一种炮孔封堵用改性聚氨酯材料及其制备方法

1.本发明涉及改性聚氨酯技术领域，更具体的说是涉及一种炮孔封堵用改性聚氨酯材料及其制备方法。


背景技术：

2.工程爆破是人类改造自然和工程建设的重要手段之一，爆破技术在工业生产、建设中应用非常普遍，目前广泛使用的炮孔封堵技术，存在劳动强度大、效率低、密封性差等缺点，因此，研发新型的高效率、低劳动强度的封堵材料十分必要。
3.聚氨酯泡沫材料作为工程爆破的炮孔封堵材料，其改性性能最终决定了炮孔封堵填塞的性能。改性聚氨酯泡沫封堵材料与传统固、液、胶体类封堵材料相比，聚氨酯的生产原材料均为液体，使用便捷，运输方便。在使用时，只需要用相应的机器将混合后的物料喷入炮孔，即可以堵塞各种作业面的炮孔。主要的优点是操作方便，节约成本，使用范围广，封堵效果好。但目前的聚氨酯泡沫封堵材料用于炮孔封堵时，存在反应温度高、发泡时间长、力学性能不稳定、易燃等性能的缺陷。
4.针对目前封堵材料在使用中存在的诸多缺点，亟需寻求一种改性聚氨酯泡沫封堵材料的配置及制备方法。本发明通过在聚氨酯反应体系中加入无机组分硅酸钠溶液和微粒材料纳米二氧化钛，制备的改性聚氨酯泡沫封堵材料在阻燃性能、尺寸稳定性、控制反应温度、力学强度等方面得到有效的提高。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种炮孔封堵用改性聚氨酯材料及其制备方法，具有操作简单、劳动强度低、安全性高、填充爆破效果好等特点。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种炮孔封堵用改性聚氨酯材料，包括以下重量份原料：
[0008][0009]
优选的，所述多异氰酸酯为pm-200。
[0010]
优选的，所述聚醚多元醇为n210和n303中的一种或两种混合。
[0011]
更优选的，所述聚醚多元醇为n303。
[0012]
上述优选的有益效果为：聚醚多元醇选用n303可获得较好的泡孔形状、均匀性及泡沫致密性。
[0013]
优选的，所述硅酸钠溶液的模数为3.0。
[0014]
优选的，所述有机硅泡沫稳定剂为ak-8805。
[0015]
本发明的另一个目的在于提供上述的炮孔封堵用改性聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016]
(1)称取上述炮孔封堵用改性聚氨酯材料中各原料，备用；
[0017]
(2)将去离子水、聚醚多元醇、硅酸钠溶液、2,2-吗啉基二乙基醚、磷酸三(2-氯丙基)酯(tcpp)、乙二醇、有机硅泡沫稳定剂、纳米二氧化钛，加入反应器中组成混合液，经搅拌混合均匀，静置，制作成组合料a料，备用；以多异氰酸酯作为反应b料，备用；
[0018]
(3)将组合料a料、b料同时加入反应器中，搅拌混合均匀后立即倒入模具中，待其发泡、熟化，即得所述改性聚氨酯材料。
[0019]
优选的，步骤(2)中所述搅拌为以400-500r/min搅拌＜1min。
[0020]
优选的，步骤(3)中所述搅拌为以1500-2000r/min搅拌＜1min。
[0021]
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
[0022]
本发明通过在聚氨酯反应体系中加入无机组分硅酸钠溶液和微粒材料纳米二氧化钛等，实现改性聚氨酯泡沫封堵材料在阻燃性能、尺寸稳定性、控制反应温度、力学强度等方面的有效提高。
具体实施方式
[0023]
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例
仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]
实施例1
[0025]
一种炮孔封堵用改性聚氨酯材料，其原料组成成分按重量比如下：
[0026][0027][0028]
制备方法如下：
[0029]
⑴
组合料预制备
