一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種化學注漿材料，特別是一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料及 其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前，在煤礦開采生產過程中，因為地質情況的復雜多變極易發(fā)生安全事故。為了 煤礦的安全生產，必須對煤巖體進行注漿加固。目前常用的無機類注漿材料，如水玻璃、水 泥等，由于初性差、粘結力差等原因嚴重限制它們的使用范圍。有機類的注漿材料有環(huán)氧樹 脂類注漿材料、丙締酷胺類注漿材料、聚氨醋類注漿材料，環(huán)氧樹脂類注漿材料粘度大、成 本高；丙締酷胺類注漿材料毒性很大。聚氨醋類注漿材料由于粘度適中、固化時間可調、力 學性能優(yōu)異得到了廣泛的應用。但是聚氨醋類注漿固化反應放熱量大、內部溫度高容易發(fā) 生自燃W及引爆瓦斯。
[000引中國專利CN 102942665 B，公開了煤巖體加固用低溫安全型聚氨醋注漿材料及 其制備方法，它是利用聚離多元醇和多異氯酸醋反應生成聚氨醋注漿材料，具有較好的力 學性能，但是遇水會發(fā)泡且成本高。中國專利CN 102516465 B，還公開了高彈性水性聚氨 醋-丙締酸醋復合樹脂及其制備和應用，它是采用多異氯酸醋和聚離多元醇W及丙締酸醋 單體來制備單組份彈性涂料，得到了很好的力學性能和耐候性，但是不適合注漿。針對煤礦 的特殊條件發(fā)明了自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，采用水玻璃和多異氯酸醋反應生成 復雜的網狀結構，水玻璃可W吸收反應過程產生的C02和部分熱量使得反應不發(fā)泡，同時熱 量會引發(fā)反應體系中的雙鍵發(fā)生聚合，使得整個反應的網狀結構相互交聯形成一個密實整 體。雙鍵聚合也可W吸收反應體系放出的部分熱量，從而有效地降低了注漿材料的內部蓄 熱溫度。

【發(fā)明內容】

[0004] 綜上所述，本發(fā)明的目的是針對現有技術的不足而提供的一種自吸熱型煤礦安全 用雙液注漿材料及其制備方法，雙液注漿材料是一種內部反應溫度低、力學性能優(yōu)異、阻燃 性好、成本低的注漿材料，其原料均可從市場購得，制備方法簡單，漿液粘度低、固化時間可 控、固結體抗壓強度〉60Mpa，氧指數>49%，最高蓄熱溫度<90°C。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明采用W下技術方案： 一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，雙液注漿材料是由體積比為；〇. 9~1. 1:1的A 組份；B組份混合而成，其中： A組份是由W下重量份的原料組成的： N-哲甲基丙締酷胺 5~10 密度為1. 30~1. 50g/cm3的水玻璃 80~90 擴鏈劑 2~4 引發(fā)劑 0. 5~1 表面活性劑 1~3 催化劑 1~3 B組份是由W下重量份的原料組成的： 多亞甲基多苯基多異氯酸醋 60~90 丙締酸醋 10~40 進一步，所述的N-哲甲基丙締酷胺為白色結晶粉末。
[0006] 進一步，所述的水玻璃為娃酸鋼溶液或娃酸鐘溶液，其模數為2. 5~3. 3。
[0007] 進一步，所述的擴鏈劑為了締二醇。
[000引進一步，所述的引發(fā)劑為過硫酸鐘或者過硫酸鋼。
[0009] 進一步，所述的表面活性劑為為烷基酪聚氧己締離類表面活性劑0P-10。
[0010] 進一步，所述的催化劑為五甲基二亞己基=胺，雙（3-二甲氨基丙基）胺，=亞己 基二胺，=己締二胺中的一種或幾種。
[001U 進一步，所述的多亞甲基多苯基多異氯酸醋為PM200。
[0012] 進一步，所述的丙締酸醋為二丙二醇二丙締酸醋，S丙二醇二丙締酸醋，新戊二醇 二丙締酸醋，1，6-己二醇二丙締酸醋中的至少一種。
[0013] 一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料的制備方法，該方法包括如下步驟： 1、 制備A組分；稱取N-哲甲基丙締酷胺，水玻璃，了締二醇，過硫酸鋼，表面活性劑 0P-10,五甲基二亞己基S胺，雙（3-二甲氨基丙基）胺攬拌均勻，封裝備用； 2、 制備B組份；稱取多亞甲基多苯基多異氯酸醋PM200，S丙二醇二丙締酸醋攬拌均 勻，封裝備用； 3、 混合固化：將A組份和B組份按體積比混合均勻，常溫反應固化即為雙液注漿材料成 品。
[0014] 本發(fā)明的有益效果； 1、本發(fā)明采用水玻璃使得注漿材料的阻燃性好、成本低，同時水玻璃中的部分水分在 材料反應過程中蒸發(fā)可W帶走部分熱量，避免事故發(fā)生。
[0015] 2、本發(fā)明采用N-哲甲基丙締酷胺和了締二醇與多異氯酸醋發(fā)生交聯反應，生成 復雜的網狀結構。丙締酸醋起到增初作用，同時在溫度和引發(fā)劑的作用下丙締酸醋中的雙 鍵與N-哲甲基丙締酷胺和了締二醇中的雙鍵相互發(fā)生聚合，使得整個反應的網狀結構相 互交聯形成一個密實整體。雙鍵聚合可W吸收反應體系放出的部分熱量，有效地降低了注 漿材料的內部蓄熱溫度。
