一種改性聚氨酯材料的原料組合物及其製備方法和應用的製作方法

2023-09-20 08:56:20

專利名稱：一種改性聚氨酯材料的原料組合物及其製備方法和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改性聚氨酯材料的原料組合物及其製備方法和應用。
背景技術：
隨著我國礦業開採的大力發展，新建大型井工礦紛紛投產，老礦開採深度逐漸增力口，而在煤礦生產過程經常遇到斷層、褶曲及裂隙等地質構造，容易出現大面積冒頂和突水事故，嚴重威脅煤礦井下的生產安全。迫切需要穩定巖層、固化破裂的巖層及碎石等加固材料、填充材料的技術與產品，化學灌漿中主要是聚氨酯、環氧樹脂、脲醛樹脂等，而脲醛樹脂以甲醛為主要成分、環氧樹脂以糠醛為稀釋劑，二者都含有有毒成分，限制了其推廣應用。傳統的聚氨酯類材料的阻燃性是靠含高氯離子類化合物，一旦材料著火，產生的氣體的毒性很大，也存在危險性，因此對傳統的聚氨酯類經行改性，既能保留其本身優異的性能，如固化快、強度高等，又避免不安全的缺陷，得到一種固化速度快、無溶劑、高閃點、不可燃等優勢，這一突破進展，將會高產高效礦井工作，對煤炭工業的快速、健康發展具有重要的現實意義。發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有填充材料在使用過程中費時、費力、施工難度大，且存在極大的安全事故隱患等問題，提供一種改性聚氨酯材料的原料組合物及其製備方法和應用。本發明製備的改性聚氨酯材料的原料組合物具有反應溫度低、不燃性、反應速度快、流動性好等優點；製得的改性聚氨酯材料具有粘結性強、抗壓強度高、阻燃性能和抗靜電性能好、且不受水的影響，能有效的加固堵水等優點。
本發明的目的之一是，提供一種改性聚氨酯材料的原料組合物的製備方法，其包括組合料A和組合料B，所述的組合料A和組合料B不存在於同一組分中；
其中，組合料A原料包括:19%_39%的聚醚多元醇、60%_80%的改性劑和1%的催化劑；組合料B原料包括:9.99999%-19.99999%的聚醚多元醇、80%_90%的多異氰酸酯和0.00001%的儲存穩定劑；所述的百分比為佔個組分的重量百分比；
其中，所述的聚醚多元醇包括聚氧化丙烯多元醇；所述的改性劑包括環氧乙烷改性矽氧烷聚合物；所述的催化劑包括金屬類催化劑；
其製備方法為:
組合料A的製備:按照上述配方將所述的聚醚多元醇、改性劑、催化劑混合，在15-40°C溫度下以100rpnTl20rpm的速度攪拌3-4小時，即可；
組合料B的製備:按照上述配方將聚醚多元醇升溫至80-100°C，攪拌，抽真空脫水脫氣至聚醚多元醇中水分含量在0.05%以下，降溫至10-40°c加入多異氰酸酯，在80-85°C反應2-3小時，降溫至10-40°C，加入儲存穩定劑，攪拌均勻，即可。
較佳的，組合料A中所述的聚醚多元醇為聚氧丙烯二元醇；更佳的，所述的聚氧丙烯二元醇為羥值為54-57mgK0H/g的聚氧化丙烯二元醇(DL-2000)和/或羥值為110-114mgK0H/g 的聚氧化丙烯二元醇(DL-1000)；較佳的，組份B中所述的聚氧化丙烯多元醇為聚氧丙烯二元醇和/或聚氧丙烯三元醇；更佳的，所述的聚氧丙烯二元醇為相對分子量為400±10的聚氧化丙烯二元醇；進一步更佳的，所述的聚氧丙烯二元醇為羥值為274-286mgK0H/g的聚氧化丙烯二元醇(DL-400)、羥值為54-57mgK0H/g的聚氧化丙烯二元醇(DL-2000)和羥值為110_114mgK0H/g的聚氧化丙烯二元醇中(DL-1000)的一種或多種；所述的聚氧丙烯三元醇為相對分子量為300 ±10的聚氧化丙烯三元醇(MN-303)。較佳的，所述的環氧乙烷改性矽氧烷聚合物的分子量為1000±10 ;更佳的，所述的環氧乙烷改性矽氧烷聚合物選自上海東大化學自產的改性劑T-20。