專利名稱：抗水樹脂及其制備方法和在錨固劑制備中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樹脂及其制備方法和應(yīng)用，特別是涉及一種抗水樹脂及其制備方法和在錨固劑制備中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
樹脂錨固劑是用作錨桿和柔性錨桿(也稱為錨索)的錨固介質(zhì)，其為煤礦和隧道的頂板和側(cè)幫提供支護(hù)，使用樹脂錨固劑是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外地下工程支護(hù)及邊坡治理的一種主要形式。樹脂錨固劑的基本核心材料是樹脂，其作用原理是利用樹脂錨固劑的高強(qiáng)粘結(jié)性，將錨桿或錨索與圍巖牢牢的粘結(jié)在一起，形成對(duì)圍巖的錨固約束力。然而，在地下水的長(zhǎng)期侵蝕下，樹脂錨固劑的粘結(jié)性能必然會(huì)逐年減退，導(dǎo)致錨固力下降，從而形成安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種抗水樹脂及其制備方法，該抗水樹脂用于錨固劑制備時(shí)所得的錨固劑抗壓強(qiáng)度高、錨固力大、抗水性能好。本發(fā)明抗水樹脂，其原料包括按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下組分苯酐8% -16% ;順丁烯二酸酐 5%-13%;富馬酸3%-11%;乙二醇 9%-17%;二甘醇 2%-10%;松香 10%-18%; 苯乙烯34% -42%。松香是指從松樹的含油樹脂蒸去了揮發(fā)的松節(jié)油后的透明固體物質(zhì)， 脆而硬，黃色或棕色，是一種工業(yè)原料。本發(fā)明抗水樹脂，其中所述原料包括按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下組分苯酐12%;順丁烯二酸酐9% ;富馬酸7% ;乙二醇13.4% ;二甘醇6. 4% ;松香14% ;苯乙烯38. 2%。本發(fā)明抗水樹脂，其中所述松香的酸值為150_170mgK0H/g。酸值的測(cè)量方法采用 GB/T8146-2003松香試驗(yàn)方法中的酸值測(cè)定。松香的主要成分是樹脂酸，可進(jìn)行堿中和反應(yīng)生成樹脂酸鹽和水，酸值意義為完全中和質(zhì)量為Ig的松香所消耗氫氧化鉀的質(zhì)量的樹脂。本發(fā)明抗水樹脂，其中所述松香的軟化點(diǎn)為55_65°C。軟化點(diǎn)的測(cè)量方法采用GB/ T8146-2003松香試驗(yàn)方法中的軟化點(diǎn)測(cè)定。本發(fā)明抗水樹脂的制備方法，包括以下步驟I)按上述比例投入乙二醇和二甘醇，攪拌均勻，再按比例投入苯酐、順丁烯二酸酐和富馬酸；2)升溫使物料溫度達(dá)到90°C -120°C時(shí)，開始攪拌，攪拌的同時(shí)繼續(xù)加熱升溫；3)當(dāng)物料溫度達(dá)到155-165°C時(shí)，保溫28-32分鐘，之后以每小時(shí)10-12°C升溫，以每小時(shí)10-12°C升溫后的第3小時(shí)開始取樣測(cè)定pH值，直至pH值達(dá)到50-70 ;到此步驟為止，各物料反應(yīng)生成的是不飽和聚酯；4)步驟3)后按比例投入松香，繼續(xù)升溫至物料溫度達(dá)到195-210°C后保溫，42小時(shí)后開始測(cè)PH值，直至pH達(dá)到50-70 ;常規(guī)的樹脂錨固劑制備時(shí)是不加入松香的，本申請(qǐng)中加入松香，利用松香中樹脂酸的羧基與步驟3)中生成的不飽和聚酯中的羥基進(jìn)行酯化反應(yīng)，從而達(dá)到對(duì)樹脂分子鏈進(jìn)行封端的目的；5)步驟4)中pH達(dá)到50-70后抽真空脫水，至pH值達(dá)到38為止；所脫的水是反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的；6)冷卻物料至170°C以下，按比例投入苯乙烯進(jìn)行稀釋，得到抗水樹脂。本發(fā)明抗水樹脂的制備方法，其中步驟I)中所述攪拌的時(shí)間為5-10分鐘。本發(fā)明抗水樹脂的制備方法，其中步驟3)中，當(dāng)物料溫度達(dá)到160°C時(shí)，保溫30分鐘，之后以每小時(shí)10-12°C升溫，以每小時(shí)10-12°C升溫后的第3小時(shí)開始取樣測(cè)定pH值， 每30分鐘測(cè)定一次，直至pH值達(dá)到50-70。