一種用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料及其制備方法
【專利摘要】一種用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料及其制備方法，該材料由A組分改性脲醛樹(shù)脂和B組分催化劑兩組分組成。A組分的制備：脲醛樹(shù)脂溶液100份、抗靜電劑5-10份、聚乙二醇10-20份、聚丙三醇3-8份、甲醇50-70份、酚醛樹(shù)脂10-20份、尿素5-10份；B組分催化劑的制備：甲基磺酸100份、酚磺酸10-20份、苯磺酸20-40份、無(wú)機(jī)酸20-30份、水1-80份、阻燃聚酯10-40份；樹(shù)脂以脲醛樹(shù)脂為主要原料，與增韌劑，抗靜電劑，酚醛樹(shù)脂以及甲醇為原料在堿性條件下加熱通過(guò)共聚縮合形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改性脲醛樹(shù)脂。催化劑以有機(jī)酸，無(wú)機(jī)酸配以阻燃聚酯改善了材料的柔韌性。該材料安全無(wú)污染，價(jià)格低廉，抗壓強(qiáng)度高，阻燃抗靜電性能優(yōu)越，其良好的柔韌性能承受隨后的地層運(yùn)動(dòng)。
【專利說(shuō)明】一種用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)注漿材料【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體說(shuō)是一種煤礦加固用改性脲醛樹(shù)脂注漿材料。

【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)煤炭資源豐富，分布地域廣泛，煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在煤礦的采掘過(guò)程中，不可避免會(huì)遇到松散破碎的煤體，強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，掘進(jìn)過(guò)程中極易發(fā)生片幫冒頂，因此為了保證礦井安全生產(chǎn)必須對(duì)破碎頂板進(jìn)行超前加固，有效地控制圍巖垮落。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的加固材料通常有粘土、水泥、水泥一水玻璃、丙烯酰胺類、環(huán)氧樹(shù)脂類、聚氨酯類。傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)材料作為增強(qiáng)煤礦地質(zhì)強(qiáng)度的材料存在強(qiáng)度低、操作困難等缺點(diǎn)；現(xiàn)有技術(shù)的注漿材料中，丙烯酰胺類耐久性差、毒性大，環(huán)氧樹(shù)脂類雖然粘結(jié)力強(qiáng)，但粘度大，注漿困難，聚氨酯類具有較好的粘結(jié)性及持久性，但是阻燃性差，反應(yīng)溫度高，存在安全隱患。而脲醛樹(shù)脂材料內(nèi)部反應(yīng)溫度在60°C以下，阻燃性好，成本低，易于施工。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料及其制備方法。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料，其特征是:由A組分改性脲醛樹(shù)脂和B組分催化劑兩組分組成，包括以下步驟制成:
(一)按重量份數(shù)，A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備:
脲醛樹(shù)脂溶液100份，脲醛樹(shù)脂溶液的脲醛樹(shù)脂固含量為40%-50%，粘度(涂-4杯25°C) 18-30s、抗靜電劑5-10份、聚乙二醇10-20份、聚丙三醇3_8份、甲醇50-70份、酚醛樹(shù)脂10-20份、尿素5-10份；
(O按照上述重量份數(shù)的組分依次把原料投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻；
(2 )在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱；
(3)加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ;
(4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂；
(二)按重量份數(shù)，B組分催化劑的制備:
甲基磺酸100份、酚磺酸10-20份、苯磺酸20-40份、無(wú)機(jī)酸20-30份、水1-80份、阻燃聚酯10-40份；
按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
[0006]根據(jù)所述的用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料，其特征是:所述的酚醛樹(shù)脂為堿催化熱固性酚醛樹(shù)脂；所述的抗靜電劑為烷基磺酸鈉、吐溫、脂肪酸-環(huán)氧乙烷加成物、烷基酚-環(huán)氧乙烷加成物中的一種或幾種的任意比例混合；所述的無(wú)機(jī)酸為磷酸、硫酸、鹽酸的一種或幾種的任意比例混合；所述的阻燃聚酯為羥值300-500 mgKOH/g，粘度1000-2000 mpa.s的聚醋多元醇的一種或幾種的任意比例混合。
[0007]根據(jù)所述的用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料，其特征是:
(一)A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備:
(O固含量為48%，粘度為25s的脲醛樹(shù)脂溶液1000kg，十二烷基磺酸鈉80kg，聚乙二醇120kg，據(jù)丙三醇40kg，甲醇500kg，酚醛樹(shù)脂200kg，尿素60kg，依次投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻；
(2 )在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱；
