【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及巷道支护材料，特别涉及一种新型矿用复材支护带及其制备工艺。
技术介绍
1、煤矿井下巷道的地应力、围岩受力及变形复杂多样，单一的锚杆支护无法满足矿下巷道的支护要求，一般采用锚杆与w钢带共同组成的锚梁系统进行巷道支护，通过w钢带把分散的多根锚杆连接起来形成一个整体承载结构，可以显著提高锚杆支护的整体效果。但是，w钢带应用于矿山支护，存在一些缺陷。
2、w钢带在冷轧过程中会产生残余应力，导致其变形和强度降低，并且矿井下湿度大，金属件易发生腐蚀，因此w钢带在矿井环境中易发生腐蚀和氧化，影响其使用寿命和安全性；另外，钢材密度较大，w钢带产品较重，在运输及安装过程中需要较大的人力和物力，增加了矿山的生产成本，同时在安装过程中增加了矿山工人受到意外伤害的风险。
3、因此，研究出一种轻质高强、耐腐蚀的矿用复材带，替代原有的w钢带，对于矿山巷道支护来说，具有极其重要的意义。同时矿用复材带要求具有阻燃和抗静电的性能，以满足矿山对复材产品的阻燃和抗静电的要求。
技术实现思路
1、本专利技术为了弥补现有技术的不足，提供了一种新型矿用复材支护带及其制备工艺，解决了现有金属支护带易腐蚀的缺点，同时复材支护带具有轻质高强的优点，易于支护带的运输与安装。
2、本专利技术是通过如下技术方案实现的：
3、一种新型矿用复材支护带，其特征在于：由聚氨酯、阻燃剂、氧化炭黑、玻璃纤维织物通过拉挤工艺制得，其中，聚氨酯由多元醇组合料和异氰酸酯混合制成，上述原料的重量
4、所述多元醇组合料由质量比为1-4:0.8-1.2:1.1-1.3:0.2-0.3：100的内脱膜剂、触变剂、分散剂、消泡剂和多元醇混合制成。
5、进一步优选的，所述内脱膜剂为磷酸酯、卵磷酸、硬脂酸盐、三乙醇油中的一种；所述触变剂为纳米气相二氧化硅、纳米活性碳酸钙、有机改性蒙脱土中的一种；所述分散剂为聚酯、改性丙烯酸聚合物、磷酸和不饱和羧酸中的一种；所述消泡剂为硅油、聚醚酯、有机硅氟烷中的一种；所述多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇。
6、进一步优选的，所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、氢氧化铝、三（2-羧乙基）膦组成的复合阻燃剂，其配制重量比为0-3:0-1:0-1:1-5。
7、本专利技术还请求保护上述新型矿用复材支护带的制备工艺，其包括如下步骤：
8、（1）氧化炭黑的制备：将纯炭黑分散在浓度为65wt%的浓硝酸中，加热搅拌反应后过滤，水洗、烘干得到氧化炭黑，再将氧化炭黑粉碎得到氧化炭黑粉；
9、（2）将阻燃剂、氧化炭黑、多元醇组合料搅拌混合得到多元醇混合料，将多元醇混合料与异氰酸酯分别灌入注胶机的储罐中；
10、（3）复材支护带制备：将玻璃纤维织物按照复材支护带结构要求在穿纱板进行穿纱，并导入注胶盒与模具中，最后分别将多元醇混合料、异氰酸酯通过连续泵送至注胶盒，与玻璃纤维充分浸润后进入模具，进行高温固化拉挤成型。
11、进一步优选的，步骤（1）中，纯炭黑与65wt%浓硝酸的添加比例为10g：210ml，于100℃下搅拌反应12小时，过滤，水洗至中性，在80℃的真空干燥箱内烘干得到氧化炭黑，再将氧化炭黑碾碎至粒径10μm以下的粉末。
12、进一步优选的，步骤（2）中，用电动搅拌机在2500rpm的转速下搅拌3min，得到混合好的多元醇混合料。
13、进一步优选的，步骤（3）中，异氰酸酯与多元醇混合料的重量比为1:1.1-1.4。
14、更进一步优选的，复材支护带结构根据矿下支护工况进行结构设计，采用等截面实心结构，避免复材支护带在承载过程中发生支护带内部应力集中现象，从而提高其极限承载力，同时等截面的设计可以在生产工艺上选择生产效率高的拉挤工艺，提高复材支护带的生产效率，降低成本，从而有助于复材支护带的推广；另外，复材支护带需要进行打孔配合锚杆进行巷道支护，因此在支护带两侧各设计两根加强筋，从而弥补因其打孔造成的纵向强度损失。
15、玻璃纤维织物选用横向增强纤维毡或斜45度纤维增强毡，以增强复材支护带横向抗拉强度，从而提高复材支护带承受横向极限载荷。