本發明中，所述的金屬類催化劑為本領域常規的聚氨酯合成金屬類催化劑；較佳的，所述的金屬類催化劑為二月桂酸二丁基錫和/或丁酸亞錫。本發明中，所述的多異氰酸酯為本領域常規的多異氰酸酯；較佳的，所述的多異氰酸酯包括多亞甲基多苯基多異氰酸酯；更佳的，所述的多亞甲基多苯基多異氰酸酯為日本NPU公司的多亞甲基多苯基多異氰酸酯(MR200)、煙臺萬華的多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PM200)和上海拜耳公司的多亞甲基多苯基多異氰酸酯(44V20)中的一種或多種。本發明中，所述的儲存穩定劑為本領域常規的儲存穩定劑；較佳的，所述的儲存穩定劑包括磷酸和/或苯甲醯氯。較佳的，所述的組合料A中的各原料在反應釜中混合；較佳的，所述的組合料A中的各原料攪拌後進行裝桶。

較佳的，所述的組合料B中的各原料在反應釜中反應；較佳的，所述的組合料B中的各原料攪拌後進行裝桶。較佳的，所述的組合料B中，抽真空脫水脫氣2-3小時。本發明的目的之二是，提供上述改性聚氨酯材料的原料組合物的製備方法製得的改性聚氨酯材料的原料組合物。該聚氨酯材料的原料組合物是一種無規共聚物。本發明的目的之三是，提供一種改性聚氨酯材料的原料組合物在製備改性聚氨酯材料中的應用。較佳的，使用時，將組合料A、B按體積比A:B為(I 1.05): (I 1.05)混合均勻，待固化，即可。本發明製備的改性聚氨酯材料可以應用於巖層、空洞、裂縫中；使用時，將改性聚氨酯材料注入巖層、空洞、裂縫中，待固化，即可。較佳的，所述的注入巖層、空洞、裂縫使用注漿泵進行。在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本發明各較佳實例。本發明所用試劑和原料均市售可得。本發明的積極進步效果在於:本發明製備的改性聚氨酯材料的原料組合物具有反應溫度低、不燃性、反應速度快、流動性好等優點；製得的改性聚氨酯材料具有粘結性強、抗壓強度高、阻燃性能和抗靜電性能好、且不受水的影響，能有效的加固堵水等優點。本發明製備的改性聚氨酯材料使用時不產生三廢，質量穩定，與巖層緊密粘結在一起，具備足夠的強度，起到加固效果，有效的解決了巖體的支護，使破碎巖體粘成整體，提高自身的支撐力。本發明製備的改性聚氨酯材料在遇到湧水情況時，能起到有效的堵水效果同時可以經濟方便快捷有效預防和減少事故的發生，減少人員、財產損失和停產及被迫關閉風險，為社會帶來巨大的社會和經濟效益。
具體實施方式
下面通過實施例的方式進一步說明本發明，但並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，按照常規方法和條件，或按照商品說明書選擇。
下述實施例中所用原料的來源廠家及型號見表I。
表1:原料來源廠家及型號
權利要求
1.一種改性聚氨酯材料的原料組合物的製備方法，其特徵在於: 其包括組合料A和組合料B，所述的組合料A和組合料B不存在於同一組分中； 其中，組合料A原料包括:19%-39%的聚醚多元醇、60%-80%的改性劑和1%的催化劑；所述的組合料B原料包括:9.99999%-19.99999%的聚醚多元醇、80%_90%的多異氰酸酯和0.00001%的儲存穩定劑；所述的百分比為佔個組分的重量百分比； 其中，所述的聚醚多元醇包括聚氧化丙烯多元醇；所述的改性劑包括環氧乙烷改性矽氧烷聚合物；所述的催化劑包括金屬類催化劑； 其製備方法為: 組合料A的製備:按照上述配方將所述的聚醚多元醇、改性劑、催化劑混合，在15-40°c溫度下以100rpnTl20rpm的速度攪拌3-4小時，即可； 組合料B的製備:按照上述配方將聚醚多元醇升溫至80-10(TC，攪拌，抽真空脫水脫氣至聚醚多元醇中水分含量在0.05%以下，降溫至10-40°C加入多異氰酸酯，在80-85°C反應2-3小時，降溫 至10-40°C，加入儲存穩定劑，攪拌均勻，即可。
