本发明专利技术涉及一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料及其制备方法，由组分A和组分B混合后进行注浆加固，组分A由重量百分含量为40%~65%的异氰酸酯预聚体、10%~35%的阻燃剂、2%~5%的抗静电剂混合而成，组分B由重量百分含量为20%~40%的聚醚多元醇、0.1%~1%的催化剂、0.5%~5%的聚乙烯醇纤维混合而成，聚乙烯醇纤维长度为4.0mm~10.0mm，直径为14.0μm，断裂强度≥10cN/dtex，初始模量≥220cN/dtex。本发明专利技术的聚氨酯注浆加固材料固结后具有较高的拉伸强度、抗压强度及粘接强度，力学性能较好，生产成本低，适于工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，由组分A和组分B混合后进行注浆加固，组分A由重量百分含量为40%~65%的异氰酸酯预聚体、10%~35%的阻燃剂、2%~5%的抗静电剂混合而成，组分B由重量百分含量为20%~40%的聚醚多元醇、0.1%~1%的催化剂、0.5%~5%的聚乙烯醇纤维混合而成，聚乙烯醇纤维长度为4.0mm~10.0mm，直径为14.0μm，断裂强度≥10cN/dtex，初始模量≥220cN/dtex。本专利技术的聚氨酯注浆加固材料固结后具有较高的拉伸强度、抗压强度及粘接强度，力学性能较好，生产成本低，适于工业化生产。【专利说明】
本专利技术涉及一种矿用聚氨酯注浆加固材料，尤其是一种高强度高模量聚乙烯醇超短纤维增强改性的聚氨酯注浆加固材料。
技术介绍
煤矿在开采过程中顶板的支撑加固是保证安全的重要环节。煤矿开采过程中，经常由于顶板的脱落、冒顶、坍塌等原因引发事故，因此必须要高度重视对矿床及顶板的加固工作，以减少事故的发生及人员的伤亡。其中，使用矿用注浆材料进行注浆加固是一种非常有效的改善方法。通过向煤层中的岩层裂缝中注入矿用注浆加固材料，可以将岩层裂缝牢牢锚固在一起，防止岩块间发生相对移动，最终达到煤岩体加固的目的。近年来，矿用注浆材料得到了长足的发展。注浆材料的种类分为很多种，其中有机类注浆材料主要有聚氨酯类、环氧树脂类、酚醛树脂类、丙烯酸盐类、脲醛树脂类等；无机类注浆材料主要有水玻璃、超细水泥等。聚氨酯类注浆加固材料由于其具有固化时间可控、浆液渗透性能好等诸多优点而受到越来越多的关注。国家安全生产监督总局发布的安全生产行业标准AQ1089-2011中规定，煤矿加固煤岩体用高分子注浆材料固结后的抗压强度不低于40MPa，抗拉强度不低于15Mpa，粘结强度不低于3Mpa。由于在聚氨酯注浆加固材料中包含有各种助剂，导致材料固结后的强度达不到上述要求；因此，还需要对聚氨酯注浆加固材料进行增强改性。目前对聚氨酯注浆加固材料进行增强改性的方法有很多，例如:玻璃纤维增强改性、玻璃微珠增强改性、纳米颗粒增强改性、碳酸钙增强改性、云母增强改性等。这些改性方法虽然能提高聚氨酯的力学强度，但是仍存在不少缺点，例如:碳酸钙、云母改性后浆液流动性不好，导致注浆困难、渗透半`径小；生产成本高，不适宜工业大批量生产等。因此，寻找一种既不影响浆液流动性又能降低生产成本，同时适用于工业化生产的增强改性材料及改性方法迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种增强改性的聚氨酯注浆加固材料及其制备方法，能够提高注浆加固材料固结后的拉伸强度、抗压强度及粘接强度，且具有较低粘度，不影响其流动性。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为: 一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料，由以下重量百分含量的原料制成，所述原料的重量百分含量之和为100%，将组份A与组份B混合后进行注浆加固， 组份A:异氰酸酯预聚体40%~65%， 阻燃剂10%~35%， 抗静电剂2%~5% ； 组份B:聚醚多元醇20%~40%，催化剂ο.1%~1%， 聚乙烯醇纤维0.5%~5% ； 所述聚乙烯醇纤维的长度为4.0mnTl0.0mm,直径为14.0 μ m,断裂强度≥10cN/dtex,初始模量> 220cN/dtex。本专利技术的进一步改进在于:所述聚乙烯醇纤维的重量百分含量为0.7%~1.5%。本专利技术的进一步改进在于:所述聚乙烯醇纤维经过如下改性处理， 步骤a)，将聚乙烯醇纤维在120°C~150°C温度范围内烘烤3mirT30min，自然冷却；步骤b)，将步骤a)处理后的聚乙烯醇纤维加入到无水乙醇和硅烷偶联剂的混合溶液中，在30°C~50°C温度范围内超声处理30mirTl80min ； 步骤c)，将步骤b)处理后的聚乙烯醇纤维在80°C~110°C温度范围内，干燥30mirTl80min得到改性聚乙烯醇纤维。