[发明专利]一种超支化聚合物增粘煤矿井下巷道无尘喷浆材料

说明书

本发明涉及煤矿井下巷道无尘喷浆材料领域，更具体的说涉及一种超支化聚合物增粘煤矿井下巷道无尘喷浆材料。首先合成了一种端羟基超支化聚合物，然后通过用丙烯酸改性将双键引入到该超支化聚合物末端，进而和醋酸乙烯酯乳液聚合，合成了一种用于增粘煤矿井下巷道无尘喷浆材料的超支化聚合物。将该超支化聚合物运用到煤矿井下巷道无尘喷浆材料领域，具有很好的增粘、防水、防开裂效果，减少原料浪费，降低成本，而且稳定性好，效果持久，施工方便。

技术领域

本发明涉及煤矿井下巷道无尘喷浆材料技术领域，特别涉及一种超支化聚合物增粘煤矿井下巷道无尘喷浆材料。

背景技术

近年来，全球经济持续增长，石油及天然气价格大幅上涨，导致全球煤炭需求快速增长。 煤炭是世界上储量最多(约占各种能源总储量的90%)、分布最广、也是最廉价的能源 。随着我国电力、冶金、建材、化工等行业的高速发展导致了对煤炭需求的大幅度增加。按硬煤经济可采储量计，中国煤炭储量占世界煤炭总储量的11%，排名世界第三，但中国适于露天开采的煤炭储量很少，一般在井下开采、运输煤炭。

为了对煤矿井下巷道进行保护，传统的做法是进行混凝土喷浆支护，即现场将一定配比的水泥、砂石和其他助剂搅拌均匀，投入喷浆机，采用风力运输的方式在将其喷浆机枪口处和水混合，喷射到开采后的岩层表面，待其固化后对岩层进行封闭保护，可以起到防止岩石塌落等有效作用，但这种传统的搅拌方式和喷浆材料存在着很多弊端：首先现场干法混合水泥砂石，并通过风力输送产生的粉尘污染严重，长期以往对施工工人的身体健康造成极大的威胁；其次此类传统喷浆材料的粘附性能差，回弹大，导致部分喷浆材料掉落在地上，这就需要大量的喷浆材料才能达到对岩层表面的保护，造成了严重的浪费；再次喷浆材料的成分中大多为刚性组分，脆性大，极易造成传统喷浆材料的开裂，继而引发渗水、局部塌方等后果。

本发明专利旨在加入一种新型高效的高粘超支化聚合物乳液作为传统煤矿井下巷道喷浆材料的改性材料。由于超支化聚合物聚合物具有三维立体网状结构，活性位点多，粘度小，与基体融合性好，具有广阔的应用前景，目前在光电材料、涂料、粘合剂、纳米科技、药物运载等领域都表现出了巨大的应用价值。以超支化聚合物作为单体合成的超支化聚合物乳液有大量的极性官能团，使得其对岩层的粘附力增强，使传统喷浆材料具有较强的粘附性和弹性，解决了喷浆材料浪费和粉尘污染的问题。除此之外，此类超支化乳液为水溶性，适合和水泥混合使用，相容性较好。

发明内容

为了解决传统煤矿井下巷道喷浆材料粘附性能差的问题，本发明提供了一种用于增粘煤矿井下巷道无尘喷浆材料的超支化聚合物。

本发明还提供了所述超支化聚合物的制备方法。

本发明是通过以下措施实现的：

一种超支化聚合物增粘煤矿井下巷道无尘喷浆材料，其特征在于所述超支化聚合物为端双键超支化聚合物和醋酸乙烯酯聚合得到的超支化VAE(醋酸乙烯酯-乙烯)乳液。

所述的超支化VAE乳液是通过以下步骤得到的：

(1)AB₂单体的合成

等摩尔量的马来酸酐和二乙醇胺反应，如下：

(2)端羟基超支化聚合物的合成核分子三羟甲基丙烷与AB₂单体反应，如下：

(3)端双键超支化聚合物的合成

端羟基超支化聚合物与丙烯酸反应，合成的端双键超支化聚合物的结构如下：

(4)超支化VAE乳液的合成端双键超支化聚合物和醋酸乙烯酯乳液聚合，反应如下：

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