聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料及其制备方法，由组分A和组分B混合后进行注浆加固，组分A由重量百分含量为40%~65%的异氰酸酯预聚体、10%~35%的阻燃剂、2%~5%的抗静电剂混合而成，组分B由重量百分含量为20%~40%的聚醚多元醇、0.1%~1%的催化剂、0.5%~5%的聚乙烯醇纤维混合而成，聚乙烯醇纤维长度为4.0mm~10.0mm，直径为14.0μm，断裂强度≥10cN/dtex，初始模量≥220cN/dtex。本发明的聚氨酯注浆加固材料固结后具有较高的拉伸强度、抗压强度及粘接强度，力学性能较好，生产成本低，适于工业化生产。
【专利说明】聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矿用聚氨酯注浆加固材料，尤其是一种高强度高模量聚乙烯醇超短纤维增强改性的聚氨酯注浆加固材料。
【背景技术】
[0002]煤矿在开采过程中顶板的支撑加固是保证安全的重要环节。煤矿开采过程中，经常由于顶板的脱落、冒顶、坍塌等原因引发事故，因此必须要高度重视对矿床及顶板的加固工作，以减少事故的发生及人员的伤亡。其中，使用矿用注浆材料进行注浆加固是一种非常有效的改善方法。通过向煤层中的岩层裂缝中注入矿用注浆加固材料，可以将岩层裂缝牢牢锚固在一起，防止岩块间发生相对移动，最终达到煤岩体加固的目的。
[0003]近年来，矿用注浆材料得到了长足的发展。注浆材料的种类分为很多种，其中有机类注浆材料主要有聚氨酯类、环氧树脂类、酚醛树脂类、丙烯酸盐类、脲醛树脂类等；无机类注浆材料主要有水玻璃、超细水泥等。聚氨酯类注浆加固材料由于其具有固化时间可控、浆液渗透性能好等诸多优点而受到越来越多的关注。
[0004]国家安全生产监督总局发布的安全生产行业标准AQ1089-2011中规定，煤矿加固煤岩体用高分子注浆材料固结后的抗压强度不低于40MPa，抗拉强度不低于15Mpa，粘结强度不低于3Mpa。由于在聚氨酯注浆加固材料中包含有各种助剂，导致材料固结后的强度达不到上述要求；因此，还需要对聚氨酯注浆加固材料进行增强改性。
[0005]目前对聚氨酯注浆加固材料进行增强改性的方法有很多，例如:玻璃纤维增强改性、玻璃微珠增强改性、纳米颗粒增强改性、碳酸钙增强改性、云母增强改性等。这些改性方法虽然能提高聚氨酯的力学强度，但是仍存在不少缺点，例如:碳酸钙、云母改性后浆液流动性不好，导致注浆困难、渗透半`径小；生产成本高，不适宜工业大批量生产等。
[0006]因此，寻找一种既不影响浆液流动性又能降低生产成本，同时适用于工业化生产的增强改性材料及改性方法迫在眉睫。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种增强改性的聚氨酯注浆加固材料及其制备方法，能够提高注浆加固材料固结后的拉伸强度、抗压强度及粘接强度，且具有较低粘度，不影响其流动性。
[0008]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:
一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料，由以下重量百分含量的原料制成，所述原料的重量百分含量之和为100%，将组份A与组份B混合后进行注浆加固，
组份A:异氰酸酯预聚体40%~65%，
阻燃剂10%~35%，
抗静电剂2%~5% ；
组份B:聚醚多元醇20%~40%，催化剂ο.1%~1%，
聚乙烯醇纤维0.5%~5% ；
所述聚乙烯醇纤维的长度为4.0mnTl0.0mm,直径为14.0 μ m,断裂强度≥10cN/dtex,初始模量> 220cN/dtex。
[0009]本发明的进一步改进在于:所述聚乙烯醇纤维的重量百分含量为0.7%~1.5%。
[0010]本发明的进一步改进在于:所述聚乙烯醇纤维经过如下改性处理，
