[发明专利]一种矿用堵漏风酚脲醛发泡树脂、复合泡沫及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿安全、化工领域，尤其涉及一种矿用堵漏风酚脲醛发泡树脂、复合泡沫及其制备方法。 

背景技术

近十年来，随着国外高分子泡沫生产技术的引进，以及本国泡沫材料的研发，有机固化泡沫堵漏技术在我国煤矿安全领域得到广泛应用。目前，有机固化泡沫堵漏风的主要产品有罗克休、马丽散、艾格劳尼等。主要应用范围包括：各种废巷、老硐室、溜煤眼、空穴的充填；漏风通道和采空区的封堵等。虽然，国内外有机固化泡沫的产品众多，但是，按化学成分主要分为三种类型：聚氨酯泡沫、酚醛泡沫和脲醛泡沫。其中，聚氨酯泡沫的优点包括：其良好的柔韧性能承受地层运动，防震抗压，固化后不开裂，不脱落；泡沫尺寸稳定性好，填充后无缝隙；具有极好的粘合能力，与地层可形成很强的粘合力；泡沫的细胞都是闭孔结构，密封效果好；但其也存在缺点：聚氨酯为易燃物，遇火会燃烧；燃烧产生大量有毒烟雾；发泡反应剧烈，放热较多，发泡温度较高；生产成本高。酚醛泡沫是由酚醛树脂在发泡剂、固化剂、表面活性剂及其它助剂的作用下，经过聚合反应制备的闭孔硬质泡沫。目前，煤矿井下广泛应用的罗克休泡沫就属于此类材料，主要用于构筑防火密闭墙，充填高冒区及瓦斯钻场废弃空间。酚醛泡沫的优点表现在：本身难燃、低烟、抗高温歧变；具有均匀的闭孔结构，导热系数低，绝热性能好；耐候性强，尺寸稳定性好，可在140℃-160℃下长期使用；酚醛泡沫的主要缺点：泡沫脆性大、易碎、掉粉；生产过程中产生大量难降解的致癌废水；脲醛泡沫是在脲醛树脂中加入表面活性剂、硬化剂和发泡剂等助剂，通过机械搅拌或化学发泡制备的高分子泡沫。目前浩珂伟博矿业公司生产的艾格劳尼泡沫就属此类，主要用于工作面架后充填，上、下隅角封堵瓦斯等。脲醛泡沫的优势表现在：质量轻，膨胀倍数高，不传热；生产成本低，为酚醛泡沫成本的一半；本身不燃，安全系数高；对防止瓦斯等气体积聚、封堵裂隙防治漏风效果明显；反应放热温度低；脲醛泡沫的缺点为：泡沫的强度低，承压能力弱；反应过程中放出刺激性气体，污染工作环境。因此，亟需开发 一种新的充填泡沫。 

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种新型酚脲醛发泡树脂及其使用该发泡树脂制备的复合泡沫、该复合泡沫的制备方法。 

一种酚脲醛发泡树脂，其原料包括苯酚、脲素、多聚甲醛，三者的摩尔比为苯酚∶脲素∶多聚甲醛=1∶0.5∶3。 

一种制备所述酚脲醛发泡树脂的方法，包括以下步骤： 

(1)、在氢氧化钡作为催化剂的条件下，将摩尔比为苯酚∶脲素为1∶0.5的苯酚和脲素同时加入反应釜内，控制反应温度在75℃，反应时间为3小时，其中，氢氧化钡的摩尔量为苯酚摩尔量的0.05倍； 

(2)、将多聚甲醛分成三等分，分3次加入反应液内，每次间隔半小时，其中，多聚甲醛的摩尔量为苯酚的3倍。 

一种复合泡沫，其原料包括酚脲醛发泡树脂、固化剂、表面活性剂、发泡剂、增韧剂、增强剂；所述固化剂的量为酚脲醛发泡树脂质量的10-15％，所述表面活性剂的用量为酚脲醛发泡树脂质量的3-10％，所述发泡剂的用量为酚脲醛发泡树脂质量的5-12％，所述增韧剂的量为酚脲醛发泡树脂质量的1-5％，所述增强剂的量为酚脲醛发泡树脂质量的1-7％。 

进一步地，如上所述的复合泡沫，所述固化剂为盐酸、苯磺酸、对苯磺酸中一种或几种酸混合；所述表面活性剂为吐温-80与硅油中的一种或几种，所述发泡剂为环戊烷、二氯甲烷或一氟二氯乙烷中的一种或两种，所述增韧剂为聚乙二醇600，聚乙二醇1000，聚乙二醇2000，聚乙二醇4000中的一种或几种，所述增强剂为纳米粘土和玻璃纤维中的一种或几种，所述增强剂为经过硅烷偶联剂进行改性的纳米粘土和玻璃纤维，改性后的纳米粘土和玻璃纤维与酚脲醛树脂能够在树脂中分散均匀。 

一种制备所述复合泡沫的方法，包括以下步骤： 

(1)、制备组分A，首先称取一定量的酚脲醛发泡树脂，在该酚脲醛发泡树脂中加入增韧剂和表面活性剂，搅拌均匀； 

(2)、制备组分B，将发泡剂、增强剂、固化剂混合并搅拌均匀； 

(3)、通过气动双组份泵将步骤(1)制备的组分A与步骤(2)制备的 组分B混合，并通过混合器快速搅拌均匀，由喷枪喷出制得复合泡沫。 

一种所述复合泡沫的应用，应用于煤矿井下堵漏风。