[0016] 3、本發(fā)明的原料均可從市場購得，其制備方法簡單，漿液粘度低、固化時間可控、 固結體抗壓強度〉60Mpa，氧指數>49%，最高蓄熱溫度<90°C。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體實施例進一步闡述本發(fā)明，W下實施例中所用的原材料，如無特別 說明，均為市售。
[001引實施例1 一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，制備方法如下： 制備A組份；稱取5份N-哲甲基丙締酷胺，85. 5份模數為2. 7的水玻璃，4份了締二 醇，0. 5份過硫酸鋼，2份表面活性劑OP-10,1份五甲基二亞己基=胺，2份雙（3-二甲氨基 丙基）胺攬拌均勻，封裝備用； 制備B組份；稱取80份多亞甲基多苯基多異氯酸醋PM200, 20份S丙二醇二丙締酸醋 攬拌均勻，封裝備用； 將A組份和B組份按照體積比A:B=1:1混合均勻，常溫反應固化。
[0019] 測試材料的產品指標如下：
【主權項】
1. 一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，其特征在于：雙液注漿材料是由體積比 為：0. 9~1. 1:1的A組份：B組份混合而成，其中： A組份是由以下重量份的原料組成的： N-羥甲基丙烯酰胺 5~10 密度為I. 30~1. 50g/cm3的水玻璃 80~90 擴鏈劑 2~4 引發(fā)劑 〇. 5~1 表面活性劑 1~3 催化劑 1~3 B組份是由以下重量份的原料組成的： 多亞甲基多苯基多異氰酸酯 60~90 丙烯酸酯 10~40。
2. 根據權利要求1所述的一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，其特征在于：所述 的N-羥甲基丙烯酰胺為白色結晶粉末。
3. 根據權利要求1所述的一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，其特征在于：所述 的水玻璃為硅酸鈉溶液或硅酸鉀溶液，其模數為2. 5~3. 3。
4. 根據權利要求1所述的一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，其特征在于：所述 的擴鏈劑為丁烯二醇。
5. 根據權利要求1所述的一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，其特征在于：所述 的引發(fā)劑為過硫酸鉀或者過硫酸鈉。
6. 根據權利要求1所述的一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，其特征在于：所述 的表面活性劑為為烷基酚聚氧乙烯醚類表面活性劑OP-IO。
7. 根據權利要求1所述的一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，其特征在于：所述 的催化劑為五甲基二亞乙基三胺、雙（3-二甲氨基丙基）胺、三亞乙基二胺、三乙烯二胺中 的一種或幾種。
8. 根據權利要求1所述的一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，其特征在于：所述 的多亞甲基多苯基多異氰酸酯為PM200。
9. 根據權利要求1所述的一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料，其特征在于：所述 的丙烯酸酯為二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1，6-己二 醇二丙烯酸酯中的至少一種。
10. 根據權利要求1-9任一項所述的一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料的制備方 法，其特征在于：該方法包括如下步驟： (1) 制備A組分：稱取N-羥甲基丙烯酰胺，水玻璃，丁烯二醇，過硫酸鈉，表面活性劑 0P-10,五甲基二亞乙基三胺，雙（3-二甲氨基丙基）胺攪拌均勻，封裝備用； (2) 制備B組份：稱取多亞甲基多苯基多異氰酸酯PM200,三丙二醇二丙烯酸酯攪拌均 勻，封裝備用； (3) 混合固化：將A組份和B組份按體積比混合均勻，常溫反應固化即為雙液注漿材料 成品。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自吸熱型煤礦安全用雙液注漿材料及其制備方法。它采用N-羥甲基丙烯酰胺、水玻璃、擴鏈劑、引發(fā)劑、表面活性劑和催化劑組成A組分；多亞甲基多苯基多異氰酸酯和丙烯酸酯組成B組分，再將A、B組分分別攪拌均勻，使用時按體積比混合即可。本發(fā)明利用水玻璃和異氰酸酯反應，同時利用其產生的熱量引發(fā)反應體系中的雙鍵發(fā)生聚合，使得漿料固化后的蓄熱溫度降低，同時大大提高了注漿材料的力學性能。得到了一種內部反應溫度低、力學性能優(yōu)異、阻燃性好、成本低的注漿材料。
【IPC分類】C08F283-00, C08G18-76, C08G18-67, E21D11-10, C04B28-26, C08G18-28
【公開號】CN104671739
【申請?zhí)枴緾N201510079457
【發(fā)明人】楊政鵬, 劉玄, 張春靜, 白萬備, 李海艷, 管學茂
【申請人】河南理工大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月13日