步骤a)，将聚乙烯醇纤维在120°C~150°C温度范围内烘烤3mirT30min，自然冷却；步骤b)，将步骤a)处理后的聚乙烯醇纤维加入到无水乙醇和硅烷偶联剂的混合溶液中，在30°C~50°C温度范围内超声处理30mirTl80min ；
步骤c)，将步骤b)处理后的聚乙烯醇纤维在80°C~110°C温度范围内，干燥30mirTl80min得到改性聚乙烯醇纤维。
[0011]本发明的进一步改进在于:所述硅烷偶联剂为KH550，无水乙醇和硅烷偶联剂的体积比为150:1~200:1。
[0012]本发明的进一步改进在于:所述异氰酸酯预聚体由异氰酸酯与聚醚多元醇反应制得，其中异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷_4，4' - 二异氰酸酯中的一种或两种，聚醚多元醇为聚醚N303、聚醚N204中的一种或两种；所述异氰酸酯预聚体中-NCO 的含量为 29.5%~30.6%。
[0013]本发明的进一步改进在于:所述聚醚多元醇为聚醚N303、聚醚N204中的一种或两种，聚醚多元醇的羟值为280mgK0H/g~460mgK0H/g。
[0014]本发明的进一步改进在于:所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或两种；所述阻燃剂为磷酸三(β -氯乙基)酯；所述抗静电剂为复合型季铵盐类抗静电剂catafor F。
[0015]本发明还包括一种上述聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料的制备方法，包括以下操作步骤，
步骤1)，向异氰酸酯预聚体中依次加入阻燃剂、抗静电剂，在15°c~20°C温度范围内搅拌40min~60min,得到组份A ；
步骤2)，向聚醚多元醇中加入改性聚乙烯醇纤维，在25°C搅拌20min后，加入催化剂，继续搅拌90min,得到组份B ；
步骤3)，将组份A和组份B混合后进行注浆加固。
[0016]本发明的进一步改进在于:
所述步骤I)中，组份A在20°C的粘度为370mpa.s~430mpa.s ；
所述步骤2)中，组份B在20°C的粘度为300mpa.s~720mpa.s ；
所述步骤3)中，固化时间为160s~202s，发泡率为1.0fl.05。
[0017]由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于:
本发明提供了一种增强改性的聚氨酯注浆加固材料，通过添加高强度高模量的聚乙烯醇纤维进行改性，显著增强了聚氨酯注浆材料的抗拉强度、抗压强度、粘接强度等力学性能；材料的其它性能并未因聚乙烯醇纤维的加入而受到影响，组分A和组分B混合后得到的浆液粘度小、流动性好，注浆操作容易完成，注浆后浆液在裂隙中的渗透性很强，进一步增强了其加固使用性能。[0018]聚乙烯醇纤维机械性能良好、耐酸碱性好、质量轻、成本低，通过向聚氨酯注浆加固材料中添加聚乙烯醇纤维，提高了材料的抗压强度、抗拉强度及粘结强度；由于采用的是高强度高模量的聚乙烯醇纤维，其强度要比聚氨酯基体大，因此其在材料中起到连接和三维骨架作用，在受到外力冲击时聚氨酯基体更不容易被破坏。
[0019]选用长度为4.0mnTl0.0mm，直径为14.0 μ m的聚乙烯醇纤维，可使纤维在聚醚多元醇组分中均匀分散，不发生团聚现象，进而使纤维在最终形成的固结体当中也能均匀分散，防止产生应力集中区，在此长度范围内的纤维，也不会导致材料的发泡性增强，因此材料的强度得到了较大提高。[0020]对聚乙烯醇纤维进行改性处理，可提高纤维表面与基体树脂之间的相容性，进而增强纤维与基体树脂界面的粘接强度。首先采用热处理方法除去聚乙烯醇纤维表面的油脂类浸润剂；再采用无水乙醇和硅烷偶联剂(特别是KH550)对其表面进行改性，改善了聚乙烯醇纤维在聚醚多元醇中的分散性，防止聚醚多元醇的粘度因聚乙烯醇纤维的加入而急剧增大，也能使聚乙烯醇纤维与聚氨酯基体的相容性提高，在宏观上表现为材料强度的提高。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述。
