专利名称：一种脲醛充填材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种脲醛充填材料及制备方法，属于化学材料领域。
背景技术：
煤矿注浆充填材料从最初的石灰和黏土、水泥，发展到水泥-水玻璃、各种化学注浆材料、超细水泥注浆材料。无机材料作为充填密封材料使用存在着施工效率低、注浆困难、由于不发泡导致填充用量大等缺点，而化学注浆材料作为充填密封材料使用的，目前市场上有聚氨酯、酚醛树脂、改性水玻璃、脲醛树脂等几种。聚氨酯充填材料发泡倍率高、用量少等优点，但价格贵，反应温度高，阻燃性差等，使用不安全。酚醛树脂充填材料粘度小，施工方便，发泡倍率高，单体含量少，但最高反应温度也较高。水玻璃作为充填材料使用，价格低廉，发泡倍率低，力学性能较差，也限制了它的应用
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种脲醛充填材料，具有粘度小，施工方便，发泡倍率高，阻燃，抗静电等优点，特别是反应温度低(一般在30°C左右，最高不超过50°C )，在煤矿中使用安全，价格低廉。进一步的，本发明还公开了上述产品的制备方法。为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的:一种脲醛充填材料，是一种双组分混合物，分为A、B两个组份，A组份以脲醛树脂为主剂，配以辅料；B组份为固化剂。其中，A组分所用辅料为发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂、特种助剂，其中各成分用量为脲醛树脂80 100发泡剂O 10泡沫稳定剂I 15阻燃剂O 20特种助剂0-10。在上述中，对于发泡剂、阻燃剂、特种助剂的用量描述在左端点使用了 O这个值，表示的含义是这种成分添加或者不添加均可，只要其用量不超过其上限即可。在上述中，所述固化剂为酸性固化剂，是有机酸、无机酸和/或二者的混合物，所述固化剂用量为80 120。其中有机酸包括羧酸或磺酸，如醋酸、苯甲酸、对羟基苯磺酸、邻羟基苯磺酸，优选磺酸系列；无机酸包括盐酸、硫酸、磷酸中的一种或几种，优选硫酸和磷酸。其中，当固化剂中同时使用有机酸、无机酸时，二者的用量比例可以根据需要调整，下述用量比例是优选的，有机酸含量为固化剂的40% 90%，无机酸含量为固化剂的10 60%0在本发明的进一步详述和具体实施中，公开了所用的各种成分的优选类型，以便更好、更清楚的描述本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不依靠这些细节信息而采用本发明技术领域其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。其中，所述脲醛树脂是由尿素与甲醛在碱性条件下合成的树脂，固含量在30-70%。其中，所述发泡剂为化学发泡剂，能与固化剂反应产生气体、或者加热能分解产生气体的物质，选自碳酸盐类和偶氮类发泡剂中的一种或一种以上的混合物，如碳酸钠、偶氮二异丁氰等中的一种或多种。其中，所述泡沫稳定剂为表面活性剂，包括阳离子表面活性剂，阴离子表面活性齐U、非离子表面活性剂等中的一种或一种以上的混合物。其中，所述阻燃剂选自磷系阻燃剂、卤系阻燃剂和氮系阻燃剂中的一种或一种以上的混合物，其中磷系阻燃剂包括TCEP、TCPP、磷酸三苯酯等；卤系阻燃剂包括有机氯化物和有机溴化物，如氯化石蜡；氮系阻燃剂包括蜜胺及其衍生物和相关的杂环化合物，主要有
三聚氰胺、三聚氰胺磷酸盐等。其中，所述特种助剂为流平助剂、分散剂和增韧剂等中的一种或一种以上的混合物，如有机硅流平剂(聚二甲基硅氧烷，聚甲基苯基硅氧烷，有机基改性聚硅氧烷等)、有机分散剂(己烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯(GMS)，三硬脂酸甘油酯(HTG))、树脂类增韧齐IJ(苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体、甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯三元共聚物(MBS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)))等。
本发明的脲醛充填材料，在使用时可以根据需要进行配比，在优选条件下，使用时A、B组份按照体积比1:1混合形成。进一步的，本发明公开了所述脲醛充填材料的制备方法，包括下述步骤:A组份:按照配比将脲醛树脂加入到反应釜中，启动搅拌，加入阻燃剂、特种助剂，搅拌2小时后，加入发泡剂，高速分散30分钟，降低反应速度，加入泡沫稳定剂，继续搅拌I小时，下料口放出，检验，灌装密封，得A组份。B组份:在耐酸反应釜中按配方加入有机酸，开启搅拌和冷却系统，滴加无机酸；冷却后，下料口放出，检验，灌装密封，得B组份。上述的制备方法仅用于说明本发明充填材料的一种制备方式，申请人提供了具体的工艺细节以便更好地揭示和描述该制备方法，然而这并不构成特别限定，采用其他的工艺参数或者加料的先后顺序，同样可以制得本发明的材料。相应的，本申请还公开了充填材料的施工方法，如下所述:本发明所述的脲醛充填材料，施工时时将A、B两组份按照体积比A:B=1: 1、使用专用双液注浆泵注浆，采用管式静态混合器混合，室温即可发泡。本发明的脲醛充填材料，由脲醛树脂、固化剂、发泡剂、泡沫稳定剂、阻燃剂等组成，根据应用的环境条件及要求，通过调整发明的配方，可获得所需要的性能，所得到的充填材料反应温度低，不产生污染环境的气体，发泡倍率高、阻燃抗静电性好，各种原料均有市售，价格低廉。
