一种液态缓凝封孔材料及其制备方法技术

一种液态缓凝封孔材料及其制备方法，该液态缓凝封孔材料的原料按质量份数配比包括聚醚多元醇8～24份、催化剂0.01～0.35份、阻燃剂TCPP12～13份、稳定剂硅油0.2～0.3份、异氰酸酯10～41份，以及助剂0

【技术实现步骤摘要】
一种液态缓凝封孔材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及煤矿瓦斯抽采钻孔封孔材料
，具体涉及一种液态缓凝封孔材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国煤炭储量丰富，高瓦斯矿井占比高，煤层伴生瓦斯资源量大，煤层高瓦斯含量严重制约矿井的安全高效生产，而瓦斯抽采是降低煤层瓦斯含量有效的技术手段之一。目前我国大多数矿井煤层瓦斯钻孔抽采效率不高，其主要原因是由于抽采钻孔封孔质量不佳，导致抽采钻孔漏气引起，而影响封孔质量的一个重要因素是封孔材料。
[0003]目前，煤矿井下常用的封孔材料如水泥砂浆、聚氨酯、新型水性聚氨酯封孔材料等都有其局限性，如水泥砂浆价格便宜，操作简单，凝固后强度高，但渗透性不强，凝固后形成独立的部分，收缩会产生新的裂隙；聚氨酯具有制备简单、膨胀性能好等优点，但放热温度的升高，造成泡孔增大，强度降低，材料自身的抗压能力差，与钻孔壁煤体的胶结能力弱，对钻孔没有足够的支护作用，从而影响钻孔稳定性，导致封孔段钻孔孔周产生漏气；新型水性聚氨酯封孔材料，具有流动性稳定、凝结时间长，强度大等特点，如中国专利 [CN110256020A]公开了一种结合水泥基(无机)与聚氨酯材料(有机)的新型水性聚氨酯封孔材料，但存在制备过程复杂，材料膨胀性高，凝固时间不可控等问题，当该新型水性聚氨酯封孔材料充填到裂隙边界后，高膨胀性将导致裂隙的再发育，从而形成新的漏气通道，极易造成煤矿瓦斯抽采钻孔的孔周密封失效。
[0004]因此，有必要对煤矿瓦斯抽采钻孔封孔材料作进一步的改进，以提高其在封孔中的各项性能。<br/>
技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供了一种液态缓凝封孔材料及其制备方法，以解决现有技术的封孔材料制备过程复杂、密封性差、膨胀性高、凝固时间不可控等技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种液态缓凝封孔材料的制备方法，所述液态缓凝封孔材料的原料按质量份数配比包括聚醚多元醇8～24份、催化剂0.01～0.35份、阻燃剂 TCPP12～13份、稳定剂硅油0.2～0.3份、异氰酸酯10～41份，以及助剂0
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10份；
[0007]将上述质量份数的聚醚多元醇、催化剂、阻燃剂、稳定剂硅油和异氰酸酯混合均匀，得到初始的液态缓凝封孔材料；
[0008]当原料中包含有助剂时，该助剂添加到初始的液态缓凝封孔材料中并混合均匀，得到性能改善的液态缓凝封孔材料。
[0009]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述聚醚多元醇为聚醚305和聚醚204中的一种或两种。
[0010]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述催化剂为有机锡催化剂、异辛酸钾催化剂中的一种或两种。
[0011]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯、2,4
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甲苯二异氰酸酯中的一种或几种。
[0012]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述助剂为润滑剂石蜡、干燥剂三甘醇、缓凝剂柠檬酸、增塑剂DBP中的一种或几种。
[0013]作为本专利技术的进一步优选技术方案，按液态缓凝封孔材料中各原料的质量份数配比，润滑剂石蜡为2～2.6份，干燥剂三甘醇为0.3～0.5份，缓凝剂柠檬酸为0.1～1份，增塑剂DBP 为2～5份。
[0014]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述助剂在聚醚多元醇、催化剂、阻燃剂TCPP、稳定剂硅油和异氰酸酯混合并反应1
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5min后，且温度在40～60℃时加入到初始的液态缓凝封孔材料中。
[0015]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述助剂为多种时，不同助剂按预设的时间间隔依次加入到初始的液态缓凝封孔材料中。
[0016]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述预设的间隔时间为0.5
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3min。
[0017]根据本专利技术的另一方面，本专利技术还提供了一种液态缓凝封孔材料，该液态缓凝封孔材料由上述任一项所述的液态缓凝封孔材料的制备方法制备得到