[0022]下列实施例中所涉及的原料及其厂家、型号如下:
聚乙烯醇纤维，安徽皖维高新材料股份有限公司；硅烷偶联剂，KH550，南京优普化工有限公司；多亚甲基多苯基多异氰酸酯，Wannate PM-2025，烟台万华聚氨酯股份有限公司；二苯基甲烷_4，4' - 二异氰酸酯，MD1-50，烟台万华聚氨酯股份有限公司；聚醚多元醇，N303，南京市栖霞区钟燕化工厂；聚醚多元醇，N204，南京市栖霞区钟燕化工厂；阻燃剂，磷酸三(β -氯乙基)酯，河北振兴化工橡胶有限公司；抗静电剂，复合型季铵盐类抗静电剂cataforF，佛山市氟林贸易有限公司；催化剂，二月桂酸二丁基锡，天津市光复精细化工研究所；辛酸亚锡，国药集团化学试剂有限公司。
[0023]下列实施例中所涉及的材料性能的测试方法如下:
抗拉强度参照GB/T2567-2008第5.1标准进行测试，测试结果用抗拉强度(Mpa)和极限拉伸应变(％)表示；
抗压强度参照GB/T2567-2008第5.2标准进行测试，测试结果用抗压强度(Mpa)和极限压缩应变(％)表示；
粘结强度参照GB/T7124-2008标准进行测试，测试结果用粘接强度(Mpa)表示； 阻燃性能参照MT113-1995第四章进行测试，测试结果用氧指数表示；
抗静电性能参照MT113-1995第五章进行测试，测试结果用表面电阻(Ω )表示；
固化时间测试:用天平称取试样(20±0.l)g于250ml烧杯中，按固定比例加入水，并迅速搅拌均匀至乳白色，记录试样溶液搅拌至乳白色的时间h ;待试样溶液凝固时，记录凝固时的时间t2 ;固化时间t=t2-ti ;取三次测试的平均值记为试样的固化时间，三次测试结果的偏差不得大于10% ；
最高反应温度测试:按配比量称取总体积为200ml的材料，倒入直径50mm的容器中混合均匀后，将电子温度计的热电偶线插入试样中心处，记录最高反应温度；取三次测试平均值记为最高反应温度，结果精确到1°C ;三次测得结果允许偏差不得大于10%;-NCO含量是指异氰酸酯预聚体中异氰酸基团的含量，采用甲苯-二正丁胺法测定异氰酸根含量:将一定浓度的过量二正丁胺加到预聚体中，游离的-NCO基团很容易与二正丁胺反应生成脲，过剩的二正丁胺用标准盐酸滴定，计算得到-NCO含量；
粘度参照GB/T 2794-1995第5.1标准进行测试，测试结果用mPa--s表示。
[0024]实施例f实施例4是聚乙烯醇纤维的改性处理实施例。
[0025]实施例1
选用长度为4.0mm，直径为14.0 μ m的聚乙烯醇纤维，断裂强度> lOcN/dtex，初始模量≥220cN/dtex,依照如下步骤对聚乙烯醇纤维改性处理。
[0026]步骤a)，取聚乙烯醇纤维置于表面皿中，放入干燥箱，在120°C温度烘烤30min，除去纤维表面浸润剂，然后自然冷却至室温；
步骤b)，将无水乙醇和硅烷偶联剂KH550按照体积比为200:1混合均匀，得混合溶液，将步骤a)处理后的聚乙烯醇纤维加入到混合溶液中，在40°C超声处理30min，静置后将纤维从溶液中滤出；
步骤C)，将步骤b)处理后的聚乙烯醇纤维在80°C干燥ISOmin得到改性聚乙烯醇纤维，冷却备用。
[0027]实施例2
选用长度为5.6mm，直径为14.0 μ m的聚乙烯醇纤维，断裂强度> lOcN/dtex，初始模量≥220cN/dtex,依照如下步骤对聚乙烯醇纤维改性处理。
`[0028]步骤a)，取聚乙烯醇纤维置于表面皿中，放入干燥箱，在130°C温度烘烤20min，除去纤维表面浸润剂，自然冷却至室温；
步骤b)，将无水乙醇和硅烷偶联剂KH550按照体积比为180:1混合均匀，得混合溶液，将步骤a)处理后的聚乙烯醇纤维加入到混合溶液中，在30°C超声处理90min，静置后将纤维从溶液中滤出；
步骤C)，将步骤b)处理后的聚乙烯醇纤维在90°C干燥130min得到改性聚乙烯醇纤维，冷却备用。
