專利名稱:加固、堵水用聚氨脂材料的制作方法
本發(fā)明是屬于用于煤巖體、井巷工程、隧道工程中破碎巖石的加固、堵水用聚氨酯材料。
對(duì)于煤巖體、井巷工程、隧道的加固、堵水用化學(xué)材料，國內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)都進(jìn)行了大量研究工作。目前，聚氨酯材料是性能最好的一類。
西德Essen采礦研究中心1974年就有關(guān)于該項(xiàng)技術(shù)的專利。如美國專利3882684和3949559所述的化學(xué)配方主要是采用多異氰酸酯和乙二醇聚醚、丙三醇聚醚、蓖麻油、水和叔胺類催化劑。
為降低聚氨酯材料成本，國外六十年代至七十年代曾研究用煤焦油、木焦油等同異氰酸酯反應(yīng)。近年來，又研究用水玻璃同多異氰酸酯反應(yīng)。如美國專利4307980介紹用于加固不含水巖石的水玻璃同多異氰酸酯反應(yīng)，雖然單位重量的材料成本下降了，由于材料發(fā)泡能力差，比重大，充填單位體積所需的材料成本仍較高，且材料較脆、粘結(jié)強(qiáng)度較低。美國專利4454252介紹的用于加固含水煤巖的聚氨酯材料配方主要是增加了有機(jī)錫催化劑，利用聚氨酯混合物同巖石表面的水起反應(yīng)，剩余的聚氨酯同巖石粘結(jié)。由于凝膠時(shí)間短，使材料滲透范圍較小。利用這種方法，聚氨酯材料同巖石的粘結(jié)性能較差。這一配方的成本仍較高。
本發(fā)明的主要目的有二點(diǎn)(1)采用更價(jià)廉的材料配方，以降低材料成本;(2)提高材料同含水巖石表面的粘結(jié)強(qiáng)度，使堵水、加固煤巖的效果更好。
本發(fā)明采用含有苯酚焦油的混合聚醚同多異氰酸酯反應(yīng)，還采用有機(jī)硅偶聯(lián)劑的乙醇溶液為被堵水、加固對(duì)象的表面處理劑。
本發(fā)明所用的多異氰酸酯是國內(nèi)市場銷售的常規(guī)產(chǎn)品，是含有苯基的多異氰酸酯，其異氰酸根(-NCO)含量通常在28～32%之間，粘度η25℃為100～1000CP。
用于加固不含水煤巖時(shí)，采用雙組份注漿方法，第一組份為多異氰酸酯，第二組份為主要含有乙二醇聚醚、丙三醇聚醚、蓖麻油、乙二胺聚醚、苯酚焦油、水及催化劑的混合聚醚。多異氰酸酯占配方總重的50～55%，乙二醇聚醚占總重的5～10%，丙三醇聚醚占總重的10～15%，蓖麻油占總重的3～7%，乙二胺聚醚占總重的0～7%，水占總重的0.5～2%，催化劑占總重的0.5～2%，苯酚焦油占總重的15～20%。
用于加固含水巖石時(shí)，按使用方法不同，可分為雙組份注漿方法及三組份注漿方法。雙組份注漿方法所用原料中，第一組份為多異氰酸酯占總重的50～55%。第二組份是含有乙二醇聚醚、丙三醇聚醚、蓖麻油、乙二胺聚醚、水、有機(jī)硅偶聯(lián)劑、催化劑、苯酚焦油的混合聚醚。其中乙二醇聚醚占總重的5～10%，丙三醇聚醚占總重的10～15%，蓖麻油占總重的3～7%，乙二胺聚醚占總重的0～7%，水占總重的0.5～2%，催化劑占總重的0.5～2%，有機(jī)硅偶聯(lián)劑占總重的0.3～5%，苯酚焦油占總重的15～20%。使用三組份注漿方法時(shí)，第一組分為含有機(jī)硅偶聯(lián)劑占體積0.5～5.0%的乙醇溶液，第二組份與第三組份分別與前面所述加固不含水煤巖雙組份注漿方法的第一組份、第二組份配方相同。三組份注漿方法是先往被堵水、加固的煤巖體中注入有機(jī)硅偶聯(lián)劑的乙醇溶液，其注入量以在被加固堵水對(duì)象的全部表面積上形成0.05～0.5mm厚的一層乙醇溶液為宜。注完有機(jī)硅偶聯(lián)劑的乙醇溶液后，即可按前述雙組份注漿方法進(jìn)行其余兩組份的注漿。