2.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:組合料A中所述的聚醚多元醇為聚氧丙烯二元醇；較佳的，所述的聚氧丙烯二元醇為羥值為54-57mgKOH/g的聚氧化丙烯二元醇和/或羥值為110-114mgK0H/g的聚氧化丙烯二元醇； 組份B中所述的聚氧化丙烯多元醇為聚氧丙烯二元醇和/或聚氧丙烯三元醇；較佳的，所述的聚氧丙烯二元醇為相對分子量為400±10的聚氧化丙烯二元醇；更佳的，所述的聚氧丙烯二元醇為羥值為274-286mgKOH/g的聚氧化丙烯二元醇、羥值為54_57mgKOH/g的聚氧化丙烯二元醇和羥值為110-114mgK0H/g的聚氧化丙烯二元醇中的一種或多種；所述的聚氧丙烯三兀醇為相對分子量為300 ±10的聚氧化丙烯三兀醇。
3.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:所述的環氧乙烷改性矽氧烷聚合物的分子量為1000±10 ;較佳的，所述的環氧乙烷改性矽氧烷聚合物選自上海東大化學自產的改性劑T-20。
4.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:所述的金屬類催化劑為二月桂酸二丁基錫和/或丁酸亞錫。
5.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:所述的多異氰酸酯包括多亞甲基多苯基多異氰酸酯；較佳的，所述的多亞甲基多苯基多異氰酸酯為日本NPU公司的多亞甲基多苯基多異氰酸酯、煙臺萬華的多亞甲基多苯基多異氰酸酯和上海拜耳公司的多亞甲基多苯基多異氰酸酯中的一種或多種。
6.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:所述的儲存穩定劑包括磷酸和/或苯甲醯氯。
7.如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於:所述的組合料A中的各原料在反應釜中混合；較佳的，所述的組合料A中的各原料攪拌後進行裝桶； 所述的組合料B中的各原料在反應釜中反應；較佳的，所述的組合料B中的各原料攪拌後進行裝桶； 所述的組合料B中，抽真空脫水脫氣2-3小時。
8.一種由權利要求1至7任一項所述的製備方法製得的改性聚氨酯材料的原料組合物；較佳的所述的聚氨酯材料的原料組合物是一種無規共聚物。
9.如權利要求8所述的改性聚氨酯材料的原料組合物在製備改性聚氨酯材料中的應用。
10.如權利要求9所述的應用，其特徵在於:使用時，將組合料A、B按體積比A:B為(Γ .05):(Γ1.05)混合 均勻，待固化，即可。
全文摘要
本發明公開一種改性聚氨酯材料原料組合物及其製備方法和應用。該原料組合物包括組合料A和BA和B不存在於同一組分中；組合料A19-39%聚氧化丙烯多元醇、60-80%環氧乙烷改性矽氧烷聚合物和1%金屬催化劑；組合料B9.99999%-19.99999%聚醚多元醇、80%-90%多異氰酸酯和0.00001%儲存穩定劑；製備方法組合料A聚醚多元醇、改性劑、催化劑混合，15-40℃溫度100~120rpm攪拌3-4小時；組合料B聚醚多元醇升溫80-100℃，攪拌，抽真空脫水脫氣至水分含量0.05%以下，降溫至10-40℃加入多異氰酸酯，80-85℃反應2-3小時，降溫至10-40℃，加入儲存穩定劑，攪拌均勻，即可。該原料組合物具有反應溫度低、不燃性、反應速度快、流動性好等優點。
文檔編號C09K8/42GK103172815SQ20121051823
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月5日 優先權日2012年12月5日
發明者於鵬程, 王立停, 王琳琳, 董建國, 王振波 申請人:上海東大化學有限公司