一種固結(jié)體強(qiáng)度高的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種固結(jié)體強(qiáng)度高的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液，將納米二氧化硅進(jìn)行有機(jī)改性后添加到原料中，能夠分散均勻不易團(tuán)聚，在基本保持傳統(tǒng)聚氨酯注漿液性能的同時(shí)，明顯比傳統(tǒng)聚氨酯注漿液的熱分解溫度和殘留質(zhì)量高，還添加改性煅燒高嶺土、玻璃纖維、雙酚A型環(huán)氧樹脂等活性改性劑，各組分相互分散均勻不下沉，在改善了復(fù)合注漿液粘度的同時(shí)，還提高了固結(jié)體強(qiáng)度，能快速注入和滲透到流沙或淤泥的細(xì)微空隙中固化，形成一定強(qiáng)度的固結(jié)體，防止在掘進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)透沙、冒頂、片幫等安全事故的發(fā)生。
【專利說(shuō)明】
一種固結(jié)體強(qiáng)度高的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及注漿材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種固結(jié)體強(qiáng)度高的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液及其制作方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常遇到斷層、褶曲及裂隙發(fā)育帶等地質(zhì)構(gòu)造，煤巖體松散破碎，極易出現(xiàn)大面積冒頂和突水事故，嚴(yán)重威脅煤礦井下安全生產(chǎn)。因此，迫切需要有效的破碎煤巖體加固材料及技術(shù)，以解決這個(gè)影響煤礦安全與效益的突出問題。目前常采用注漿技術(shù)來(lái)加固破碎煤巖體，增加巷道的支護(hù)強(qiáng)度。根據(jù)注漿材料可分為水泥類與化學(xué)注漿材料兩大類。水泥類注漿材料由于固化時(shí)間長(zhǎng)、不能注入細(xì)小的裂縫等缺點(diǎn)，不適用于煤巖體快速加固?；瘜W(xué)注漿材料屬于有機(jī)高分子材料，具有黏度低、滲透性好、強(qiáng)度增長(zhǎng)快、黏結(jié)強(qiáng)度高、變形性好等優(yōu)異的性能，已在煤礦、隧洞、水利水電、鐵道、市政等工程領(lǐng)域中得到較廣泛的應(yīng)用，包括聚氨酯、環(huán)氧樹脂、脲醛樹脂等，主要通過(guò)壓力或化學(xué)滲透作用灌入煤巖體裂隙中，能在較短的時(shí)間內(nèi)固結(jié)并達(dá)到較高的強(qiáng)度，使松散破碎圍巖膠結(jié)成連續(xù)體。其中親水性聚氨酯(PU)注漿材料與傳統(tǒng)的高分子漿液相比，具有良好的親水性、強(qiáng)滲透性以及優(yōu)異的堵動(dòng)水性能，發(fā)展前景廣闊。但是，在使用中也存在固結(jié)體強(qiáng)度較低、尺寸穩(wěn)定性差、耐熱度不高、阻燃效果差等問題。
[0003]《nano_Si〇2/PU親水性注衆(zhòng)材料的制備與性能研究》一文采用納米二氧化娃 (nano_Si〇2)對(duì)親水性注漿材料進(jìn)行了改性。結(jié)果表明，與PU注漿液相比，nano_Si〇2/PU 復(fù)合注漿液熱穩(wěn)定性得到了提高，固結(jié)體的壓縮強(qiáng)度也明顯增加。但因納米二氧化硅其尺寸小、比表面積大，在親水性聚氨酯中易團(tuán)聚，分散不均勻，需要對(duì)納米二氧化硅表面加以修飾改性再加入原料中，同時(shí)由于煤礦井下環(huán)保以及安全要求越來(lái)越高，文中制得的復(fù)合注漿其性能指標(biāo)還完全達(dá)不到以上要求，因而需要對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝和原料配比等加以改性。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種固結(jié)體強(qiáng)度高的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液及其制作方法。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種固結(jié)體強(qiáng)度高的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液，由下列重量份的原料制成:水性聚氨酯乳液100、雙酚A型環(huán)氧樹脂19-22、聚丙烯酰胺1.4-1.8、玻璃纖維8.5-9.6、煅燒高嶺土 17-19、納米二氧化硅1.2-1.4、聚四氟乙烯乳液5-7、瀝青3-5、甲基二乙氧基硅烷17-18、椰子皮1-2。