16、本专利技术将多元醇混合料、异氰酸酯按比例注入模具中，并在模腔内与玻璃纤维混合浸润，经高温固化拉挤成型为玻纤增强聚氨酯复合材料，最后经过加工得到的复材支护带具有轻质高强、耐腐蚀、抗静电等特点。
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1.一种新型矿用复材支护带，其特征在于：由聚氨酯、阻燃剂、氧化炭黑、玻璃纤维织物通过拉挤工艺制得，其中，聚氨酯由多元醇组合料和异氰酸酯混合制成，上述原料的重量百分比如下：多元醇组合料5-10%、异氰酸酯6-16%、阻燃剂0.3-1%、氧化炭黑0.2-3%、玻璃纤维织物70-88.5%；所述多元醇组合料由质量比为1-4:0.8-1.2:1.1-1.3:0.2-0.3:100的内脱膜剂、触变剂、分散剂、消泡剂和多元醇混合制成。
2.如权利要求1所述的新型矿用复材支护带，其特征在于：所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、氢氧化铝和三(2-羧乙基)膦的复合阻燃剂，其配制重量比为0-3:0-1:0-1:1-5。
3.如权利要求1所述的新型矿用复材支护带，其特征在于：所述内脱膜剂为磷酸酯、卵磷酸、硬脂酸盐、三乙醇油中的一种；所述触变剂为纳米气相二氧化硅、纳米活性碳酸钙、有机改性蒙脱土中的一种；所述分散剂为聚酯、改性丙烯酸聚合物、磷酸和不饱和羧酸中的一种；所述消泡剂为硅油、聚醚酯、有机硅氟烷中的一种；所述多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇。
4.如权利要求1所述
5.如权利要求4所述的新型矿用复材支护带的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中，纯炭黑与65wt%浓硝酸的添加比例为10g：210mL，于100℃下搅拌反应12小时，过滤，水洗至中性，在80℃的真空干燥箱内烘干得到氧化炭黑，再将氧化炭黑碾碎至粒径10μm以下的粉末。
6.如权利要求4所述的新型矿用复材支护带的制备工艺，其特征在于：步骤（2）中，用电动搅拌机在2500rpm的转速下搅拌3min，得到混合好的多元醇组合料。
7.如权利要求4所述的新型矿用复材支护带的制备工艺，其特征在于：步骤（3）中，多元醇混合料与异氰酸酯的重量比为1:1.1-1.4。
8.如权利要求4所述的新型矿用复材支护带的制备工艺，其特征在于：步骤（3）中，玻璃纤维织物为横向增强纤维毡或斜45度纤维增强毡，复材支护带结构为等截面实心结构。
...【技术特征摘要】
1.一种新型矿用复材支护带，其特征在于：由聚氨酯、阻燃剂、氧化炭黑、玻璃纤维织物通过拉挤工艺制得，其中，聚氨酯由多元醇组合料和异氰酸酯混合制成，上述原料的重量百分比如下：多元醇组合料5-10%、异氰酸酯6-16%、阻燃剂0.3-1%、氧化炭黑0.2-3%、玻璃纤维织物70-88.5%；所述多元醇组合料由质量比为1-4:0.8-1.2:1.1-1.3:0.2-0.3:100的内脱膜剂、触变剂、分散剂、消泡剂和多元醇混合制成。
2.如权利要求1所述的新型矿用复材支护带，其特征在于：所述阻燃剂为十溴二苯乙烷、三氧化二锑、氢氧化铝和三(2-羧乙基)膦的复合阻燃剂，其配制重量比为0-3:0-1:0-1:1-5。
3.如权利要求1所述的新型矿用复材支护带，其特征在于：所述内脱膜剂为磷酸酯、卵磷酸、硬脂酸盐、三乙醇油中的一种；所述触变剂为纳米气相二氧化硅、纳米活性碳酸钙、有机改性蒙脱土中的一种；所述分散剂为聚酯、改性丙烯酸聚合物、磷酸和不饱和羧酸中的一种；所述消泡剂为硅油、聚醚酯、有机硅氟烷中的一种；所述多元醇为聚醚多元醇或聚酯多元醇。
4.如权利要求1所述的新型矿用复材支护带的制备工艺，其特征为，包括如下步骤：（1）将纯炭黑分散在浓度为65wt%的浓硝酸中，加热搅拌反应后过滤，水...
【专利技术属性】
技术研发人员：靳来振，刘强，张雅民，刘劲儒，
申请(专利权)人：山东众甫新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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