应用多年。
[0003]在众多反应型高分子材料中，聚氨酯类在近些年发展的尤为迅速，但因聚氨酯材料本身的特性，导致其在具有诸多优点的同时，也存在一些不可避免的不足，这其中包括热稳定性较差，高温环境下各项力学性能均不同程度下降，粘结性能较其他树脂类材料略有不足，刚性强度不够，受到一定压力后形变较大等。因反应型高分子材料在井下注浆过程中必然会产生一定的反应热，在温度升高的过程中，如果材料的高温稳定性及刚性强度不足，很可能无法达到预期的加固效果，因此如何能改善聚氨酯类加固材料的这些不足，进一步提高产品的安全性能，是满足矿山安全生产的必然要求，也是本行业一直探索与研究的方向。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：一是聚氨酯类加固材料的热稳定性较差，在注浆过程中由于反应放热可能导致固化物的各项性能下降；二是聚氨酯类加固材料的粘结强度不足，对于破碎严重的煤岩体加固效果不够理想；三是聚氨酯类加固材料的刚性强度不够，在连续性压力下形变大，支撑效果相应降低。为解决上述问题，提供了一种环氧树脂改性聚氨酯加固材料及其制备方法，通过在异氰酸酯结构中引入双酚A型环氧树脂基团，进而提高了产品的粘结强度、抗压强度和高温稳定性。
[0005]本专利技术环氧树脂改性聚氨酯加固材料，包括A组分和B组分，其中：以重量份数计，A组分包括聚醚多元醇40～50份、异氰酸酯A5～10份、环氧树脂15～20份、催化剂0.2～0.5份、阻燃剂10～20份和稀释剂10～20份；以重量份数计，B组分包括异氰酸酯B 60～75份、阻燃剂20～30份、增塑剂5～15份和抗静电剂0.1～0.3份。
[0006]其中：
[0007]所述的聚醚多元醇为以甘油为起始剂，相对分子质量为300～500，羟值为300～500mgKO H/g的聚醚多元醇；选自山东蓝星东大有限公司的DV
‑
125、MN500、MN700中的一种或多种，优选DV
‑
125。
[0008]所述的异氰酸酯A为TDI或MDI
‑
50中的一种，优选MDI
‑
50。
[0009]所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E
‑
51或E
‑
44中的一种，选自南通星辰合成材料有限公司的E
‑
44、E
‑
51环氧树脂，优选E
‑
44。双酚A型环氧树脂主链上存在大量的苯环，可赋予材料良好的刚性和热稳定性，具有反应活性的羟基和环氧基提高了材料的内聚力和粘结性能，其中羟基与异氰酸根反应生成氨基甲酸酯，环氧基与异氰酸根反应生成恶唑烷酮，形成空间立体网状交联结构，将环氧树脂中的刚性结构引入到聚氨酯结构中，其中R为异氰酸酯主链、R＇为聚醚多元醇主链、R"为双酚A型环氧树脂主链。在温度较低的环境中，环氧树脂中的环氧基和羟基与异氰酸酯反应程度很慢，因此在预聚过程中通常适当提高反应体系温度，加快反应速度，但过高的温度容易引起局部爆聚，形成不容固化物，因此预聚过程需严格控制反应温度。
[0010]双酚A型环氧树脂的结构式：
[0011][0012]羟基与异氰酸根反应生成氨基甲酸酯的反应路线：
[0013]R
‑
NCO+R
’‑
OH
→
RNHCOOR
’
。
[0014]异氰酸酯与环氧基反应生成恶唑烷酮的反应路线：
[0015][0016]将环氧树脂中的刚性结构引入到聚氨酯的反应路线：
[0017][0018]所述的稀释剂为碳酸丙烯酯、邻苯二甲酸二甲酯、磷酸三甲酯或磷酸三乙酯中的一种或多种，优选磷酸三乙酯。
[0019]所述的异氰酸酯B为聚合MDI，
‑
NCO含量为30.5～32.0％，选自万华化学集团股份有限公司的PM
‑
200。
[0020]所述的阻燃剂为TCEP、TCPP或DMMP中的一种或多种，优选TCPP。
[0021]所述的增塑剂为DBP、DOP或DINP中的一种或多种，优选DINP。
[0022]本专利技术所述的环氧树脂改性聚氨酯加固材料的制备方法，包括以下步骤：
[0023](1)A组分的制备：
[0024]室温下用氮气置换预聚釜A三次，投入配方量的双酚A型环氧树脂，利用真空泵将预聚釜A内压力抽至
‑
0.08～
‑
0.1MPa，升温并开启搅拌，将配方量的异氰酸酯A灌入带有液位计的密封储罐中，利用预聚釜A中的负压，分3～5次吸入密封储罐中的异氰酸酯A，预聚釜A温度达到80℃以前投入所有配方量的异氰酸酯A。然后升温至100～150℃，反应3～5h，从预聚釜取样口取样，测得釜内异氰酸根含量达到设计值后降温至60～90℃，开启泄压阀，使釜内压力达到大气压力。然后根据配方量依次投入稀释剂、阻燃剂，继续降温至室温，投入配方量的聚醚多元醇和催化剂，搅拌均匀后得产品A组分；
[0025](2)B组分的制备：
[0026]根据配方量将异氰酸酯B、阻燃剂、增塑剂、抗静电剂投入混合釜B中，搅拌均匀后得到产品B组分；
[0027](3)使用时，将A组分和B组分通过气动双液型注浆泵按照体积比1:1混合即可完成注浆。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0029]1、本专利技术选用双酚A型环氧树脂与异氰酸酯通过环氧基、羟基发生预聚反应，将环氧树脂中的刚性苯环结构引入聚氨酯结构中，提高聚氨酯类加固材料的热稳定性和刚性强度，确保反应后的固化物即使在注浆过程中大量放热的情况下，依然具有较好的稳定性和各项力学性能。
[0030]2、本专利技术中引入双酚A型环氧树脂，体系中的环氧基和羟基进一步提高了固化物产品的粘结强度。
[0031]3、本专利技术中由于双酚A型环氧树脂主链上含有大量的刚性苯环，使材料固化物在持续压力作用下依然可以保持较小的形变，且不脆裂，可以更好的承受地质变化或现场施工过程中产生的各类冲击。
[0032]4、本专利技术制备的环氧树脂改性聚氨酯加固材料，通过在异氰酸酯结构中引入双酚A型环氧树脂基团，提高了产品的粘结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂改性聚氨酯加固材料，其特征在于：包括A组分和B组分，其中：A组分包括聚醚多元醇、异氰酸酯A、环氧树脂、催化剂、阻燃剂和稀释剂；B组分包括异氰酸酯B、阻燃剂、增塑剂和抗静电剂。2.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯加固材料，其特征在于：以重量份数计，A组分为：以重量份数计，B组分为：3.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯加固材料，其特征在于：所述的聚醚多元醇为以甘油为起始剂，相对分子质量为300～500，羟值为300～500mgKOH/g的聚醚多元醇。4.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯加固材料，其特征在于：所述的异氰酸酯A为TDI或MDI
‑
50中的一种。5.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯加固材料，其特征在于：所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E
‑
51或E
‑
44中的一种。6.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯加固材料，其特征在于：所述的稀释剂为碳酸丙烯酯、邻苯二甲酸二甲酯、磷酸三甲酯或磷酸三乙酯中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯加固材料，其特征在于：所述的异氰酸酯B为...

【专利技术属性】
技术研发人员：高祥，由明，尚伟，孟泽，吕晓东，
申请(专利权)人：山东润义金新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：