(3)加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至18-30S;
(4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂；
(二)B組分催化劑的制備:
甲基磺酸1000kg、酸磺酸170kg、苯磺酸200kg、磷酸280kg、水600kg、阻燃聚醋400A300kg ;
按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
[0008]根據(jù)所述的用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料，其特征是:
(一)A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備:
(I)固含量為45%，粘度為28s的脲醛樹(shù)脂溶液1000kg，吐溫-80 30kg，十二烷基磺酸鈉50kg，聚乙二醇160kg，據(jù)丙三醇80kg，甲醇650kg，酸醛樹(shù)脂200kg，尿素100kg，依次投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻；
(2 )在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱；
(3)加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ;
(4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂；
(二)B組分催化劑的制備:
甲基磺酸1000kg、酚磺酸200kg、苯磺酸350kg、硫酸300kg、水800kg、阻燃聚酯3152220kg ；
按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
[0009]根據(jù)所述的用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料，其特征是:
(一)A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備:
(O固含量為46%，粘度為22s的脲醛樹(shù)脂溶液1000kg，十二烷基磺酸鈉70kg，聚乙二醇150kg，據(jù)丙三醇65kg，甲醇650kg，酸醛樹(shù)脂140kg，尿素800kg，依次投入反應(yīng)藎中，攪拌均勻；
(2 )在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱；
(3)加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至18-30S;
(4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂；
(二)B組分催化劑的制備
甲基磺酸1000kg、酸磺酸165kg、苯磺酸210kg、鹽酸290kg、水660kg、阻燃聚醋2012300kg ; 按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
[0010]一種制備所述用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料的方法，根據(jù)所述的用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料的制備方法，其特征是，包括如下步驟:
(一)A組分的制備:
(O按照上述重量份數(shù)的組分依次把原料投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻；
(2 )在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱；
(3)加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ;
(4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂；
(二)B組分的制備:按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
[0011]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明樹(shù)脂以脲醛樹(shù)脂為主要原料，與增韌劑，抗靜電劑，酚醛樹(shù)脂以及甲醇為原料在堿性條件下加熱通過(guò)共聚縮合形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改性脲醛樹(shù)脂。催化劑以有機(jī)酸，無(wú)機(jī)酸配以阻燃聚酯改善了材料的柔韌性。該材料安全無(wú)污染，價(jià)格低廉，抗壓強(qiáng)度高，阻燃抗靜電性能優(yōu)越，其良好的柔韌性能承受隨后的地層運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
1、本發(fā)明材料通過(guò)酚醛樹(shù)脂與阻燃聚酯的復(fù)合改性，使得材料阻燃性能優(yōu)越，柔韌性好。
[0012]2、本發(fā)明材料通過(guò)配方調(diào)整，常溫反應(yīng)，固化時(shí)間可調(diào)，固結(jié)體強(qiáng)度高，韌性好，抗壓強(qiáng)度在30mpa以上。
[0013]3、本發(fā)明材料內(nèi)部反應(yīng)溫度在60°C以下。
[0014]4、原料液粘度低，在煤巖體在滲透性好，固結(jié)體與媒體粘接性好。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明
一種用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料，由A組分改性脲醛樹(shù)脂和B組分催化劑兩組分組成，包括以下步驟制成:
A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備:
脲醛樹(shù)脂脲醛樹(shù)脂溶液100份，脲醛樹(shù)脂溶液的脲醛樹(shù)脂固含量為40%-50%，粘度(涂-4杯25°C )18-30s ;抗靜電劑5_10份、聚乙二醇10-20份、聚丙三醇3_8份、甲醇50-70份、酸醛樹(shù)脂10-20份、尿素5-10份。
[0016](I)按照上述重量份數(shù)的組分依次把原料投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻。
[0017](2)在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱。
[0018](3 )加酸溶液把Ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至(涂-4杯25°C ) 18_30s。
[0019](4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂。
[0020]B組分催化劑的制備:
甲基磺酸100份、酚磺酸10-20份、苯磺酸20-40份、無(wú)機(jī)酸20-30份、水1-80份、阻燃聚酯10-40份。
[0021]按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
[0022]所述的酚醛樹(shù)脂為堿催化熱固性酚醛樹(shù)脂。
[0023]所述的抗靜電劑為烷基磺酸鈉、吐溫、脂肪酸-環(huán)氧乙烷加成物、烷基酚-環(huán)氧乙烷加成物中的一種或幾種的任意比例混合。
[0024]所述的無(wú)機(jī)酸為磷酸、硫酸、鹽酸的一種或幾種的任意比例混合。
[0025]所述的阻燃聚酯為羥值300-500 mgKOH/g，粘度1000-2000 mpa.s的聚酯多元醇的一種或幾種的任意比例混合。
[0026]實(shí)施例1
A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備
(O固含量為48%，粘度為25s的脲醛樹(shù)脂溶液1000kg，十二烷基磺酸鈉80kg，聚乙二醇120kg，據(jù)丙三醇40kg，甲醇500kg，酚醛樹(shù)脂200kg，尿素60kg，依次投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻。
[0027](2)在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱。
[0028](3 )加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至(涂-4杯25°C ) 18_30s。
[0029](4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂。
[0030]B組分催化劑的制備
甲基磺酸1000kg、酸磺酸170kg、苯磺酸200kg、磷酸280kg、水600kg、阻燃聚醋400A300kg。
[0031]按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
[0032]實(shí)施例2
A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備
(I)固含量為45%，粘度為28s的脲醛樹(shù)脂溶液1000kg，吐溫-80 30kg，十二烷基磺酸鈉50kg，聚乙二醇160kg，據(jù)丙三醇80kg，甲醇650kg，酸醛樹(shù)脂200kg，尿素100kg，依次投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻。
[0033](2)在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱。
[0034](3 )加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至(涂-4杯25°C ) 18_30s。
[0035](4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂。
[0036]B組分催化劑的制備
甲基磺酸1000kg、酚磺酸200kg、苯磺酸350kg、硫酸300kg、水800kg、阻燃聚酯3152220kg。
[0037]按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
[0038]實(shí)施例3
A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備
(O固含量為46%，粘度為22s的脲醛樹(shù)脂溶液1000kg，十二烷基磺酸鈉70kg，聚乙二醇150kg，據(jù)丙三醇65kg，甲醇650kg，酸醛樹(shù)脂140kg，尿素800kg，依次投入反應(yīng)藎中，攪拌均勻。
[0039](2)在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱。
[0040](3 )加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至(涂-4杯25°C ) 18_30s。
[0041](4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂。
[0042]B組分催化劑的制備
甲基磺酸1000kg、酸磺酸165kg、苯磺酸210kg、鹽酸290kg、水660kg、阻燃聚醋2012300kg。
[0043]按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
【權(quán)利要求】
