一种用于煤矿井下的聚氨酯瓦斯封孔材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于材料技术领域，具体涉及一种用于煤矿井下的聚氨酯瓦斯封孔材料及其制备方法。本发明专利技术的封孔材料由A、B和C三个组分组成，A组分是异氰酸酯，占材料总质量的35~55%；B组分是聚醚多元醇及辅料，占材料总质量的5~55%，聚醚多元醇占B组分质量的60~84.9%，催化剂占B组分质量的0.1~5%，阻燃剂占B组分质量的10~30%，匀泡剂占B组分质量的0~15%，发泡剂占B组分质量的5~20%，扩链剂占B组分质量的0~10%；C组分是水玻璃，占材料总质量的10~50%；其制备方法是按照A、B、C三组分的比例配料，充分混合得到封孔材料。本发明专利技术的封孔材料是一种价格低廉、粘度低、膨胀倍数大、密封性好、粘结力强、阻燃性能好的瓦斯封孔材料，能够大大提高煤矿井下瓦斯封孔的安全性和经济性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于材料
，具体涉及。本专利技术的封孔材料由A、B和C三个组分组成，A组分是异氰酸酯，占材料总质量的35~55%；B组分是聚醚多元醇及辅料，占材料总质量的5~55%，聚醚多元醇占B组分质量的60~84.9%，催化剂占B组分质量的0.1~5%，阻燃剂占B组分质量的10~30%，匀泡剂占B组分质量的0~15%，发泡剂占B组分质量的5~20%，扩链剂占B组分质量的0~10%；C组分是水玻璃，占材料总质量的10~50%；其制备方法是按照A、B、C三组分的比例配料，充分混合得到封孔材料。本专利技术的封孔材料是一种价格低廉、粘度低、膨胀倍数大、密封性好、粘结力强、阻燃性能好的瓦斯封孔材料，能够大大提高煤矿井下瓦斯封孔的安全性和经济性。【专利说明】
本专利技术属于材料
，具体涉及。
技术介绍
目前常用的瓦斯封孔材料主要有粘土封孔材料、水泥砂浆封孔材料和聚氨酯封孔材料，其中，粘土封孔材料的软硬不易控制、封孔长度短，不能很好的达到封孔效果；水泥砂浆封孔材料的可塑性小、易产生漏气、凝结时间长、操作复杂。而聚氨酯封孔材料由于具有膨胀性大、密封好、粘结力强、不收缩、抗静电等特点，被越来越多的应用到矿井下瓦斯抽采的治理中。但是现有的聚氨酯瓦斯封孔材料的成本较高，而且未添加阻燃剂的聚氨酯封孔材料在媒体本身存在自燃隐患的环境下极易燃烧，且燃烧过程中放出大量有害气体和烟尘，危害人类健康和社会安全，因此，降低聚氨酯封孔材料成本的同时提高其阻燃性能尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题和不足，本专利技术提供，通过采用水玻璃溶液作为聚氨酯瓦斯封孔材料的第三组分，得到的聚氨酯瓦斯封孔材料具有成本低、阻燃性能好、膨胀倍数大、抗压强度高等优点。实现本专利技术目的的用于煤矿井下的聚氨酯瓦斯封孔材料，A、B和C三个组分组成，所述的A组分是异氰酸酯，占材料总质量的35~55% ;B组分是聚醚多元醇及辅料，占材料总质量的5~55%，其中聚醚多元`醇占B组分质量的60-84.9%，催化剂占B组分质量的0.1δ%,阻燃剂占B组分质量的10-30%，匀泡剂占B组分质量的0-15%，发泡剂占B组分质量的5~20%，扩链剂占B组分质量的(Tl0% ； C组分是水玻璃，占材料总质量的10-50%。其中，A组分所述的异氰酸酯包括二异氰酸酯单体、多亚甲基多异氰酸酯和多异氰酸酯，具体是:甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、多亚甲基多异氰酸酯中的一种或多种以任意比例混合的混合物。B组分中所述的聚醚多元醇的平均官能度为2~5，分子量为400-2000，羟值为35~500mgk0H/g，包括三羟甲基丙烷一氧化丙烯聚醚三醇、季戊四醇聚醚、聚氧化丙烯聚醚三醇中的一种或多种以任意比例混合的混合物，具体牌号包括但不限于3050、3030、3000、N-330、3031、4063、4110、5601、5163、ZS-2802。所述的催化剂是N，N—二甲基环己胺、三乙烯二胺、四甲基乙二胺、五甲基二乙烯三胺、二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡中的一种或多种以任意比例混合的混合物。所述的阻燃剂是甲基磷酸二甲酯、磷酸三苯酯、磷酸三乙酯、三(2—氯乙基)磷酸酯或三(2—氯丙基)磷酸酯中的一种或多种以任意比例混合的混合物。所述的匀泡剂包括聚硅氧烷一氧化乙烯的嵌段共聚物(俗称硅油)，主要牌号有SD-102, XH-295,055,5511。