[发明专利]一种改性聚氨酯材料的原料组合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性聚氨酯材料的原料组合物及其制备方法和应用。

背景技术

随着我国矿业开采的大力发展，新建大型井工矿纷纷投产，老矿开采深度逐渐增加，而在煤矿生产过程经常遇到断层、褶曲及裂隙等地质构造，容易出现大面积冒顶和突水事故，严重威胁煤矿井下的生产安全。迫切需要稳定岩层、固化破裂的岩层及碎石等加固材料、填充材料的技术与产品，化学灌浆中主要是聚氨酯、环氧树脂、脲醛树脂等，而脲醛树脂以甲醛为主要成分、环氧树脂以糠醛为稀释剂，二者都含有有毒成分，限制了其推广应用。传统的聚氨酯类材料的阻燃性是靠含高氯离子类化合物，一旦材料着火，产生的气体的毒性很大，也存在危险性，因此对传统的聚氨酯类经行改性，既能保留其本身优异的性能，如固化快、强度高等，又避免不安全的缺陷，得到一种固化速度快、无溶剂、高闪点、不可燃等优势，这一突破进展，将会高产高效矿井工作，对煤炭工业的快速、健康发展具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有填充材料在使用过程中费时、费力、施工难度大，且存在极大的安全事故隐患等问题，提供一种改性聚氨酯材料的原料组合物及其制备方法和应用。本发明制备的改性聚氨酯材料的原料组合物具有反应温度低、不燃性、反应速度快、流动性好等优点；制得的改性聚氨酯材料具有粘结性强、抗压强度高、阻燃性能和抗静电性能好、且不受水的影响，能有效的加固堵水等优点。

本发明的目的之一是，提供一种改性聚氨酯材料的原料组合物的制备方法，其包括组合料A和组合料B，所述的组合料A和组合料B不存在于同一组分中；

其中，组合料A原料包括：19%-39%的聚醚多元醇、60%-80%的改性剂和1%的催化剂；组合料B原料包括：9.99999%-19.99999%的聚醚多元醇、80%-90%的多异氰酸酯和0.00001%的储存稳定剂；所述的百分比为占个组分的重量百分比；

其中，所述的聚醚多元醇包括聚氧化丙烯多元醇；所述的改性剂包括环氧乙烷改性硅氧烷聚合物；所述的催化剂包括金属类催化剂；

其制备方法为：

组合料A的制备：按照上述配方将所述的聚醚多元醇、改性剂、催化剂混合，在15-40℃温度下以100rpm~120rpm的速度搅拌3-4小时，即可；

组合料B的制备：按照上述配方将聚醚多元醇升温至80-100℃，搅拌，抽真空脱水脱气至聚醚多元醇中水分含量在0.05%以下，降温至10-40℃加入多异氰酸酯，在80-85℃反应2-3小时，降温至10-40℃，加入储存稳定剂，搅拌均匀，即可。

较佳的，组合料A中所述的聚醚多元醇为聚氧丙烯二元醇；更佳的，所述的聚氧丙烯二元醇为羟值为54-57mgKOH/g的聚氧化丙烯二元醇(DL-2000)和/或羟值为110-114mgKOH/g的聚氧化丙烯二元醇(DL-1000)；

较佳的，组份B中所述的聚氧化丙烯多元醇为聚氧丙烯二元醇和/或聚氧丙烯三元醇；更佳的，所述的聚氧丙烯二元醇为相对分子量为400±10的聚氧化丙烯二元醇；进一步更佳的，所述的聚氧丙烯二元醇为羟值为274-286mgKOH/g的聚氧化丙烯二元醇(DL-400)、羟值为54-57mgKOH/g的聚氧化丙烯二元醇(DL-2000)和羟值为110-114mgKOH/g的聚氧化丙烯二元醇中(DL-1000)的一种或多种；所述的聚氧丙烯三元醇为相对分子量为300±10的聚氧化丙烯三元醇(MN-303)。

较佳的，所述的环氧乙烷改性硅氧烷聚合物的分子量为1000±10；更佳的，所述的环氧乙烷改性硅氧烷聚合物选自上海东大化学自产的改性剂T-20。

本发明中，所述的金属类催化剂为本领域常规的聚氨酯合成金属类催化剂；较佳的，所述的金属类催化剂为二月桂酸二丁基锡和/或丁酸亚锡。

本发明中，所述的多异氰酸酯为本领域常规的多异氰酸酯；较佳的，所述的多异氰酸酯包括多亚甲基多苯基多异氰酸酯；更佳的，所述的多亚甲基多苯基多异氰酸酯为日本NPU公司的多亚甲基多苯基多异氰酸酯(MR200)、烟台万华的多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PM200)和上海拜耳公司的多亚甲基多苯基多异氰酸酯(44V20)中的一种或多种。

本发明中，所述的储存稳定剂为本领域常规的储存稳定剂；较佳的，所述的储存稳定剂包括磷酸和/或苯甲酰氯。

较佳的，所述的组合料A中的各原料在反应釜中混合；较佳的，所述的组合料A中的各原料搅拌后进行装桶。

较佳的，所述的组合料B中的各原料在反应釜中反应；较佳的，所述的组合料B中的各原料搅拌后进行装桶。