一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料及其制备方法技术

一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料及其制备方法，属于聚氨酯材料及其应用技术领域。本发明专利技术的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备，通过脂肪族胺类化合物与水杨酸反应，制备了一种双酚类化合物来替代传统的聚合物多元醇，从反应机理上降低了反应热的产生，同时材料的阻燃性能也得到有效提高。然后分别将所制备的双酚类化合物与聚醚多元醇、阻燃剂、增塑剂、催化剂，按照配方量称取并混合均匀即制成A组分；将异氰酸酯、阻燃剂按照配方量称取并混合均匀制成B组分。各组分协同作用，使得固结体在保持高闭孔率，高密封性的情况下，减少了反应的放热，降低了固结体芯部的温度，提高了其在煤矿中使用时的安全性。用时的安全性。用时的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料及其制备方法，属于聚氨酯材料及其应用


技术介绍

[0002]目前我国煤矿井下加固方法主要有水泥砂浆加固和聚氨酯发泡材料加固，水泥砂浆加固工艺采用分段密封，由于水泥极易形成气体通路，导致漏气严重，劳动强度大，预抽采时间长，从而降低了生产加工效率。聚氨酯发泡材料加固利用聚氨酯材料的自身发泡压力使材料渗入钻孔煤壁裂隙，形成闭孔材料，进而提高加固质量。聚氨酯材料具有用量小、劳动强度低、封孔效果较好等优点，使其在煤矿加固中得到广泛应用。
[0003]常规的聚氨酯加固注浆材料在固化过程中产生大量反应热，由于聚氨酯本身导热性能不佳，热量无法及时散去，使得固结体内部温度持续升高，极端情况下存在冒烟甚至着火的安全隐患。随着煤矿企业提高，对注浆材料的最高反应温度以及阻燃性能提出了更高的要求。
[0004]因此，一种能够降低反应热的产生、同时材料的阻燃性能也得到有效提高的煤矿加固用低放热聚氨酯材料及其制备方法迫切需要开发出来。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的的聚氨酯加固注浆材料在固化过程中产生大量反应热，存在安全隐患的缺陷，本专利技术通过脂肪族胺类化合物与水杨酸反应，制备了一种双酚类化合物来替代传统的聚合物多元醇，从反应机理上降低了反应热的产生，同时材料的阻燃性能也得到有效提高，大大提高了其在煤矿中使用时的安全性。本专利技术的第二个专利技术目的在于，针对改进后工艺中制备双酚类化合物步骤涉及的反应釜设备进行了改进，能够集混合、加热、保温、抽水及真空脱水功能于一体，尤其适用于本案所述双酚类化合物的制备方法，能够进一步提升生产效率。
[0006]为达到专利技术目的本专利技术采用的技术方案是：一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料，由体积比1:1的A组分和B组分混合均匀，反应固化后制得，其中，A组分由以下质量份数的原料组成：双酚类化合物
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30
‑
90份；聚醚多元醇
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10
‑
70份；阻燃剂
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10
‑
30份；增塑剂
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20份；催化剂
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0.3
‑
2份；B组分由以下质量份数的原料组成：异氰酸酯
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60
‑
80份；阻燃剂
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20
‑
40份。
[0007]优选的，所述的双酚类化合物为水杨酸与脂肪族胺类化合物反应制得，所述的脂肪族胺类化合物为丁二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种。
[0008]优选的，所述的聚醚多元醇为MN
‑
450、MN
‑
500、MN
‑
700、MN
‑
1000中的一种或几种。
[0009]优选的，所述的阻燃剂为TCEP、TCPP、TDCPP中的一种或几种。
[0010]优选的，所述的增塑剂为DOP、DBP、DMP中的一种或几种。
[0011]优选的，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡二丁基锡（T
‑
12）。
[0012]优选的，所述的阻燃剂为TCEP、TCPP、TDCPP中的一种或几种。
[0013]优选的，所述的异氰酸酯为万华化学PM200。
[0014]本专利技术的另一目的在于提供一种所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：A：制备双酚类化合物，将所制备的双酚类化合物与聚醚多元醇、阻燃剂、增塑剂、催化剂按照配方量称取并混合均匀即制成A组分；B：将异氰酸酯、阻燃剂按照配方量称取并混合均匀制成B组分；C：将A、B组分按照体积比1:1混合均匀反应固化后，即制得本专利技术所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料。
[0015]所述的制备双酚类化合物的方法包括以下步骤：S1：将配方量的脂肪族胺类化合物按照一定配比加入到反应釜中，在30
‑
50℃的温度环境中于100 rpm转速下搅拌，备用；S2：将配方量的水杨酸少量多次加入到反应釜中开始与步骤S1预制的脂肪族胺类化合物反应，水杨酸和脂肪族胺类化合物的摩尔比控制在1.7
‑
2之间；S3：待水杨酸添加完毕后开启真空泵并升温至60
‑
90℃，降低反应釜内的压力将产生的水抽出脱水，并保温反应，直至反应完全；S4：反应结束后继续真空脱水，直至取样化验水分含量＜0.2%合格后，即得所述的双酚类化合物。
[0016]其合成路线如下：（1）水杨酸与丁二胺反应：；（2）水杨酸与己二胺反应：；（3）水杨酸与二乙烯三胺反应：；
（4）水杨酸与三乙烯四胺反应：。