1.一種用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料，其特征是:由A組分改性脲醛樹(shù)脂和B組分催化劑兩組分組成，包括以下步驟制成: (一)按重量份數(shù)，A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備: 脲醛樹(shù)脂溶液100份，脲醛樹(shù)脂溶液的脲醛樹(shù)脂固含量為40%-50%，粘度(涂-4杯25°C) 18-30s、抗靜電劑5-10份、聚乙二醇10-20份、聚丙三醇3_8份、甲醇50-70份、酚醛樹(shù)脂10-20份、尿素5-10份； (O按照上述重量份數(shù)的組分依次把原料投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻； (2 )在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱； (3)加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ; (4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂； (二)按重量份數(shù)，B組分催化劑的制備: 甲基磺酸100份、酚磺酸10-20份、苯磺酸20-40份、無(wú)機(jī)酸20-30份、水1-80份、阻燃聚酯10-40份； 按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料，其特征是:所述的酚醛樹(shù)脂為堿催化熱固性酚醛樹(shù)脂；所述的抗靜電劑為烷基磺酸鈉、吐溫、脂肪酸-環(huán)氧乙烷加成物、烷基酚-環(huán)氧乙烷加成物中的一種或幾種的任意比例混合；所述的無(wú)機(jī)酸為磷酸、硫酸、鹽酸的一種或幾種的任意比例混合；所述的阻燃聚酯為羥值300-500 mgKOH/g，粘度1000-2000 mpa.s的聚醋多元醇的一種或幾種的任意比例混合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料，其特征是: (一)A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備: (O固含量為48%，粘度為25s的脲醛樹(shù)脂溶液1000kg，十二烷基磺酸鈉80kg，聚乙二醇120kg，據(jù)丙三醇40kg，甲醇500kg，酚醛樹(shù)脂200kg，尿素60kg，依次投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻； (2 )在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱； (3)加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至18-30S; (4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂； (二)B組分催化劑的制備: 甲基磺酸1000kg、酸磺酸170kg、苯磺酸200kg、磷酸280kg、水600kg、阻燃聚醋400A300kg ; 按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料，其特征是: (一)A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備: (I)固含量為45%，粘度為28s的脲醛樹(shù)脂溶液1000kg，吐溫-80 30kg，十二烷基磺酸鈉50kg，聚乙二醇160kg，據(jù)丙三醇80kg，甲醇650kg，酸醛樹(shù)脂200kg，尿素100kg，依次投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻； (2 )在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱； (3)加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ; (4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂； (二)B組分催化劑的制備: 甲基磺酸1000kg、酚磺酸200kg、苯磺酸350kg、硫酸300kg、水800kg、阻燃聚酯3152220kg ； 按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料，其特征是: (一)A組分改性脲醛樹(shù)脂的制備: (O固含量為46%，粘度為22s的脲醛樹(shù)脂溶液1000kg，十二烷基磺酸鈉70kg，聚乙二醇150kg，據(jù)丙三醇65kg，甲醇650kg，酸醛樹(shù)脂140kg，尿素800kg，依次投入反應(yīng)藎中，攪拌均勻； (2 )在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱； (3)加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至18-30S; (4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂； (二)B組分催化劑的制備 甲基磺酸1000kg、酸磺酸165kg、苯磺酸210kg、鹽酸290kg、水660kg、阻燃聚醋2012300kg ; 按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
6.一種制備權(quán)利要求1、2、3、4或5所述用于煤礦加固的改性脲醛樹(shù)脂注漿材料的方法，其特征是，包括如下步驟: (一)A組分的制備: (O按照上述重量份數(shù)的組分依次把原料投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻； (2 )在各組分混合均勻的情況下，加堿溶液把ph值調(diào)至8-9，反應(yīng)溫度在70-80度之間；反應(yīng)2-3小時(shí)，停止加熱； (3)加酸溶液把ph值調(diào)至6-7，然后真空脫甲醇，調(diào)粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ; (4)降溫至40度出料即得到A組分改性脲醛樹(shù)脂； (二)B組分的制備:按上述重量份數(shù)依次把各組分投入反應(yīng)釜中，攪拌均勻即得到B組分催化劑。
【文檔編號(hào)】C08G12/40GK104449626SQ201410717218
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】孫志武, 鐘東南, 王永成, 陳志強(qiáng), 王世昌, 劉尚玉 申請(qǐng)人:山東海冠化工科技有限公司