[0029]实施例3
选用长度为7.0mm，直径为14.0 μ m的聚乙烯醇纤维，断裂强度> lOcN/dtex，初始模量≥220cN/dtex,依照如下步骤对聚乙烯醇纤维改性处理。
[0030]步骤a)，取聚乙烯醇纤维置于表面皿中，放入干燥箱，在140°C温度烘烤lOmin，除去纤维表面浸润剂，自然冷却至室温；
步骤b)，将无水乙醇和硅烷偶联剂KH550按照体积比为165:1混合均匀，得混合溶液，将步骤a)处理后的聚乙烯醇纤维加入到混合溶液中，在50°C超声处理120min，静置后将纤维从溶液中滤出；
步骤C)，将步骤b)处理后的聚乙烯醇纤维在100°C干燥SOmin得到改性聚乙烯醇纤维，冷却备用。
[0031]实施例4
选用长度为10.0mm，直径为14.0ym的聚乙烯醇纤维，断裂强度≥lOcN/dtex，初始模量≥220cN/dtex,依照如下步骤对聚乙烯醇纤维改性处理。
[0032]步骤a)，取聚乙烯醇纤维置于表面皿中，放入干燥箱，在150°C温度烘烤3min，除去纤维表面浸润剂，自然冷却至室温；
步骤b)，将无水乙醇和硅烷偶联剂KH550按照体积比为150:1混合均匀，得混合溶液，将步骤a)处理后的聚乙烯醇纤维加入到混合溶液中，在40°C超声处理180min，静置后将纤维从溶液中滤出；
步骤C)，将步骤b)处理后的聚乙烯醇纤维在110°C干燥30min得到改性聚乙烯醇纤维，冷却备用。
[0033]实施例5~实施例12是聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料的制备实施例。
[0034]实施例5
依照如下步骤制备聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料。
[0035]步骤I )，由多亚甲基多苯基多异氰酸酯与聚醚N303和聚醚N204在80°C左右反应120min制得异氰酸酯预聚体，异氰酸酯预聚体中-NCO的含量为30.0% ；向50.0kg预聚体(占注浆材料总量的50.0%)中依次加入15.5kg阻燃剂磷酸三(β -氯乙基)酯(占注浆材料总量的15.5%)、3.8kg抗静电剂catafor F (占注浆材料总量的3.8%)，在15°C搅拌45min使其分散均匀，得到组份A，组份A在20°C的粘度为380mpa.s左右；
步骤2)，将23.2kg聚醚N303 (占注浆材料总量的23.2%)和5.8kg聚醚N204 (占注浆材料总量的5.8%)混合，所得聚醚多元醇的羟值为380mgK0H/g左右；向聚醚多元醇中加入1.5kg如实施例2中改性聚乙烯醇纤维(占注浆材料总量的1.5%)，在25°C搅拌20min后，加入0.2kg催化剂辛酸亚锡(占 注浆材料总量的0.2%)，继续搅拌90min使其分散均匀，得到组份B，组份B在20°C的粘度为660mpa.s左右；
步骤3)，将组份A和组份B混合后进行注浆加固。固化时间为190s，发泡率为1.05左右。
[0036]实施例6
步骤1)，由多亚甲基多苯基多异氰酸酯与聚醚N303和聚醚N204在80°C左右反应120min制得异氰酸酯预聚体，预聚体中-NCO的含量为30.5%，向50.1kg预聚体(占注浆材料总量的50.1%)中依次加入15.6kg阻燃剂磷酸三(β -氯乙基)酯(占注浆材料总量的15.6%)、3.9kg抗静电剂catafor F (占注浆材料总量的3.9%)，在16°C搅拌48min使其分散均匀，得到组份A，组份A在20°C的粘度为400mpa.s左右；
步骤2)，将23.3kg聚醚N303 (占注浆材料总量的23.3%)和5.9kg聚醚N204 (占注浆材料总量的5.9%)混合，所得聚醚多元醇的羟值为380mgK0H/g左右，向聚醚多元醇中加入1.0kg的如实施例2中改性聚乙烯醇纤维(占注浆材料总量的1.0%)，在25°C搅拌20min后，加入0.2kg催化剂辛酸亚锡(占注浆材料总量的0.2%)，继续搅拌90min使其分散均匀，得到组份B，组份B在20°C的粘度为590mpa.s左右；