本专利技术的进一步改进在于:所述硅烷偶联剂为KH550，无水乙醇和硅烷偶联剂的体积比为150:1~200:1。本专利技术的进一步改进在于:所述异氰酸酯预聚体由异氰酸酯与聚醚多元醇反应制得，其中异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷_4，4' - 二异氰酸酯中的一种或两种，聚醚多元醇为聚醚N303、聚醚N204中的一种或两种；所述异氰酸酯预聚体中-NCO 的含量为 29.5%~30.6%。本专利技术的进一步改进在于:所述聚醚多元醇为聚醚N303、聚醚N204中的一种或两种，聚醚多元醇的羟值为280mgK0H/g~460mgK0H/g。本专利技术的进一步改进在于:所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或两种；所述阻燃剂为磷酸三(β -氯乙基)酯；所述抗静电剂为复合型季铵盐类抗静电剂catafor F。本专利技术还包括一种上述聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料的制备方法，包括以下操作步骤， 步骤1)，向异氰酸酯预聚体中依次加入阻燃剂、抗静电剂，在15°c~20°C温度范围内搅拌40min~60min,得到组份A ； 步骤2)，向聚醚多元醇中加入改性聚乙烯醇纤维，在25°C搅拌20min后，加入催化剂，继续搅拌90min,得到组份B ； 步骤3)，将组份A和组份B混合后进行注浆加固。本专利技术的进一步改进在于: 所述步骤I)中，组份A在20°C的粘度为370mpa.s~430mpa.s ； 所述步骤2)中，组份B在20°C的粘度为300mpa.s~720mpa.s ； 所述步骤3)中，固化时间为160s~202s，发泡率为1.0fl.05。由于采用了上述技术方案，本专利技术所取得的技术进步在于: 本专利技术提供了一种增强改性的聚氨酯注浆加固材料，通过添加高强度高模量的聚乙烯醇纤维进行改性，显著增强了聚氨酯注浆材料的抗拉强度、抗压强度、粘接强度等力学性能；材料的其它性能并未因聚乙烯醇纤维的加入而受到影响，组分A和组分B混合后得到的浆液粘度小、流动性好，注浆操作容易完成，注浆后浆液在裂隙中的渗透性很强，进一步增强了其加固使用性能。聚乙烯醇纤维机械性能良好、耐酸碱性好、质量轻、成本低，通过向聚氨酯注浆加固材料中添加聚乙烯醇纤维，提高了材料的抗压强度、抗拉强度及粘结强度；由于采用的是高强度高模量的聚乙烯醇纤维，其强度要比聚氨酯基体大，因此其在材料中起到连接和三维骨架作用，在受到外力冲击时聚氨酯基体更不容易被破坏。选用长度为4.0mnTl0.0mm，直径为14.0 μ m的聚乙烯醇纤维，可使纤维在聚醚多元醇组分中均匀分散，不发生团聚现象，进而使纤维在最终形成的固结体当中也能均匀分散，防止产生应力集中区，在此长度范围内的纤维，也不会导致材料的发泡性增强，因此材料的强度得到了较大提高。对聚乙烯醇纤维进行改性处理，可提高纤维表面与基体树脂之间的相容性，进而增强纤维与基体树脂界面的粘接强度。首先采用热处理方法除去聚乙烯醇纤维表面的油脂类浸润剂；再采用无水乙醇和硅烷偶联剂(特别是KH550)对其表面进行改性，改善了聚乙烯醇纤维在聚醚多元醇中的分散性，防止聚醚多元醇的粘度因聚乙烯醇纤维的加入而急剧增大，也能使聚乙烯醇纤维与聚氨酯基体的相容性提高，在宏观上表现为材料强度的提高。【具体实施方式】下面结合具体实施例对本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料，其特征在于：由以下重量百分含量的原料制成，所述原料的重量百分含量之和为100%，将组份A与组份B混合后进行注浆加固，组份A：异氰酸酯预聚体40%~65%，阻燃剂10%~35%，抗静电剂2%~5%；组份B：聚醚多元醇20%~40%，催化剂0.1%~1%，聚乙烯醇纤维0.5%~5%；所述聚乙烯醇纤维的长度为4.0mm~10.0mm，直径为14.0μm，断裂强度≥10cN/dtex，初始模量≥220cN/dtex。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：夏茹，唐永志，朱述文，陈鹏，汪文静，钱家盛，程桦，荣传新，杨斌，苗继斌，苏丽芬，
申请(专利权)人：淮南矿业集团有限责任公司，安徽大学，安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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