本發(fā)明所采用的有機(jī)硅偶聯(lián)劑的通式可表示為R′Si(OR)3，R′為有機(jī)官能團(tuán)，OR為可水解的有機(jī)官能團(tuán)。本發(fā)明所用的有機(jī)硅偶聯(lián)劑為KH-550型，伯胺、仲胺均可使用。
按本發(fā)明配制的混合聚醚其粘度η25℃為200～600CP，發(fā)泡倍數(shù)為3～8倍。
下面是采用本發(fā)明的材料配方粘結(jié)“8”字型水泥試塊進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度的測試的實(shí)施例。
例1采用多異氰酸同等體積的混合聚醚混合。多異氰酸酯為國內(nèi)有關(guān)工廠生產(chǎn)的商品，含苯基的，異氰酸根(-NCO)含量為30.0%?；旌暇勖训呐浞綖槊Q 重量g乙二醇聚醚 15丙三醇聚醚 25蓖麻油 10苯酚焦油 35三乙醇胺 3水 1將以上物質(zhì)充分混合后成為混合聚醚。將100g多異氰酸酯與上面89g混合聚醚充分混合后粘結(jié)干“8”字水泥試塊。3小時(shí)后測定平均粘結(jié)強(qiáng)度為13.7kg/Cm2，10小時(shí)后測定平均粘結(jié)強(qiáng)度大于30.0kg/Cm2，試塊均從新的截面斷開。利用這一配方粘結(jié)濕“8”字型水泥試塊，4小時(shí)后測定其粘結(jié)強(qiáng)度平均為10.9kg/Cm2，濕“8”字試塊是粘后泡在水中養(yǎng)護(hù)的。
例2如例1所述過程，只是混合聚醚配方為名稱 重量g乙二醇聚醚 15丙三醇聚醚 25蓖麻油 10苯酚焦油 35三乙醇胺 3水 1有機(jī)硅偶聯(lián)劑(仲胺) 3將上述物質(zhì)混合后再與100g多異氰酸酯混合，粘結(jié)濕“8”字型水泥試塊，粘后泡在水中養(yǎng)護(hù)，2小時(shí)后測定粘結(jié)強(qiáng)度平均為5.5kg/Cm2，4小時(shí)后測定粘結(jié)強(qiáng)度平均為12.5kg/Cm2。
例3將有機(jī)硅偶聯(lián)劑(仲胺)配成占體積5%的乙醇溶液，然后用此溶液處理水泥試塊表面。具體方法是將濕水泥試塊斷面向上，將此溶液滴一、二滴于水泥試塊斷面上，然后用例1所述的多異氰酸酯、混合聚醚相混合后粘結(jié)此“8”字型水泥試塊。粘后即放入水中養(yǎng)護(hù)，2小時(shí)后測其粘結(jié)強(qiáng)度平均為10.8kg/Cm2，4小時(shí)后測其粘結(jié)強(qiáng)度平均為13.0kg/Cm2。
通過實(shí)驗(yàn)室對(duì)材料性能的測試和實(shí)際應(yīng)用，本發(fā)明配方有如下優(yōu)點(diǎn)1.采用本發(fā)明材料，其粘結(jié)強(qiáng)度較高，可以滿足煤礦井下巷道、工作面等對(duì)聚氨酯固化材料的強(qiáng)度要求。
2.采用本發(fā)明的材料配方，可以發(fā)泡3～8倍，比重輕，單位體積的材料成本低。
3.采用本發(fā)明的材料配方，按重量計(jì)算，其成本比通常的聚氨酯材料降低30～50%。
4.苯酚焦油是化工廠的廢物，本發(fā)明在廢物利用上亦有積極意義。