[0017]优选的，所述反应釜包括顶端通过螺栓固定连接有顶盖的反应釜主体，所述反应釜主体的外侧套接有用于对反应釜主体进行支撑的支撑架，所述顶盖的外壁开设有进料口，所述反应釜主体的底端开设有出料口；所述反应釜主体的内部设置有呈螺旋状的电感线圈，所述反应釜主体的内壁安装有用于导热的导热板；在所述反应釜主体内、顶盖上竖直设置有搅拌机构，所述搅拌机构用于对物料进行高效搅拌；所述反应釜主体的外壁安装有抽水管，所述反应釜主体的内壁开设有与抽水管的内腔相互贯通的抽水口，所述抽水口的内部安装有过滤筛网；所述抽水管远离反应釜主体的端部与真空泵的输出端连接；所述抽水口、出料口的内部均安装有电动阀门，所述电动阀门、电感线圈均通过导线与外界控制器电性连接；所述搅拌机构包括有：匀料组件，减速组件，搅拌组件；竖直设置在顶盖上的匀料组件，用于将物料均匀分布在反应釜主体的内部；设置在匀料组件下方的搅拌组件，用于对物料进行充分搅拌；设置在匀料组件和搅拌组件之间的减速组件，用于降低匀料组件向搅拌组件传动的转速；所述匀料组件包括有：安装在顶盖顶端的电机，所述电机的输出端通过连接轴固定连接有匀料盘，所述匀料盘的顶端安装有筛料环；所述匀料盘的顶端外壁呈圆台状，所述筛料环上周向开设有多个筛孔。
[0018]优选的，所述减速组件包括有：通过连接轴固定连接在匀料盘底端的第一齿轮，所述第一齿轮的外壁周向等距啮合连接有多个第二齿轮，所述反应釜主体的内部固定连接有套接在第二齿轮、连接轴外壁的支撑套架，所述第二齿轮的底端周向等距设置有多个与支撑套架的内壁相接触的滚珠。
[0019]优选的，所述搅拌组件包括有：通过转轴转动连接在多个第二齿轮底端的第二连接架，所述第二连接架的底端固定连接有螺旋送料杆，所述螺旋送料杆的底端固定连接有第一连接架，所述螺旋送料杆的外侧周向等距设置有多个升降导杆，多个所述升降导杆均与第一连接架、第二连接架固定连接，所述升降导杆的外壁套接有升降套环，所述升降套环的外壁成型有移本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料，由体积比1:1的A组分和B组分混合均匀，反应固化后制得，其特征在于：所述A组分由以下质量份数的原料组成：双酚类化合物
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90份；聚醚多元醇
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10
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70份；阻燃剂
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10
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30份；增塑剂
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20份；催化剂
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2份；所述B组分由以下质量份数的原料组成：异氰酸酯
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80份；阻燃剂
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20
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40份；所述的双酚类化合物为水杨酸与脂肪族胺类化合物反应制得。2.一种如权利要求1所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料，其特征在于：所述的脂肪族胺类化合物为丁二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的任意一种。3.一种如权利要求1所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：所述的聚醚多元醇为MN
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450、MN
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500、MN
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700、MN
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1000中的一种或几种；所述的阻燃剂为TCEP、TCPP、TDCPP中的一种或几种；所述的增塑剂为DOP、DBP、DMP中的一种或几种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡二丁基锡；所述的阻燃剂为TCEP、TCPP、TDCPP中的一种或几种；所述的异氰酸酯为万华化学PM200。4.一种制备如权利要求1所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：A：制备双酚类化合物，将所制备的双酚类化合物与聚醚多元醇、阻燃剂、增塑剂、催化剂按照配方量称取并混合均匀即制成A组分；B：将异氰酸酯、阻燃剂按照配方量称取并混合均匀制成B组分；C：将A、B组分按照体积比1:1混合均匀反应固化后，即得所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料。5.一种如权利要求4所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于步骤A所述的制备双酚类化合物的方法包括以下步骤：S1：将配比量的脂肪族胺类化合物按照一定配比加入到反应釜中，在30
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50℃的温度环境中于100 rpm转速下搅拌，备用；S2：将配比量的水杨酸逐渐加入到反应釜中开始与脂肪族胺类化合物反应，水杨酸和脂肪族胺类化合物的摩尔比为1:1.7
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2；S3：待水杨酸添加完毕后开启真空泵并升温至60
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90℃，降低反应釜内的压力将产生的水抽出脱水，并保温反应，直至反应完全；S4：反应结束后继续真空脱水，直至取样化验水分含量＜0.2%合格后，即得所述的双酚类化合物。6.一种如权利要求5所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：所述反应釜包括顶端通过螺栓固定连接有顶盖（3）的反应釜主体（1），所述反应釜主体（1）的外侧套接有用于对反应釜主体（1）进行支撑的支撑架（6），所述顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚伟，吕晓东，赵政，蒲岩，孟泽，成方丽，
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：