一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡及其制备方法和应用，属于煤矿加固。

背景技术：

1、聚氨酯注浆材料具有施工简单方便、综合性能优异等诸多优点，目前已被广泛应用于煤矿煤岩体加固工程中，解决煤矿在生产过程中遇到的各类安全问题。然而煤矿生产过程中经常会有水从地底渗出，而水作为聚氨酯加固材料中发泡剂的一种，会与普通的聚氨酯加固材料互溶，导致局部配比严重失调，失调部分的聚氨酯加固料发泡不完全甚至无法发泡，填充不满煤岩体裂隙空间，产品力学性能达不到标准指标，无法满足煤岩体加固的使用要求，因此普通的聚氨酯加固材料无法在有水的现场使用。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：克服现有聚氨酯注浆材料易与水互溶，影响煤岩体加固效果的问题，提出一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡及其制备方法和应用，该产品能够不受地下水的影响，直接在水面上发泡，且最终反应生成的聚氨酯硬泡能够满足aq/t 1089-2020煤矿加固煤岩体用高分子材料中的相关要求(压缩强度大于40mpa，最高反应温度小于100℃等)。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡，所述聚氨酯硬泡的原料包括a组份和b组份，a组分与b组分固化成型，聚氨酯硬泡的密度为1000kg/m3～1200kg/m3；

4、所述a组分的原料包括聚醚多元醇、蓖麻油、发泡剂、匀泡剂、催化剂、阻燃剂，a组份的制备方法为：

5、所述聚醚多元醇包含分子量为400的聚四氢呋喃醚二醇(ptmeg 400)、分子量为800的聚四氢呋喃醚二醇(ptmeg 800)以及分子量为1000的聚四氢呋喃醚二醇(ptmeg1000)；

6、所述蓖麻油为凡特鲁斯公司牌号为t-400的蓖麻油多元醇，平均官能度为2.7～3.0；

7、所述发泡剂为h2o；

8、所述匀泡剂为江苏美思德公司牌号为84813的匀泡剂；

9、所述催化剂包含n,n-二甲基环己胺(pc-8)和三(二甲氨基丙基)六氢三嗪(pc-41)；

10、所述阻燃剂为磷酸三(β-氯乙基)酯(tcep)。

11、以制备所述a组分原料总质量为100份，各原料成分及其质量份数如下：

12、

13、所述b组分是万华化学所生产的-nco含量为30.2～32.0％的多亚甲基多苯基异氰酸酯(pm200)。

14、a组分含有的活泼-h(多元醇-oh中的活泼-h和h2o中活泼-h之和)与b组分含有的-nco基团的摩尔比为1.00:1.10～1.20。

15、a组分中：

16、优选的，所述的蓖麻油羟值为160～165mgkoh/g左右；

17、优选的，以制备所述a组分原料总质量为100份，各原料成分及其质量份数如下：

18、

19、优选的，a组分含有的活泼-h与b组分含有的-nco基团的摩尔比为1.00：(1.15～1.20)。

20、一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡的制备方法，该方法步骤如下：

21、第一步，将a组分和b组分均进行预热至25～28℃，然后将预热后的a组分和b组分进行混合均匀，得到混合料；进行混合时优选煤矿用气动高压注射机混合均匀；

22、第二步，将浇注模具预热至60～65℃；

23、第三步，将第一步中得到的混合料浇注至第二步预热后的模具中，浇注完成后放入烘箱中进行成型，得到密度为1000～1200kg/m3的聚氨酯硬质泡沫，进行成型时烘箱温度为60～65℃，湿度为85～90％，混合料的质量与模具的体积比为1.00～1.15：1.00；

24、一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡的应用，该方法步骤如下：

25、将a组分和b组分通过煤矿用气动高压注射机混合均匀后注入到煤岩体裂隙中，低粘度的混合料保持几十秒到几分钟的液体状态进行扩散，在煤岩体裂缝内反应、硬化与煤岩体胶结，达到快速加固煤岩体的效果，注入后2-4h即可展开正常煤矿作业工作。

26、有益效果

27、(1)本发明的方法制备的密度1000kg/m3～1200kg/m3的聚氨酯硬质泡沫能够在有水环境下直接快速发泡成型，不受煤矿内地下水与材料接触的影响，适用于地底环境复杂的煤岩体加固行业使用。

28、(2)本发明的密度1000kg/m3～1200kg/m3的聚氨酯硬质泡沫能够在有水环境下1～2min失去流动性，4min以内完全固化，2h后产品各项力学性能满足标准中的技术指标，兼顾生产效率及安全生产的要求。

29、(3)本发明的方法制备的密度1000kg/m3～1200kg/m3的聚氨酯硬质泡沫抗压强度大于40mpa，拉伸强度大于5mpa，剪切强度大于15mpa，黏结强度大于3mpa。聚氨酯加固材料固化物具有很高的力学强度，满足行业中对高分子加固材料的相关要求，可有效提高煤矿生产的安全性。

30、(4)本发明的方法制备的密度1000kg/m3～1200kg/m3的聚氨酯硬质泡沫最高反应温度小于100℃，氧指数大于28％，在注浆固化的过程中产生的热量很低，降低了注浆过程中因放热导致安全事故的风险。同时加固材料具有阻燃性，在发生火灾等事故时能有效阻隔火焰燃烧，进一步提高了生产的安全性。

技术特征：

1.一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡，其特征在于：

3.根据权利要求1或2所述的一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡，其特征在于：

8.一种可在潮湿环境下发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡的制备方法，其特征在于该方法步骤如下：

9.根据权利要求8所述的一种可在潮湿环境下发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡的制备方法，其特征在于：

10.一种可在潮湿环境下发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡的应用，其特征在于该方法步骤如下：

技术总结
本发明涉及一种可在水面上发泡的煤矿加固用聚氨酯硬泡及其制备方法和应用，属于煤矿加固技术领域。本发明的密度1000kg/m<supgt;3</supgt;～1200kg/m<supgt;3</supgt;的聚氨酯硬质泡沫最高反应温度小于100℃，氧指数大于28％，在注浆固化的过程中产生的热量很低，降低了注浆过程中因放热导致安全事故的风险。同时加固材料具有阻燃性，在发生火灾等事故时能有效阻隔火焰燃烧，进一步提高了生产的安全性。

技术研发人员：张剑平,吴敬朋,张旭东,郭亚莉,甄茂民,高瑞,汪军,夏义兵,彭鹏,王传琦,董正蒙,孔德涛
受保护的技术使用者：山东奥卓新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12