[发明专利]一种阻燃稳定型聚氨酯加固材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种阻燃稳定型聚氨酯加固材料的制备方法，属于加固材料技术领域。本发明技术方案采用泥炭为原料，提取改性材料并对硅溶胶表面进行接枝改性，实现非有机溶剂中对纳米二氧化硅的表面接枝，通过分散改性材料的接枝改性，可进一步在硅溶胶表面连接上各种功能基团，通过形成的凝胶分散体，有效在聚氨酯材料内部有机分散并形成三维交联的网状结构，提高聚氨酯加固材料的力学性能，且本发明技术方案通过分散改性后的凝胶包覆制备的多孔玻璃微粉后，其凝胶发生燃烧并生成的二氧化硅灰烬在高温燃烧形成包覆层，通过玻璃流料在高温时的粘结和助烧作用，使二氧化硅和玻璃微粉之间发生共晶反应，生成致密保护层，从而达到阻燃、耐火的目的。

技术领域

本发明涉及一种阻燃稳定型聚氨酯加固材料的制备方法，属于加固材料技术领域。

背景技术

聚氨酯注浆加固材料大多由黑料和白料双组份构成，由主剂和各类助剂复配而成，其中主剂主要包括异氰酸酯以及聚合物多元醇等，助剂则包括催化剂、扩链剂、阻燃剂、泡沫稳定剂等。聚氨酯注浆加固材料浆液固化后，其对于基体结构的加固作用机理大体可以归结为以下几点，包括填隙补强作用、胶结裂隙面作用、网络支架作用和降低裂隙生成率作用。（1）填隙补强的作用。通过注浆设备将聚氨酯浆液压入至岩体结构中后，在注浆压力的作用下，浆液填充至岩体结构中的各条缝隙内（在潮湿缝隙的表面，浆液遇水后会迅速反应生成CO2，产生二次压力将浆液进一步压入更深更为细小的微小裂隙中去），浆液固化后成为岩体结构的一部分，使得原本破碎松散的岩体结构变得更加密实，由于固结体本身具有较高的力学强度，使得破碎岩体的力学强度整体上升。（2）胶结裂隙面作用。浆液注入煤岩体裂隙后，迅速发生固化反应，生成的固结体分子结构中含有大量的诸如脲键、脂键或醚键等极性基团，与岩体结构裂隙面之间具有很强的粘结作用，裂隙面与浆液固结体之间紧密结合，阻止了裂隙的进一步发展。（3）网络支架作用。聚氨酯浆液被压入至交错连通的岩体裂隙结构内，当其固化以后，填充于各条裂隙内的浆材整体类似于一个庞大的网络骨架，将原本松散破碎的岩体胶结成了一个完整的结构体，从而提高了其承载能力。（4）降低裂隙生成率的作用。注浆后，煤岩体裂隙内充满了注浆材料浆液，由于材料对裂隙面的粘结作用，促使生成裂隙的难度加大，裂隙生成率大幅降低，岩体破坏机制发生了根本性变化，从而提高了围岩体抵抗变形破坏的能力。

国内外已经研制出的注浆材料种类多达数十种，化学浆材中除了几种常用的注浆材料以外，还有诸如木质素类浆液（纸浆废液）、甲凝浆液（主要成分为甲基丙烯酸甲酯）、糠醛树脂类浆液以及丙强浆液（丙凝与脲醛树脂复合注浆）等，尽管种类繁多，但由于现有的各类注浆材料均存在着某些性能上的缺陷，在实际应用时依然显得差强人意。在众多的注浆材料中，无机水玻璃类注浆材料的应用最早，来源和种类最多，而且满足价格低廉、可注性良好和低毒或无毒性的优点，但其力学性能远不如有机高分子类注浆材料，应用于煤矿井下的高分子类注浆加固材料除了力学性能方面的要求以外，为保证井下的施工安全，还要求其应具备较高的阻燃性，然而现有的煤矿用聚氨酯注浆加固类材料往往无法同时满足以上的所有要求，所以如何制备一种阻燃稳定型聚氨酯加固材料是现有聚氨酯加固材料的重点突破口。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对聚氨酯加固材料力学性能差且阻燃性能不佳的问题，提供了一种阻燃稳定型聚氨酯加固材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）按质量比1:15，将泥炭与氢氧化钠溶液搅拌混合并置于研钵中研磨分散，得研磨浆液并超声分散，得分散液并置于75～80℃下水浴加热3～5h，静置冷却至室温，离心分离，收集上层清液并调节pH至2.5，真空冷冻干燥并收集干燥颗粒，改性颗粒；

（2）按重量份数计，分别称量45～50份硅溶胶、25～30份去离子水、10～15份改性颗粒和25～30份质量分数25％乙醇溶液置于三口烧瓶中，再在65～75℃下水浴加热20～24h，静置冷却至室温，得凝胶液；