本發(fā)明抗水樹脂的制備方法，其中步驟4)中，繼續(xù)升溫至物料溫度達(dá)到200°C后保溫，42小時(shí)后開始測(cè)pH值，以后每30分鐘測(cè)一次，直至pH達(dá)到50-70。本發(fā)明還涉及一種抗水樹脂錨固劑，其包括A組分和B組分，其中A組分由按質(zhì)量份計(jì)的以下組分組成上述抗水樹脂I份，惰性材料石灰石粉5-6份，促進(jìn)劑N，N- 二甲基苯胺O. 005份；B組分為過(guò)氧化物固化劑；其中B組分A組分的質(zhì)量比為O. 8-1。本發(fā)明抗水樹脂錨固劑，其中所述過(guò)氧化物固化劑為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化環(huán)己酮或過(guò)氧化甲基酮。本發(fā)明還涉及上述抗水樹脂錨固劑的制備方法，包括以下步驟按比例混合上述抗水樹脂、惰性材料石灰石粉和促進(jìn)劑N，N- 二甲基苯胺，混合均勻，包裝得到A組分；將過(guò)氧化物固化劑單獨(dú)包裝得到B組分。嚴(yán)格將A組分和B組分在包裝物中分隔開，防止錨固劑在使用前因固化劑泄漏而產(chǎn)品失效。本發(fā)明抗水樹脂錨固劑在使用時(shí)，在錨桿或錨索的攪拌作用下，撕破包裝物，使過(guò)氧化物固化劑與A組分中的樹脂、促進(jìn)劑、惰性材料的混合物進(jìn)行混合，從而形成固化。本發(fā)明中對(duì)樹脂錨固劑的基本核心材料-樹脂進(jìn)行改進(jìn)，即在樹脂的生產(chǎn)合成中，利用松香中樹脂酸的羧基與不飽和聚酯中的羥基進(jìn)行酯化反應(yīng)，從而達(dá)到使樹脂分子鏈封端的目的，用該樹脂制備得到的樹脂錨固劑抗壓強(qiáng)度大、錨固力大并具有優(yōu)異的抗水性能。經(jīng)過(guò)水煮試驗(yàn)14天后，抗水樹脂錨固劑生成試塊的抗壓強(qiáng)度為98Mpa、錨固力為14. 0ΚΝ、試塊穩(wěn)定性好，而水煮試驗(yàn)14天后，普通樹脂錨固劑生成試塊的抗壓強(qiáng)度為 40Mpa、錨固力為4· 8KN，試塊碎裂。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1-3所用松香的酸值為150_170mgK0H/g，軟化點(diǎn)為55_65°C。實(shí)施例I抗水樹脂的制備I)投入乙二醇9kg和二甘醇10kg，攪拌均勻，再投入苯酐16kg、順丁烯二酸酐 13kg和富馬酸3kg;2)升溫使物料溫度達(dá)到90°C時(shí)，開始攪拌，攪拌的同時(shí)繼續(xù)加熱升溫；3)當(dāng)物料溫度達(dá)到155°C時(shí)，保溫28分鐘，之后以每小時(shí)10°C升溫，以每小時(shí) 10°c升溫后的第3小時(shí)開始取樣測(cè)定pH值，每30分鐘測(cè)定一次，直至pH值達(dá)到50-70 ；4)步驟3)后投入松香15kg，繼續(xù)升溫至物料溫度達(dá)到195°C后保溫，42小時(shí)后開始測(cè)pH值，每30分鐘測(cè)定一次，直至pH達(dá)到50-70 ；5)步驟4)中pH達(dá)到50-70后抽真空脫水，至pH值達(dá)到38為止；
6)冷卻物料至170°C以下，投入苯乙烯34kg進(jìn)行稀釋，得到抗水樹脂。實(shí)施例2抗水樹脂的制備I)投入乙二醇17kg和二甘醇2kg，攪拌均勻，再投入苯酐8kg、順丁烯二酸酐5kg 和富馬酸Ilkg ；2)升溫使物料溫度達(dá)到120°C時(shí)，開始攪拌，攪拌的同時(shí)繼續(xù)加熱升溫；3)當(dāng)物料溫度達(dá)到165°C時(shí)，保溫32分鐘，之后以每小時(shí)12°C升溫，以每小時(shí) 12°C升溫后的第3小時(shí)開始取樣測(cè)定pH值，每30分鐘測(cè)定一次，直至pH值達(dá)到50-70 ；4)步驟3)后投入松香18kg，繼續(xù)升溫至物料溫度達(dá)到210°C后保溫，42小時(shí)后開始測(cè)pH值，每30分鐘測(cè)定一次，直至pH達(dá)到50-70 ；5)步驟4)中pH達(dá)到50-70后抽真空脫水，至pH值達(dá)到38為止；6)冷卻物料至170°C以下，投入苯乙烯39kg進(jìn)行稀釋，得到抗水樹脂。實(shí)施例3抗水樹脂的制備I)投入乙二醇13. 4kg和二甘醇6. 