所述的发泡剂是聚硅氧烧一多烷氧基醚共聚物、环戊烷、正己烷、二氯乙烯或水中的一种或多种以任意比例混合的混合物。所述的扩链剂是1，4一丁二醇、1，6—己二醇、新戊二醇或三甘醇中的一种或多种以任意比例混合的混合物。C组分中所述的水玻璃水溶液是钠水玻璃、钾水玻璃中的一种或两种以任意比例混合的混合物。本专利技术的用于煤矿井下的聚氨酯瓦斯封孔材料的制备方法，按照以下步骤进行: (O按照以下比例进行配料，A组分:异氰酸酯占原料总质量的35~55% ；B组分:聚醚多元醇及辅料，占原料总质量的5~55%，其中聚醚多元醇占B组分质量的60-84.9% ;催化剂占B组分质量的0.1~5%,阻燃剂占B组分质量的10~30%，匀泡剂占B组分质量的(Tl5%，发泡剂占B组分质量的5~20%，扩链剂:占B组分质量的(Tl0% ；C组分:水玻璃占原料总量的10~50%。(2)向聚醚多元醇中加入催化剂、阻燃剂和发泡剂，或者还加入匀泡剂或扩链剂中的一种或两种，混合均匀得到B组分。(3)将A、B和C组分充分混合，得到用于煤矿井下的聚氨酯瓦斯封孔材料。与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果是: (1)本专利技术的聚氨酯瓦斯封孔材料特别适用于煤矿井下的瓦斯治理，解决煤矿安全问题； (2)本专利技术的聚氨酯瓦斯封孔材料与其他传统的瓦斯封孔材料相比，主要区别是在异氰酸酯与聚醚多元醇的两组分中加入水玻璃溶液作为第三组分，水玻璃溶液与异氰酸酯反应发泡，水玻璃溶液中的硅酸盐在加阻燃剂的基础上起到一定的阻燃作用，从而在瓦斯封孔的同时保证煤矿的安全性，避免煤矿井下火灾的发生； (3)本专利技术的聚氨酯瓦斯封孔材料是一种价格低廉、粘度低、膨胀倍数大、密封性好、粘结力强、阻燃性能好的瓦斯封孔材料，其可操作性强，使用简洁方便，能够大大提高煤矿井下瓦斯封孔的安全性和经济性。【具体实施方式】下面结合实施例说明该专利技术的【具体实施方式】，并且选取不含本专利技术的C组分水玻璃的聚氨酯封孔材料作为对比例，进一步说明本专利技术技术方案的技术效果，本专利技术的实施方式不仅限于实施例所述内容。本专利技术实施例与对比例的封孔材料的阻燃性能是采用HC-2C型氧指数测定仪，参照阻燃性GB/T2406-1993标准进行的,本实验氧指数试样尺寸定为IOOmmX 6mmX 3mm,仪器上显示的读数为氧指数； 膨胀倍数是指密封材料试样在膨胀前后体积变化的倍数，用来衡量密封材料密封前后的膨胀情况，即发泡前的体积/发泡后的体积=膨胀倍数由于密封材料发泡体积不规则，所以发泡后的体积采用排水法测定；本专利技术实施例与对比例的封孔材料的膨胀倍数测定是将发泡后的密封材料放入盛满水的容器中，利用排出水的体积计算试样发泡后体积。对比例I(1)称取甲苯二异氰酸酯25克，得到封孔材料的A组分； (2)称取4063聚醚多元醇21克，在其中加入催化剂三乙烯二胺0.1克，阻燃剂甲基磷酸二甲酯2克，匀SD-102泡剂0.5克，发泡剂水I克，扩链剂1，4一丁二醇I克，将这几种物料混合均匀，得到封孔材料的B组分； (3)将配好的B组分倒入A组分中，充分搅拌均匀，即可得到聚氨酯封孔材料作为空白样对比例。实施例1 用于煤矿井下的聚氨酯瓦斯封孔材料，由A、B和C三个组分组成，所述的A组分是甲苯二异氰酸酯，占材料总质量的49.2% ；B组分是4063聚醚多元醇及辅料，占材料总质量的31%，其中4063聚醚多元醇占B组分质量的69.6%，催化剂三乙烯二胺B占组分质量的1.9%，阻燃剂甲基磷酸二甲酯占B组分质量的12.6%，匀泡剂SD-102占B组分质量的3.2%，发泡剂水占B组分质量的6.3%，扩链剂1，4一丁二醇占B组分质量的6.3% ； C组分是钠水玻璃，占材料总质量的19.8%。其制备方法是: (1)称取甲苯二异氰酸酯25克本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于煤矿井下的聚氨酯瓦斯封孔材料，其特征在于A、B和C三个组分组成，所述的A组分是异氰酸酯，占材料总质量的35~ 55%；B组分是聚醚多元醇及辅料，占材料总质量的5~55%，其中聚醚多元醇占B组分质量的60~84.9%，催化剂占B组分质量的0.1~5%，阻燃剂占B组分质量的10~30%，匀泡剂占B组分质量的0~15%，发泡剂占B组分质量的5~20%，扩链剂占B组分质量的0~10%； C组分是水玻璃，占材料总质量的10~50%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨绍斌，王阳，董伟，杜斌，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21