具体实施例方式在下述实施例中，发泡剂依次为碳酸钠、偶氮二异丁氰、碳酸钠、偶氮二异丁氰；泡沫稳定剂依次为十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基苯磺酸钠、仲烷基硫酸钠盐、聚氧乙烯酰胺；特种助剂依次为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、三硬脂酸甘油酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；实施例3、4的阻燃剂依次为磷酸三苯酯、三聚氰胺。固化剂1、固化剂2的搭配依次为醋酸和盐酸、苯甲酸和硫酸、对羟基苯磺酸和硫酸、邻羟基苯磺酸和磷酸。在下列实施例中，各成分用量以重量份数计。实施例1A 组份脲醛树脂80发泡剂2泡沫稳定剂5特种助剂5B 组份固化剂I30
固化剂250A组份工艺步骤按照配比将脲醛树脂加入到反应釜中，启动搅拌，加入添加剂，搅拌2小时后，力口入发泡剂，高速分散30分钟，降低反应速度，加入泡沫稳定剂，继续搅拌I小时，下料口放出，检验，灌装密封，得A组份。B组份工艺步骤I)按配比将固化剂I加入到搪瓷反应釜中，开启搅拌、冷却系统，，缓慢滴加固化剂2，注意温度能太高。2)冷却后，下料口出料，检验，灌装密封保存。使用时将A、B两组份按照体积比1:1比例，用专业注浆泵注浆，室温即可发泡，得到一定倍数充填材料。实施例2A 组份:脲醛树脂100发泡剂10泡沫稳定剂13特种助剂7B 组份固化剂I30固化剂270工艺方法:同实施例1使用时将A、B两组份按照体积比1:1比例，用专业注浆泵注浆，室温即可发泡，得到一定倍数充填材料。实施例3
A 组份:酚醛树脂90发泡剂3泡沫稳定剂8特种助剂5阻燃剂10B 组份固化剂I50固化剂250工艺方法:同实施例1使用时将A、B两组份按照体积比1:1比例，用专业注浆泵注浆，室温即可发泡，得到一定倍数充填材料。实施例4:A 组份酚醛树脂100发泡剂10泡沫稳定剂13特种助剂10阻燃剂10B 组份固化剂I70固化剂235工艺方法:同实施例1使用时将A、B两组份按照体积比1:1比例，用专业注浆泵注浆，室温即可发泡，得到一定倍数充填材料。采用本行业通用方法，申请人测试了各个实施例产品的基本性能参数，如下表所示:表1:各实施例性能
权利要求
1.一种脲醛充填材料，是一种双组分混合物，分为A、B两个组份，其特征在于A组份以脲醛树脂为主剂，配以辅料；B组份为固化剂。
2.根据权利要求1所述的脲醛充填材料，其特征在于A组分所用辅料为发泡剂、 泡沫稳定剂、阻燃剂、特种助剂，其中各成分用量为 脲醛树脂80 100发泡剂O 10 泡沫稳定剂I 15阻燃剂O 20 特种助剂0-10。
3.根据权利要求2所述的脲醛充填材料，其特征在于所述特种助剂为流平助剂、分散剂和增韧剂等中的一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求 1所述的脲醛充填材料，其特征在于所述固化剂为酸性固化剂，是有机酸、无机酸和/或二者的混合物，所述固化剂用量为80 120。
5.根据权利I要求所述的脲醛充填材料，其特征在于所述脲醛树脂是由尿素与甲醛在碱性条件下合成的树脂，固含量在30-70%。
6.根据权利2要求所述的脲醛充填材料，其特征在于所述发泡剂为化学发泡剂，选自碳酸盐类和偶氮类发泡剂中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利2要求所述的脲醛充填材料，其特征在于所述泡沫稳定剂为表面活性剂，包括阳离子表面活性剂，阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂等中的一种或一种以上的混合物。
8.根据权利要求2所述的脲醛充填材料，其特征在于所述阻燃剂选自磷系阻燃剂、卤系阻燃剂和氮系阻燃剂中的一种或一种以上的混合物。
9.根据权利要求1所述的脲醛充填材料，其特征在于使用时A、B组份按照体积比1:1混合形成。
10.根据权利要求1所述的脲醛充填材料的制备方法，其特征在于: A组份:按照配比将脲醛树脂加入到反应釜中，启动搅拌，加入阻燃剂、特种助剂，搅拌2小时后，加入发泡剂，高速分散30分钟，降低反应速度，加入泡沫稳定剂，继续搅拌I小时，下料口放出，检验，灌装密封，得A组份。
B组份:在耐酸反应釜中按配方加入有机酸，开启搅拌和冷却系统，滴加无机酸；冷却后，下料口放出，检验，灌装密封，得B组份。
全文摘要
本发明公开了一种可以用在地矿中的脲醛充填材料及其制备方法，所公开的充填材料是一种双组分混合物，分为A、B两个组份，其中A组份以脲醛树脂为主剂，配以辅料；B组份为固化剂。本发明公开的充填材料具有反应温度低(低于50℃)、发泡倍率高、粘度低、施工方便、价格低廉、使用安全等特点，广泛用于矿井非承压区域充填。
文档编号C08K13/02GK103214789SQ201310132860
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月17日 优先权日2013年4月17日
发明者郑先军, 李红英 申请人:北京东方雨虹防水技术股份有限公司, 上海东方雨虹防水技术有限责任公司, 徐州卧牛山新型防水材料有限公司