[0018]本专利技术的液态缓凝封孔材料及其制备方法，通过采用上述技术方案，可以达到如下有益效果：
[0019]1)不需采用加热设备和高温设备，即大大降低了制备成本；而且由于反应温度较低，节约了能耗，降低了有毒物质的挥发，所以本专利技术具有生产安全，不污染环境，生产成本低等有益效果；
[0020]2)本专利技术通过调整异氰酸酯、聚醚多元醇、催化剂种类及含量，可控制放热温度在40～60℃甚至更低，而专利[CN110256020A]放热温度在70～110℃，两者相比较，本专利技术的放热温度要更低些，放热温度的降低可减小煤矿井下瓦斯燃烧爆炸的可能性，保证煤矿井下施工的安全；
[0021]3)本专利技术可通过添加干燥剂三甘醇、润滑剂石蜡，来调节制备的液态缓凝封孔材料的粘度，保持在600～900mp.s，而专利[CN110256020A]所制备材料粘度在900～1000mp.s，两者相比较，本专利技术的表观粘度较低，流动性较好，较好弥补了受煤矿井下煤岩体采动应力场的影响、钻孔孔周可能产生大量动态变化的微小裂隙，现有封孔材料不能较好随动态裂隙变化的缺陷；
[0022]3)本专利技术可通过添加缓凝剂柠檬酸，来调节制备的液态缓凝封孔材料的凝固时间，凝固时间大于3h，而专利[CN110256020A]所制备材料30s即凝固，两者相比较，本专利技术的凝固时间较长，封孔浆液能直达裂隙圈范围，或渗透到裂隙尖端，并与煤体亲和，形成一体的固结体，减少受采动影响，及沿裂隙发育新的漏气通道的可能性；
[0023]4)本专利技术通过调整异氰酸酯、催化剂种类及含量可抑制新型液态缓凝封孔材料膨胀程度，膨胀倍数小于1，而专利[CN110256020A]所制备材料发泡率在600％左右，两者相比较，现有技术的膨胀倍数要高于本专利技术，膨胀倍数的降低可减小封孔段孔周裂隙的撑开几率，避免造成微小裂隙的二次破坏，减少漏气通道，有效提高煤矿瓦斯抽放钻孔抽采瓦斯的浓度、流量等参数；
[0024]5)本专利技术通过添加增塑剂，可调整制备的液态缓凝封孔材料的抗压强度，最高可
2,4
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甲苯二异氰酸酯(TDI)11份。
[0040]具体制备方法为：首先将聚醚305、阻燃剂TCPP、稳定剂硅油、有机锡按比例进行高精度计量混合以得到混合料；再在混合料中加入2,4
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甲苯二异氰酸酯继续混合均匀，即得到液态缓凝封孔材料。
[0041]实施例2：
[0042]本实施例制备的一种用于煤矿井下的液态缓凝封孔材料，由以下重量份数的组分制成：聚醚204 9份，阻燃剂TCPP 12.5份，稳定剂硅油0.25份，催化剂为异辛酸钾0.02份，二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)41份。
[0043]具体制备方法为：将聚醚204、阻燃剂TCPP、稳定剂硅油、异辛酸钾按比例进行高精度计量混合以得到混合料；在混合料中加入二苯甲烷二异氰酸酯继续混合均匀，即得到液态缓凝封孔材料。
[0044]实施例3：
[0045]本实施例制备的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液态缓凝封孔材料的制备方法，其特征在于，所述液态缓凝封孔材料的原料按质量份数配比包括聚醚多元醇8～24份、催化剂0.01～0.35份、阻燃剂TCPP12～13份、稳定剂硅油0.2～0.3份、异氰酸酯10～41份，以及助剂0
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10份；将上述质量份数的聚醚多元醇、催化剂、阻燃剂、稳定剂硅油和异氰酸酯混合均匀，得到初始的液态缓凝封孔材料；当原料中包含有助剂时，该助剂添加到初始的液态缓凝封孔材料中并混合均匀，得到性能改善的液态缓凝封孔材料。2.根据权利要求1所述的液态缓凝封孔材料的制备方法，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚醚305和聚醚204中的一种或两种。3.根据权利要求1所述的液态缓凝封孔材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂为有机锡催化剂、异辛酸钾催化剂中的一种或两种。4.根据权利要求1所述的液态缓凝封孔材料的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯、2,4
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甲苯二异氰酸酯中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的液态缓凝封孔材料的制备方法，其特征在于，所述助剂为润滑剂石蜡、干燥剂三甘醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘红宇，杜冠祎，王军燕，张天军，宋爽，王康，贺绥男，张磊，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：