4kg，攪拌均勻，再投入苯酐12kg、順丁烯二酸酐 9kg和富馬酸7kg;2)升溫使物料溫度達(dá)到105°C時(shí)，開始攪拌，攪拌的同時(shí)繼續(xù)加熱升溫；3)當(dāng)物料溫度達(dá)到160°C時(shí)，保溫30分鐘，之后以每小時(shí)11°C升溫，以每小時(shí) ll°c升溫后的第3小時(shí)開始取樣測(cè)定pH值，每30分鐘測(cè)定一次，直至pH值達(dá)到50-70 ；4)步驟3)后投入松香14kg，繼續(xù)升溫至物料溫度達(dá)到200°C后保溫，42小時(shí)后開始測(cè)pH值，每30分鐘測(cè)定一次，直至pH達(dá)到50-70 ；5)步驟4)中pH達(dá)到50-70后抽真空脫水，至pH值達(dá)到38為止；6)冷卻物料至170°C以下，投入苯乙烯38. 2kg進(jìn)行稀釋，得到抗水樹脂。實(shí)施例4抗水樹脂錨固劑的制備取實(shí)施例I得到的抗水樹脂，按樹脂質(zhì)量的5倍加入惰性材料石灰石粉，再加入樹脂質(zhì)量O. 5%的促進(jìn)劑N，N- 二甲基苯胺進(jìn)行混合，得到A組分；包裝過(guò)程中加入A組分80 質(zhì)量％的固化劑過(guò)氧化苯甲酰，并嚴(yán)格將A組分和固化劑在包裝物中分隔開，防止錨固劑在使用前因固化劑泄漏而產(chǎn)品失效，得到抗水樹脂錨固劑樣品I。取實(shí)施例2得到的抗水樹脂，按樹脂質(zhì)量的6倍加入惰性材料石灰石粉，再加入樹脂質(zhì)量O. 5%的促進(jìn)劑N，N- 二甲基苯胺進(jìn)行混合，得到A組分；包裝過(guò)程中加入與A組分質(zhì)量相等的固化劑過(guò)氧化物甲基酮，并嚴(yán)格將A組分和固化劑在包裝物中分隔開，防止錨固劑在使用前因固化劑泄漏而產(chǎn)品失效，得到抗水樹脂錨固劑樣品2。取實(shí)施例3得到的抗水樹脂，按樹脂質(zhì)量的6倍加入惰性材料石灰石粉，再加入樹脂質(zhì)量O. 5%的促進(jìn)劑N，N- 二甲基苯胺進(jìn)行混合，得到混合物料；包裝過(guò)程中加入A組分 90質(zhì)量％的固化劑過(guò)氧化環(huán)己酮，并嚴(yán)格將A組分和固化劑在包裝物中分隔開，防止錨固劑在使用前因固化劑泄漏而產(chǎn)品失效，得到抗水樹脂錨固劑樣品3。實(shí)施例5對(duì)比例通常用樹脂錨固劑固化后的物理強(qiáng)度評(píng)價(jià)其錨固力的大小，抗壓強(qiáng)度越高，錨固力越大；反之，則越小。為檢測(cè)抗水樹脂錨固劑的抗水性能和在常期水浸蝕下的物理強(qiáng)度變化，我們將市場(chǎng)上采購(gòu)的普通樹脂錨固劑與本發(fā)明抗水樹脂錨固劑樣品1-3在室溫中的相同環(huán)境下成型為4X4X4(cm)的立方體試塊，水煮試驗(yàn)后對(duì)其抗壓強(qiáng)度和錨固力加以對(duì)
5比，抗壓強(qiáng)度和錨固力的測(cè)試方法如MT146. 1-2002樹脂錨桿-錨固劑中的測(cè)試方法進(jìn)行。 水煮試驗(yàn)中使水保持沸騰并浸沒立方體試塊，水煮試驗(yàn)的目的是加速模擬水浸蝕條件下對(duì)樹脂錨固劑的影響，對(duì)比結(jié)果如下水煮條件下對(duì)抗壓強(qiáng)度與錨固力的影響
權(quán)利要求
1.一種抗水樹脂，其特征在于其原料包括按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下組分苯酐 8% -16%;順丁烯二酸酐 5% -13%;富馬酸 3% -11%;乙二醇 9% -17%;二甘醇 2% -10%； 松香 10% -18% ;苯乙烯 34% -42%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的抗水樹脂，其特征在于所述原料包括按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下組分苯酐12% ;順丁烯二酸酐9% ;富馬酸7% ;乙二醇13.4% ;二甘醇6. 4% ;松香 14% ;苯乙烯 38. 2%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的抗水樹脂，其中所述松香的酸值為150-170mgK0H/g。