步骤3)，将组份A和组份B混合后进行注浆加固。固化时间为202s，发泡率为1.04左右。
[0037]实施例7
步骤1)，由多亚甲基多苯基多异氰酸酯与聚醚N303和聚醚N204在80°C左右反应120min制得异氰酸酯预聚体，预聚体中-NCO的含量为30.3%，向50.4kg预聚体(占注浆材料总量的50.4%)中依次加入15.3kg阻燃剂磷酸三(β -氯乙基)酯(占注浆材料总量的15.3%)、3.9kg抗静电剂catafor F (占注浆材料总量的3.9%)，在18°C搅拌50min使其分散均匀，得到组份A，组份A在20°C的粘度为400mpa.s左右；
步骤2)，将23.6kg聚醚N303 (占注浆材料总量的23.6%)和5.0kg聚醚N204 (占注浆材料总量的5.0%)混合，所得聚醚多元醇的羟值为395mgKOH/g左右，向聚醚多元醇中加入1.5kg如实施例1中的改性聚乙烯醇纤维，(占注浆材料总量的1.5%)在25°C搅拌20min后，加入0.3kg 二月桂酸二丁基锡(占注浆材料总量的0.3%)，继续搅拌90min使其分散均匀，得到组份B，组份B在20°C的粘度为720mpa.s左右； 步骤3)，将组份A和组份B混合后进行注浆加固。固化时间为160s，发泡率为1.01左右。
[0038]实施例8
步骤1)，由多亚甲基多苯基多异氰酸酯与聚醚N303和聚醚N204在80°C左右反应120min制得异氰酸酯预聚体，异氰酸酯预聚体中-NCO的含量为29.8%，向49.8kg预聚体(占注浆材料总量的49.8%)中依次加入15.0kg阻燃剂磷酸三(β -氯乙基)酯(占注浆材料总量的15.0%)、4.Ikg抗静电剂catafor F (占注浆材料总量的4.1%)，在15°C搅拌40min使其分散均匀，得到组份A，组份A在20°C的粘度为370mpa.s左右；
步骤2)，将24.2kg聚醚N303 (占注浆材料总量的24.2%)和5.1kg聚醚N204 (占注浆材料总量的5.1%)混合，所得聚醚多元醇的羟值为400mgK0H/g左右，向聚醚多元醇中加入
1.5kg如实施例3中的改性聚乙烯醇纤维，(占注浆材料总量的1.5%)在25°C搅拌20min后，加入0.15kg催化剂辛酸亚锡(占注浆材料总量的0.15%)和0.15kg催化剂二月桂酸二丁基锡(占注浆材料总量的0.15%)，继续搅拌90min使其分散均匀，得到组份B，组份B在20°C的粘度为600mpa.s左右；
步骤3)，将组份A和组份B混合后进行注浆加固。固化时间为165s，发泡率为1.04左右。
[0039]实施例9
步骤1)，由多亚甲基多苯基多异氰酸酯与聚醚N303和聚醚N204在80°C左右反应120min制得异氰酸酯预聚体，异氰酸酯预聚体中-NCO的含量为30.6%，向52.5kg预聚体(占注浆材料总量的52.5%)中依次加入14.5kg阻燃剂磷酸三(β -氯乙基)酯(占注浆材料总量的14.5%)、3.9kg抗静电剂catafor F (占注浆材料总量的3.9%)，在19°C搅拌55min使其分散均匀，得到组份A，组份A在20°C的粘度为430mpa.s左右；
步骤2)，将24.0kg聚醚N303 (占注浆材料总量的24.0%)和4.1kg聚醚N204 (占注浆材料总量的4.1%)混合，所得聚醚多元醇的羟值为390mgK0H/g左右，向聚醚多元醇中加入
0.7kg如实施例4中的改性聚乙烯醇纤维(占注浆材料总量的0.7%)，在25°C搅拌20min后，加入0.1kg催化剂辛酸亚锡(占注浆材料总量的0.1%)和0.2kg催化剂二月桂酸二丁基锡(占注浆材料总量的0.2%)，继续搅拌90min使其分散均匀，得到组份B，组份B在20°C的粘度为545mpa.s左右；
步骤3)，将组份A和组份B混合后进行注浆加固。固化时间为170s，发泡率为1.04左右。
[0040]实施例10