[0006]所述的一種固結(jié)體強(qiáng)度高的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液的制作方法，包括以下步驟:(1)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將甲基二乙氧基硅烷加熱煮沸，加入納米二氧化硅保持溫度攪拌1-2小時(shí)，過(guò)濾、洗滌干燥后，在零下15-20°C下冷凍3-5小時(shí)，加入瀝青研磨成粉制得有機(jī)改性納米二氧化娃；(2)將煅燒高嶺土在混合強(qiáng)酸中60-80 °C超聲分散4-6小時(shí)，去離子水洗滌至中性，SOSO °C 真空干燥得到表面羧基化的煅燒高嶺土， 加入玻璃纖維 、椰子皮研磨 1-2 小時(shí)， 噴灑霧狀聚四氟乙烯乳液超聲分散10-15分鐘得到改性煅燒高嶺土；(3)將水性聚氨酯乳液、雙酚A型環(huán)氧樹脂加熱至80-90°C，在2000r/min高速攪拌下混勻，加入步驟(1)、(2)反應(yīng)物料及其它剩余成分在1000r/min速度下攪拌10-20分鐘，最后再經(jīng)超聲研磨分散20-30分鐘，降溫出料。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明將納米二氧化硅進(jìn)行有機(jī)改性后添加到原料中，能夠分散均勻不易團(tuán)聚，在基本保持傳統(tǒng)聚氨酯注漿液性能的同時(shí)，明顯比傳統(tǒng)聚氨酯注漿液的熱分解溫度和殘留質(zhì)量高，還添加改性煅燒高嶺土、玻璃纖維、雙酚A型環(huán)氧樹脂等活性改性劑，各組分相互分散均勻不下沉，在改善了復(fù)合注漿液粘度的同時(shí)，還提高了固結(jié)體強(qiáng)度，能快速注入和滲透到流沙或淤泥的細(xì)微空隙中固化，形成一定強(qiáng)度的固結(jié)體，防止在掘進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)透沙、冒頂、片幫等安全事故的發(fā)生?！揪唧w實(shí)施方式】
[0008]—種固結(jié)體強(qiáng)度高的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液，由下列重量份的原料制成:水性聚氨酯乳液100、雙酚A型環(huán)氧樹脂19、聚丙烯酰胺1.4、玻璃纖維8.5、煅燒高嶺土 17、納米二氧化硅1.2、聚四氟乙烯乳液5、瀝青3、甲基二乙氧基硅烷17、椰子皮1。
[0009]所述的一種固結(jié)體強(qiáng)度高的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液的制作方法，包括以下步驟:(1)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將甲基二乙氧基硅烷加熱煮沸，加入納米二氧化硅保持溫度攪拌1-2 小時(shí)，過(guò)濾、洗滌干燥后，在零下15-20°C下冷凍3-5小時(shí)，加入瀝青研磨成粉制得有機(jī)改性納米二氧化娃；(2)將煅燒高嶺土在混合強(qiáng)酸中60-80 °C超聲分散4-6小時(shí)，去離子水洗滌至中性，SOSO °C 真空干燥得到表面羧基化的煅燒高嶺土， 加入玻璃纖維 、椰子皮研磨 1-2 小時(shí)， 噴灑霧狀聚四氟乙烯乳液超聲分散10-15分鐘得到改性煅燒高嶺土；(3)將水性聚氨酯乳液、雙酚A型環(huán)氧樹脂加熱至80-90°C，在2000r/min高速攪拌下混勻，加入步驟(1)、(2)反應(yīng)物料及其它剩余成分在1000r/min速度下攪拌10-20分鐘，最后再經(jīng)超聲研磨分散20-30分鐘，降溫出料。
[0010]使用本發(fā)明生產(chǎn)的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下:(1)與水反應(yīng)所得的固結(jié)體的壓縮強(qiáng)度為2.92MPa;(2)最大熱分解溫度為410 °C，殘留質(zhì)量為6.7%;(3)黏度為972mPa.s。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種固結(jié)體強(qiáng)度高的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液，其特征在于，由下列重量份的原料 制成:水性聚氨酯乳液100、雙酚A型環(huán)氧樹脂19-22、聚丙烯酰胺1.4-1.8、玻璃纖維8.5-9.6、煅燒高嶺土 17-19、納米二氧化硅1.2-1.4、聚四氟乙烯乳液5-7、瀝青3-5、甲基二乙氧 基硅烷17-18、椰子皮1-2。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固結(jié)體強(qiáng)度高的親水性聚氨酯復(fù)合注漿液的制作方法， 其特征在于包括以下步驟:(1)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將甲基二乙氧基硅烷加熱煮沸，加入納米二氧化硅保持溫度攪拌1-2 小時(shí)，過(guò)濾、洗滌干燥后，在零下15-20°C下冷凍3-5小時(shí)，加入瀝青研磨成粉制得有機(jī)改性 納米二氧化娃；(2)將煅燒高嶺土在混合強(qiáng)酸中60-80 °C超聲分散4-6小時(shí)，去離子水洗滌至中性，SOSO °C 真空干燥得到表面羧基化的煅燒高嶺土， 加入玻璃纖維 、椰子皮研磨 1-2 小時(shí)， 噴灑霧 狀聚四氟乙烯乳液超聲分散10-15分鐘得到改性煅燒高嶺土；(3)將水性聚氨酯乳液、雙酚A型環(huán)氧樹脂加熱至80-90°C，在2000r/min高速攪拌下混 勻，加入步驟(1)、(2)反應(yīng)物料及其它剩余成分在1000r/min速度下攪拌10-20分鐘，最后再 經(jīng)超聲研磨分散20-30分鐘，降溫出料。
【文檔編號(hào)】C08K9/00GK106009614SQ201610557732
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月15日
【發(fā)明人】喬啟信, 金自海
【申請(qǐng)人】安徽朗凱奇建材有限公司