4.一種權(quán)利要求I或2所述抗水樹脂的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)按比例投入乙二醇和二甘醇，攪拌均勻，再按比例投入苯酐、順丁烯二酸酐和富馬酸；2)升溫使物料溫度達(dá)到90°C_120°C時(shí)，開始攪拌，攪拌的同時(shí)繼續(xù)加熱升溫；3)當(dāng)物料溫度達(dá)到155-165°C時(shí)，保溫28-32分鐘，之后以每小時(shí)10-12°C升溫，以每小時(shí)10-12°C升溫后的第3小時(shí)開始取樣測(cè)定pH值，直至pH值達(dá)到50-70 ；4)步驟3)后按比例投入松香，繼續(xù)升溫至物料溫度達(dá)到195-210°C后保溫，42小時(shí)后開始測(cè)pH值，直至pH達(dá)到50-70 ；5)步驟4)中pH達(dá)到50-70后抽真空脫水，至pH值達(dá)到38為止；6)冷卻物料至170°C以下，按比例投入苯乙烯進(jìn)行稀釋，得到抗水樹脂。
5.一種權(quán)利要求3所述抗水樹脂的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)按比例投入乙二醇和二甘醇，攪拌均勻，再按比例投入苯酐、順丁烯二酸酐和富馬酸；2)升溫使物料溫度達(dá)到90°C_120°C時(shí)，開始攪拌，攪拌的同時(shí)繼續(xù)加熱升溫；3)當(dāng)物料溫度達(dá)到155-165°C時(shí)，保溫28-32分鐘，之后以每小時(shí)10-12°C升溫，以每小時(shí)10-12°C升溫后的第3小時(shí)開始取樣測(cè)定pH值，直至pH值達(dá)到50-70 ；4)步驟3)后按比例投入松香，繼續(xù)升溫至物料溫度達(dá)到195-210°C后保溫，42小時(shí)后開始測(cè)pH值，直至pH達(dá)到50-70 ；5)步驟4)中pH達(dá)到50-70后抽真空脫水，至pH值達(dá)到38為止；6)冷卻物料至170°C以下，按比例投入苯乙烯進(jìn)行稀釋，得到抗水樹脂。
6.一種抗水樹脂錨固劑，其特征在于包括A組分和B組分，其中A組分由按質(zhì)量份計(jì)的以下組分組成權(quán)利要求I或2所述抗水樹脂I份，惰性材料石灰石粉5-6份，促進(jìn)劑N， N- 二甲基苯胺0. 005份；B組分為過(guò)氧化物固化劑；其中B組分A組分的質(zhì)量比為0. 8_1。
7.一種抗水樹脂錨固劑，其特征在于包括A組分和B組分，其中A組分由按質(zhì)量份計(jì)的以下組分組成權(quán)利要求3所述抗水樹脂I份，惰性材料石灰石粉5-6份，促進(jìn)劑N，N- 二甲基苯胺0. 005份；B組分為過(guò)氧化物固化劑；其中B組分A組分的質(zhì)量比為0. 8-1。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的抗水樹脂錨固劑，其特征在于所述過(guò)氧化物固化劑為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化環(huán)己酮或過(guò)氧化甲基酮。
9.一種權(quán)利要求6或7所述的抗水樹脂錨固劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟按比例混合上述抗水樹脂、惰性材料石灰石粉和促進(jìn)劑N，N-二甲基苯胺，混合均勻，包裝得到A組分；將過(guò)氧化物固化劑單獨(dú)包裝得到B組分。
10.一種權(quán)利要求1-3之一所述的抗水樹脂在抗水樹脂錨固劑制備中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種樹脂及其制備方法和應(yīng)用，其目的是為了提供一種抗水樹脂，該抗水樹脂用于錨固劑制備時(shí)所得的錨固劑錨固劑抗壓強(qiáng)度高、錨固力大、抗水性能好。本發(fā)明抗水樹脂的原料包括按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下組分苯酐8％-16％；順丁烯二酸酐5％-13％；富馬酸3％-11％；乙二醇9％-17％；二甘醇2％-10％；松香10％-18％；苯乙烯34％-42％。本發(fā)明還涉及該抗水樹脂的制備方法以及該抗水樹脂在抗水樹脂錨固劑制備中的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08F283/01GK102585104SQ20121003570
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月16日
發(fā)明者黃祖泉 申請(qǐng)人:淮南市順輝錨固有限公司