步骤1)，由多亚甲基多苯基多异氰酸酯与聚醚N303在85°C左右反应120min制得异氰酸酯预聚体，异氰酸酯预聚体中-NCO的含量为29.5%,向49.5kg预聚体(占注浆材料总量的49.5%)中依次加入15.2kg阻燃剂磷酸三(β -氯乙基)酯(占注浆材料总量的15.2%)、
3.8kg抗静电剂catafor F (占注浆材料总量的3.8%)，在20°C搅拌40min使其分散均匀，得到组份A，组份A在20°C的粘度为400mpa.s左右；
步骤2)，在29.8kg聚醚N303 (占注浆材料总量的29.8%)所得聚醚多元醇的羟值为460mgK0H/g左右，加入1.5kg如实施例2中的改性聚乙烯醇纤维，(占注浆材料总量的1.5%)在25°C搅拌20min后，加入0.2kg催化剂辛酸亚锡(占注浆材料总量的0.2%)，继续搅拌90min使其分散均匀，得到组份B，组份B在20°C的粘度为650mpa.s左右；
步骤3)，将组份A和组份B混合后进行注浆加固。固化时间为195s，发泡率为1.01左右。
[0041]实施例11
步骤1)，由多亚甲基多苯基多异氰酸酯与聚醚N204在90°C左右反应120min制得异氰酸酯预聚体，异氰酸酯预聚体中-NCO的含量为29.7%,向47.1kg预聚体(占注浆材料总量的47.1%)中依次加入14.7kg阻燃剂磷酸三(β -氯乙基)酯(占注浆材料总量的14.7%)、
4.1kg抗静电剂catafor F (占注浆材料总量的4.1%)，在16°C搅拌60min使其分散均匀，得到组份A，组份A在20°C的粘度为410mpa.s左右；
步骤2 )，在32.4kg聚醚N204 (占注浆材料总量的32.4%)聚醚多元醇的羟值为280mgK0H/g左右，向聚醚多元醇中加入1.5kg如实施例2中的改性聚乙烯醇纤维(占注浆材料总量的1.5%)，在25°C搅拌20min后，加入0.2kg催化剂辛酸亚锡(占注浆材料总量的0.2%)，继续搅拌90min使其分散均匀，得到组份B，组份B在20°C的粘度为590mpa.s左右；
步骤3)，将组份A和组份B混合后进行注浆加固。固化时间为190s，发泡率为1.01左右。
[0042]实施例12
本实施例为空白对照实施例，未加入聚乙烯醇纤维。其制备过程如下:
步骤1)，由多亚甲基多苯基多异氰酸酯与聚醚N303和聚醚N204在80°C左右反应120min制得异氰酸酯预聚体，异氰酸酯预聚体中-NCO的含量为30.5%，向50.3kg预聚体(占注浆材料总量的50.3%)中依次加入15.0kg阻燃剂磷酸三(β -氯乙基)酯(占注浆材料总量的15.0%)、4.0kg抗静电剂catafor F (占注浆材料总量的4.0%)，在16°C搅拌45min使其分散均匀，得到组份A，组份A在20°C的粘度为400mpa.s左右；
步骤2)，将24.4kg聚醚N303 (占注浆材料总量的24.4%)和6.1kg聚醚N204 (占注浆材料总量的6.1%)混合，所得聚醚多元醇的羟值为360mgK0H/g左右，向聚醚多元醇中加入
0.2kg催化剂辛酸亚锡(占注浆材料总量的0.2%)，继续搅拌90min使其分散均匀，得到组份B，组份B在20°C的粘度为300mpa.s左右；
步骤3)，将组份A和组份B混合后进行注浆加固。固化时间为180s，发泡率为1.03左右。
[0043]取上述实施例5~实施例12制备的注浆加固材料的注浆固结体进行性能测试，测试结果见表1。
[0044]表1聚氨酯注浆加 固材料固结体性能测试结果
【权利要求】
1.一种聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料，其特征在于:由以下重量百分含量的原料制成，所述原料的重量百分含量之和为100%，将组份A与组份B混合后进行注浆加固， 组份A:异氰酸酯预聚体40%~65%， 阻燃剂10%~35%， 抗静电剂2%~5% ； 组份B:聚醚多元醇20%~40%， 催化剂0.1°/Tl%， 聚乙烯醇纤维0.5%~5% ； 所述聚乙烯醇纤维的长度为4.0mnTl0.0mm,直径为14.0 μ m,断裂强度≥10cN/dtex,初始模量≥ 220cN/dtex。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料，其特征在于:所述聚乙烯醇纤维的重量百分含量为0.7%~1.5%。