[0030]
取配方中全部的去离子水、聚醚多元醇n303、硅酸钠溶液(模数3.0)、2,2-吗啉基二乙基醚(dmdee)、磷酸三(2-氯丙基)酯(tcpp)、乙二醇(eg)、ak-8805有机硅泡沫稳定剂、纳米二氧化钛，加入反应器中组成混合液，使用电动搅拌器以400r/min的搅拌速率搅拌50s，静置，制作成组合料a料，备用；取配方中全部的pm-200多异氰酸酯(papi)作为反应b料，备用；
[0031]
⑵
组合料搅拌反应
[0032]
将组合料a料、b料同时加入反应器中，使用电动搅拌器以1600r/min的搅拌速率搅拌30s后，快速倒入模具中，待其发泡、熟化。熟化完全后去皮制样，进行各项性能的测试，结果见表1。
[0033]
表1实施例1改性聚氨酯性能测试
[0034]
测试项目测试结果表干时间4.50min固化时间19.20min发泡倍数37.10平均反应温度64.26℃尺寸变化率(7天)0.39％试样压缩强度790.85kpa
试样拉伸强度314.57kpa
[0035]
实施例2
[0036]
一种炮孔封堵用改性聚氨酯材料，其原料组成成分按重量比如下：
[0037][0038]
制备方法如下：
[0039]
⑴
组合料预制备
[0040]
取配方中全部的去离子水、聚醚多元醇n303、硅酸钠溶液(模数3.0)、2,2-吗啉基二乙基醚(dmdee)、磷酸三(2-氯丙基)酯(tcpp)、乙二醇(eg)、ak-8805有机硅泡沫稳定剂、纳米二氧化钛，加入反应器中组成混合液，使用电动搅拌器以500r/min的搅拌速率搅拌10s，静置，制作成组合料a料，备用；取配方中全部的pm-200多异氰酸酯(papi)作为反应b料，备用；
[0041]
⑵
组合料搅拌反应
[0042]
将组合料a料、b料同时加入反应器中，使用电动搅拌器以2000r/min的搅拌速率搅拌15s后，快速倒入模具中，待其发泡、熟化。
[0043]
实施例3
[0044]
一种炮孔封堵用改性聚氨酯材料，其原料组成成分按重量比如下：
[0045]
[0046][0047]
制备方法如下：
[0048]
⑴
组合料预制备
[0049]
取配方中全部的去离子水、聚醚多元醇n303、硅酸钠溶液(模数3.0)、2,2-吗啉基二乙基醚(dmdee)、磷酸三(2-氯丙基)酯(tcpp)、乙二醇(eg)、ak-8805有机硅泡沫稳定剂、纳米二氧化钛，加入反应器中组成混合液，使用电动搅拌器以400r/min的搅拌速率搅拌60s，静置，制作成组合料a料，备用；取配方中全部的pm-200多异氰酸酯(papi)作为反应b料，备用；
[0050]
⑵
组合料搅拌反应
[0051]
将组合料a料、b料同时加入反应器中，使用电动搅拌器以1500r/min的搅拌速率搅拌50s后，快速倒入模具中，待其发泡、熟化。
[0052]
对比例1
[0053]
一种炮孔封堵用改性聚氨酯材料，其原料组成成分按重量比如下：
[0054][0055]
[0056]
制备方法如下：
[0057]
⑴
组合料预制备
[0058]
取配方中全部的去离子水、聚醚多元醇n303、硅酸钠溶液(模数3.0)、2,2-吗啉基二乙基醚(dmdee)、磷酸三(2-氯丙基)酯(tcpp)、乙二醇(eg)、ak-8805有机硅泡沫稳定剂，加入反应器中组成混合液，使用电动搅拌器以400r/min的搅拌速率搅拌50s，静置，制作成组合料a料，备用；取配方中全部的pm-200多异氰酸酯(papi)作为反应b料，备用；
[0059]
⑵
组合料搅拌反应
[0060]
将组合料a料、b料同时加入反应器中，使用电动搅拌器以1600r/min的搅拌速率搅拌30s后，快速倒入模具中，待其发泡、熟化。熟化完全后去皮制样，进行各项性能的测试，结果见表2。
[0061]
表2对比例1硅酸钠改性聚氨酯性能测试
[0062]
测试项目测试结果表干时间5.2min固化时间23.41min发泡倍数35.54试样密度237.48kg/m3试样压缩强度111.84kpa
