一種抗菌防蟲親水性聚氨酯複合注漿液及其製作方法與流程
2023-07-17 12:16:46 1
本發明涉及注漿材料技術領域，尤其涉及一種抗菌防蟲親水性聚氨酯複合注漿液及其製作方法。
背景技術：
在煤礦生產過程中經常遇到斷層、褶曲及裂隙發育帶等地質構造，煤巖體鬆散破碎，極易出現大面積冒頂和突水事故，嚴重威脅煤礦井下安全生產。因此，迫切需要有效的破碎煤巖體加固材料及技術，以解決這個影響煤礦安全與效益的突出問題。目前常採用注漿技術來加固破碎煤巖體，增加巷道的支護強度。根據注漿材料可分為水泥類與化學注漿材料兩大類。水泥類注漿材料由於固化時間長、不能注入細小的裂縫等缺點，不適用於煤巖體快速加固。化學注漿材料屬於有機高分子材料，具有黏度低、滲透性好、強度增長快、黏結強度高、變形性好等優異的性能，已在煤礦、隧洞、水利水電、鐵道、市政等工程領域中得到較廣泛的應用，包括聚氨酯、環氧樹脂、脲醛樹脂等，主要通過壓力或化學滲透作用灌入煤巖體裂隙中，能在較短的時間內固結並達到較高的強度，使鬆散破碎圍巖膠結成連續體。其中親水性聚氨酯（ PU）注漿材料與傳統的高分子漿液相比，具有良好的親水性、強滲透性以及優異的堵動水性能，發展前景廣闊。但是，在使用中也存在固結體強度較低、尺寸穩定性差、耐熱度不高、阻燃效果差等問題。
《nano-SiO2/PU 親水性注漿材料的製備與性能研究》一文採用納米二氧化矽（nano-SiO2）對親水性PU注漿材料進行了改性。結果表明，與 PU注漿液相比， nano-SiO2/PU 複合注漿液熱穩定性得到了提高，固結體的壓縮強度也明顯增加。但因納米二氧化矽其尺寸小、比表面積大，在親水性聚氨酯中易團聚，分散不均勻，需要對納米二氧化矽表面加以修飾改性再加入原料中，同時由於煤礦井下環保以及安全要求越來越高，文中製得的複合注漿其性能指標還完全達不到以上要求，因而需要對現有的生產工藝和原料配比等加以改性。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種抗菌防蟲親水性聚氨酯複合注漿液及其製作方法。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種抗菌防蟲親水性聚氨酯複合注漿液，由下列重量份的原料製成：水性聚氨酯乳液100、松香22-24、氧化鎂1-3、煤矸石粉16-19、納米二氧化矽0.9-1.2、三異丙醇胺7-9、十七氟癸基三乙氧基矽烷12-14、尼龍纖維10-12、殼聚糖0.1-0.2、艾葉油5-7。
所述的一種抗菌防蟲親水性聚氨酯複合注漿液的製作方法，包括以下步驟：
（1）在氮氣保護下將十七氟癸基三乙氧基矽烷加熱煮沸，加入納米二氧化矽保持溫度攪拌1-2小時，過濾、洗滌乾燥後，在零下15-20℃下冷凍3-5小時，加入氧化鎂研磨成粉製得有機改性納米二氧化矽；
（2）將煤矸石粉在混合強酸中60-80℃超聲分散4-6小時，去離子水洗滌至中性，30-50℃真空乾燥得到表面羧基化的煤矸石粉，加入三異丙醇胺超聲分散研磨1-2小時，噴灑霧狀艾葉油混勻得到胺基化改性煤矸石粉；
（3）將水性聚氨酯乳液、松香加熱至80-90℃，在2000r/min高速攪拌下混勻，加入步驟（1）、（2）物料及其它剩餘成分在1000r/min速度下攪拌10-20分鐘，最後再經超聲研磨分散20-30分鐘，降溫出料。
本發明的優點是：本發明將納米二氧化矽進行有機改性後添加到原料中，能夠分散均勻不易團聚，在基本保持傳統聚氨酯注漿液性能的同時，熱穩定性和固結體的壓縮強度明顯增加，且明顯比傳統聚氨酯注漿液的熱分解溫度和殘留質量高，還添加改性煤矸石粉、殼聚糖、艾葉油等活性改性劑，在改善了複合注漿液粘度的同時，還提高了抗菌防蟲性，改善了礦井的工作環境同時充分利用煤矸石降低注漿材料成本，提高企業效收益，有利於改善礦區周圍環境。
具體實施方式
一種抗菌防蟲親水性聚氨酯複合注漿液，由下列重量份的原料製成：水性聚氨酯乳液100、松香22、氧化鎂1、煤矸石粉16、納米二氧化矽0.9、三異丙醇胺7、十七氟癸基三乙氧基矽烷12、尼龍纖維10、殼聚糖0.1、艾葉油5。
所述的一種抗菌防蟲親水性聚氨酯複合注漿液的製作方法，包括以下步驟：
（1）在氮氣保護下將十七氟癸基三乙氧基矽烷加熱煮沸，加入納米二氧化矽保持溫度攪拌1-2小時，過濾、洗滌乾燥後，在零下15-20℃下冷凍3-5小時，加入氧化鎂研磨成粉製得有機改性納米二氧化矽；
（2）將煤矸石粉在混合強酸中60-80℃超聲分散4-6小時，去離子水洗滌至中性，30-50℃真空乾燥得到表面羧基化的煤矸石粉，加入三異丙醇胺超聲分散研磨1-2小時，噴灑霧狀艾葉油混勻得到胺基化改性煤矸石粉；
（3）將水性聚氨酯乳液、松香加熱至80-90℃，在2000r/min高速攪拌下混勻，加入步驟（1）、（2）物料及其它剩餘成分在1000r/min速度下攪拌10-20分鐘，最後再經超聲研磨分散20-30分鐘，降溫出料。
使用本發明生產的親水性聚氨酯複合注漿液的技術參數指標如下：
（1）與水反應所得的固結體的壓縮強度為2.73MPa；
（2）最大熱分解溫度為423℃，殘留質量為5.98%；
（3）黏度為979mPa•s。