3.根据权利要求1或2任一项所述的聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料，其特征在于:所述聚乙烯醇纤维经过如下改性处理， 步骤a)，将聚乙烯醇纤维在120°C~150°C温度范围内烘烤3mirT30min，然后自然冷却； 步骤b)，将步骤a)处理后的聚乙烯醇纤维加入到无水乙醇和硅烷偶联剂的混合溶液中，在30°C~50°C温度范围内超声处理30mirTl80min ； 步骤c)，将步骤b)处理后的聚乙烯醇纤维在80°C ~110°C温度范围内干燥30mirTl80min得到改性聚乙烯醇纤维。
4.根据权利要求3所述的聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料，其特征在于:所述硅烷偶联剂为KH550，所述无水乙醇和硅烷偶联剂的体积比为150: f200:1。
5.根据权利要求1所述的聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料，其特征在于:所述异氰酸酯预聚体由异氰酸酯与聚醚多元醇反应制得，其中异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、二苯基甲烷-4，4' -二异氰酸酯中的一种或两种，聚醚多元醇为聚醚N303、聚醚N204中的一种或两种；所述异氰酸酯预聚体中-NCO的含量为29.5%~30.6%。
6.根据权利要求1所述的聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料，其特征在于:所述聚醚多元醇为聚醚N303、聚醚N204中的一种或两种，聚醚多元醇的羟值为280mgK0H/g~460mgK0H/g。
7.根据权利要求1所述的聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料，其特征在于:所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或两种；所述阻燃剂为磷酸三(氯乙基)酯；所述抗静电剂为复合型季铵盐类抗静电剂catafor F。
8.—种权利要求1所述的聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料的制备方法，其特征在于:包括以下操作步骤， 步骤1)，向异氰酸酯预聚体中按比例依次加入阻燃剂、抗静电剂，在15°C~20°C温度范围内搅拌40min~60min, 得到组份A ； 步骤2)，向聚醚多元醇中按比例加入改性聚乙烯醇纤维，在25°C搅拌20min后，加入催化剂，继续搅拌90min,得到组份B ；步骤3)，将组份A和组份B混合后进行注浆加固。
9.根据权利要求8所述的聚乙烯醇纤维增强的聚氨酯注浆加固材料的制备方法，其特征在于: 所述步骤I)中，组份A在20°C的粘度为370mpa.s~430mpa.s ； 所述步骤2)中，组份B在20°C的粘度为300mpa.s~720mpa.s ； 所述步骤3)中，固化时间为160s~202s，发泡率为1.0fl.05。
【文档编号】C08L29/04GK103554408SQ201310601335
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】夏茹, 唐永志, 朱述文, 陈鹏, 汪文静, 钱家盛, 程桦, 荣传新, 杨斌, 苗继斌, 苏丽芬 申请人:淮南矿业(集团)有限责任公司, 安徽大学, 安徽理工大学