[0063]
对比例2
[0064]
一种炮孔封堵用改性聚氨酯材料，其原料组成成分按重量比如下：
[0065][0066]
制备方法如下：
[0067]
⑴
组合料预制备
[0068]
取配方中全部的去离子水、聚醚多元醇n303、硅酸钠溶液(模数3.0)、2,2-吗啉基二乙基醚(dmdee)、磷酸三(2-氯丙基)酯(tcpp)、乙二醇(eg)、ak-8805有机硅泡沫稳定剂，加入反应器中组成混合液，使用电动搅拌器以400r/min的搅拌速率搅拌50s，静置，制作成组合料a料，备用；取配方中全部的pm-200多异氰酸酯(papi)作为反应b料，备用；
[0069]
⑵
组合料搅拌反应
[0070]
将组合料a料、b料同时加入反应器中，使用电动搅拌器以1600r/min的搅拌速率搅拌30s后，快速倒入模具中，待其发泡、熟化。熟化完全后去皮制样，进行各项性能的测试，结果见表3。
[0071]
表3对比例2硅酸钠改性聚氨酯性能测试
[0072][0073][0074]
对比例3
[0075]
一种炮孔封堵用改性聚氨酯材料，其原料组成成分按重量比如下：
[0076][0077]
制备方法如下：
[0078]
⑴
组合料预制备
[0079]
取配方中全部的去离子水、聚醚多元醇n303、硅酸钠溶液(模数3.0)、2,2-吗啉基二乙基醚(dmdee)、磷酸三(2-氯丙基)酯(tcpp)、乙二醇(eg)、ak-8805有机硅泡沫稳定剂、纳米二氧化钛，加入反应器中组成混合液，使用电动搅拌器以400r/min的搅拌速率搅拌50s，静置，制作成组合料a料，备用；取配方中全部的pm-200多异氰酸酯(papi)作为反应b
料，备用；
[0080]
⑵
组合料搅拌反应
[0081]
将组合料a料、b料同时加入反应器中，使用电动搅拌器以1600r/min的搅拌速率搅拌30s后，快速倒入模具中，待其发泡、熟化。熟化完全后去皮制样，进行各项性能的测试，结果见表4。
[0082]
表4对比例3改性聚氨酯性能测试
[0083]
测试项目测试结果试样密度238.03kg/m3试样压缩强度747.53kpa
[0084]
对比例4
[0085]
一种炮孔封堵用改性聚氨酯材料，其原料组成成分按重量比如下：
[0086][0087]
制备方法如下：
[0088]
⑴
组合料预制备
[0089]
取配方中全部的去离子水、聚醚多元醇n303、硅酸钠溶液(模数3.0)、2,2-吗啉基二乙基醚(dmdee)、磷酸三(2-氯丙基)酯(tcpp)、乙二醇(eg)、ak-8805有机硅泡沫稳定剂、纳米二氧化钛，加入反应器中组成混合液，使用电动搅拌器以400r/min的搅拌速率搅拌50s，静置，制作成组合料a料，备用；取配方中全部的pm-200多异氰酸酯(papi)作为反应b料，备用；
[0090]
⑵
组合料搅拌反应
[0091]
将组合料a料、b料同时加入反应器中，使用电动搅拌器以1600r/min的搅拌速率搅拌30s后，快速倒入模具中，待其发泡、熟化。熟化完全后去皮制样，进行各项性能的测试，结果见表5。
[0092]
表5对比例4改性聚氨酯性能测试
[0093]
测试项目测试结果试样密度252.33kg/m3试样压缩强度787.47kpa
[0094]
通过上述对比可知，本发明产品通过加入硅酸钠溶液和纳米二氧化钛等进行了优化改性，表干时间提升了59.85％，固化时间提升了49.15％，压缩强度提高80.61％，测得材料的平均反应温度为64.26℃，试样压缩强度为790.85kpa，拉伸强度为314.57kpa，尺寸变化率小于0.4％，尺寸稳定性高，具有应用于炮孔封堵的可行性。通过对改性聚氨酯泡沫材料封堵炮孔的效果模拟，得出使用聚氨酯进行炮孔封堵后，与无封堵相比，平均作用时间提升了65％，爆炸冲击波的气楔作用增大，爆破效果增强显著。
[0095]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。