[发明专利]一种加固用特种工程材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加固用特种工程材料及其制备方法，更具体而言，涉及一种聚氨酯加固用工程材料。

背景技术

目前，困扰煤矿安全生产的主要安全问题是巷道等井下地质环境的片帮、冒落等自然灾害。传统加固技术存在效率低下、费工费时。使得煤矿等地下工程在处理片帮冒落等问题上存在极大的技术难度。

聚氨酯类新型高分子注浆材料，具有粘度适中、凝结时间可调，固结后质量轻、导热系数低、耐化学腐蚀等优点，能够从根本上解决上述问题，在很多大中型煤矿中得到了广泛的推广和应用。

作为加固用聚氨酯材料，现有技术中已经公开了数种材料。例如CN102532455A公开了一种煤岩体加固用聚氨酯高分子材料，其由A组份和B组份组成，其中：A组份按照重量份数计：聚醚多元醇A：70～85份、聚醚多元醇B：10～25份、聚酯多元醇C：0～5份、极性溶剂：3～7份、催化剂：0.2～2.0份、阻燃剂：20～30份；B组份为多苯基多亚甲基多异氰酸酯。

CN102558498A公开了一种煤矿用聚氨酯加固和充填材料，由各自独立的A组分和B组分组成，且A组分与B组分的质量比为1～2∶1，所述的A组分为多亚甲基多苯基异氰酸酯；所述的B组分由聚醚多元醇33～70wt％、聚酯多元醇0～40wt％、复合催化剂0.1～1.5wt％、复合阻燃剂6～30wt％、发泡剂0～15wt％、稳定剂0.5～2.5wt％、稳泡剂0.5～10wt％、抗静电剂0.1～5wt％、增塑剂5～25wt％混合，在30～50℃搅拌反应0.5～2小时得到。

但是，现有技术的聚氨酯加固材料存在反应温度较高、成本较高等问题。

本发明人以井下特殊环境为主要考虑因素，结合聚氨酯材料粘度低渗透性好、反应快速效率较高、与煤岩体加固成型后固结体力学强度高、环保无污染等特殊优势，研制了力学性能同样优异，但价格大幅降低、反应温度大大降低、阻燃性提高的新一代注浆加固材料。本发明旨在解决困扰井下施工的片帮冒落等问题，对破碎煤岩体褶皱带等复杂地质条件进行快捷高效的处理，为井下安全高效的生产施工提供有力保障。

为了解决困扰井下施工的片帮冒落等问题，对破碎煤岩体褶皱带等复杂地质条件进行快捷高效的处理，为井下安全高效的生产施工提供有力保障，本发明人经过深入研究，提供了一种廉价、反应温度低、力学性能高、阻燃性高的加固用特种工程材料，其为一种聚氨酯材料。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种加固用特种工程材料，由A组分和B组分组成，所述A组分与B组分的体积比为1∶4～4∶1；其中所述A组分包括聚醚多元醇30-80质量份、聚酯多元醇5-25质量份、扩链剂1-20质量份、阻燃剂5-20质量份、增塑剂5-10质量份、催化剂0.2-6质量份；所述B组分为异氰酸酯和/或其改性衍生物。

本发明的另一目的在于提供加固用特种工程材料的制备方法，其中，将A组分的各物质防水混合来制备A组分，使用时，将A组分和B组分按照1∶4～4∶1的体积比混合注入煤(岩)层中待固化即可。

以下分别对A组分和B组分的各构成物质进行详细描述。

组分A

1.聚醚多元醇

聚醚多元醇是端羟基的低聚物，主链上的羟基有醚键连接，是以低分子量多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物为起始剂，与氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而成。本发明所用聚醚多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、三羟甲基丙烷聚醚和聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的一种或多种。

常用聚醚多元醇的种类有下列几种：

聚氧化丙烯二醇

聚氧化丙烯二醇又称聚丙二醇(polyoxypropylene glycol，简称PPG)，其制备是在内衬玻璃或不锈钢反应釜中完成的。将起始剂(1，2-丙二醇或一缩二丙二醇)和催化剂(氢氧化钾)的混合物加入制备催化剂的釜内，加热升温至80～100℃，在真空下除去催化剂中的溶剂，以便促使醇化物的生成。然后将催化剂转入反应釜中，加热升温至90～120℃，在此温度下将环氧丙烷加入釜中，使釜内压力保持0.07～0.35MPa。在此温度和压力下，环氧丙烷进行连续聚合，直至到在一定的分子量。负压下状态下，蒸出残存的环氧丙烷单体后，将聚醚混合物转入中和釜，用酸性物质进行中和，然后经过滤、精制、加入稳定剂得到产品。

聚四氢呋喃二醇