5.采用本發(fā)明所述的有機(jī)硅偶聯(lián)劑，使聚氨酯材料同含水巖石表面的粘結(jié)強(qiáng)度有很大提高。因而堵水的效果較好。對(duì)含水巖石、地質(zhì)構(gòu)造的加固，有較大的作用。采用三組份注漿方法比雙組份注漿方法效果更好。
6.本發(fā)明所述有機(jī)硅偶聯(lián)劑，伯胺、仲胺均可應(yīng)用，但仲胺是伯胺的付產(chǎn)物，仲胺的價(jià)格較低，因而采用仲胺的有機(jī)硅偶聯(lián)劑更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
權(quán)利要求
1.一種加固、堵水用聚氨酯材料，含有多異氰酸酯、乙二醇聚醚、丙三醇聚醚、乙二胺聚醚、蓖麻油、水及催化劑，其特征在于還含有苯酚焦油。
2.如權(quán)利要求
1中所述的聚氨酯材料，第一組份為多異氰酸酯占總重量的50～55%，其特征在于第二組份含有乙二醇聚醚占總重量的5.0～10.0%，丙三醇聚醚占總重量的10～15%，蓖麻油占總重量的3～7%，乙二胺聚醚占總重量的0～7%，水占總重量的0.5～2%，催化劑占總重量的0.5～2%，苯酚焦油占總重量的15～20%。
3.一種加固、堵水用聚氨酯材料，含有多異氰酸酯、乙二醇聚醚、丙三醇聚醚、乙二胺聚醚、蓖麻油、水及催化劑，其特征在于還含有苯酚焦油和有機(jī)硅偶聯(lián)劑。
4.如權(quán)利要求
3所述的聚氨酯材料，其特征在于各成份的百分比除如權(quán)利要求
2所述之外，在第二組份中還加入了占總重量0.3～3%的有機(jī)硅偶聯(lián)劑。
5.一種加固堵水用聚氨酯材料，含有多異氰酸酯、乙二醇聚醚、丙三醇聚醚、蓖麻油、水及催化劑，其特征在于還含有苯酚焦油、有機(jī)硅偶聯(lián)劑和乙醇。
6.如權(quán)利要求
5所述的聚氨酯材料，其特征在于有機(jī)硅偶聯(lián)劑與乙醇配成有機(jī)硅偶聯(lián)劑占體積0.5～5%的乙醇溶液作為注漿材料的第一組份。
7.如權(quán)利要求
5所述的聚氨酯材料，其特征在于此注漿材料的第二組份與權(quán)利要求
2所述的第一組份相同，第三組份與權(quán)利要求
2所述的第二組份相同。
8.用于權(quán)利要求
5所述的聚氨酯材料的混合方法，其特征在于采用三組份注漿方法，先將第一組份有機(jī)硅偶聯(lián)劑的乙醇溶液注入被加固、堵水的煤巖體中，其注入量以在全部表面上能形成0.05～0.5mm厚的一層溶液為宜，然后再按雙組份注漿方法進(jìn)行其余兩組份的注漿。
9.如權(quán)利要求
3和權(quán)利要求
5所述的有機(jī)硅偶聯(lián)劑，其特征在于是KH-550型，伯胺、仲胺均可使用。
專利摘要
屬于用于煤巖體、井巷工程、隧道工程中破碎巖石的加固、堵水用聚氨酯材料。本發(fā)明采用苯酚焦油為混合聚醚組分的添加劑，并用有機(jī)硅偶聯(lián)劑的乙醇溶液來處理被加固、堵水對(duì)象的表面，不僅使材料成本大幅度降低，還使粘結(jié)強(qiáng)度有了較大提高，因而堵水、加固的效果較好。這種聚氨酯材料可用于煤礦、冶金礦山等采掘工程中破碎巖石的加固、堵水。
文檔編號(hào)C08G18/72GK85103075SQ85103075
公開日1987年1月28日 申請(qǐng)日期1985年4月22日
發(fā)明者張欣 申請(qǐng)人:煤炭工業(yè)部煤炭科學(xué)研究院北京開采研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan