一种用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料及其制备方法
【专利摘要】一种用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料及其制备方法，该材料由A组分改性脲醛树脂和B组分催化剂两组分组成。A组分的制备：脲醛树脂溶液100份、抗静电剂5-10份、聚乙二醇10-20份、聚丙三醇3-8份、甲醇50-70份、酚醛树脂10-20份、尿素5-10份；B组分催化剂的制备：甲基磺酸100份、酚磺酸10-20份、苯磺酸20-40份、无机酸20-30份、水1-80份、阻燃聚酯10-40份；树脂以脲醛树脂为主要原料，与增韧剂，抗静电剂，酚醛树脂以及甲醇为原料在碱性条件下加热通过共聚缩合形成互穿网络结构的改性脲醛树脂。催化剂以有机酸，无机酸配以阻燃聚酯改善了材料的柔韧性。该材料安全无污染，价格低廉，抗压强度高，阻燃抗静电性能优越，其良好的柔韧性能承受随后的地层运动。
【专利说明】一种用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学注浆材料【技术领域】，更具体说是一种煤矿加固用改性脲醛树脂注浆材料。
【背景技术】
[0002]我国煤炭资源丰富，分布地域广泛，煤层结构复杂。在煤矿的采掘过程中，不可避免会遇到松散破碎的煤体，强度低，稳定性差，掘进过程中极易发生片帮冒顶，因此为了保证矿井安全生产必须对破碎顶板进行超前加固，有效地控制围岩垮落。
[0003]现有技术的加固材料通常有粘土、水泥、水泥一水玻璃、丙烯酰胺类、环氧树脂类、聚氨酯类。传统的无机材料作为增强煤矿地质强度的材料存在强度低、操作困难等缺点；现有技术的注浆材料中，丙烯酰胺类耐久性差、毒性大，环氧树脂类虽然粘结力强，但粘度大，注浆困难，聚氨酯类具有较好的粘结性及持久性，但是阻燃性差，反应温度高，存在安全隐患。而脲醛树脂材料内部反应温度在60°C以下，阻燃性好，成本低，易于施工。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料及其制备方法。
[0005]为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料，其特征是:由A组分改性脲醛树脂和B组分催化剂两组分组成，包括以下步骤制成:
(一)按重量份数，A组分改性脲醛树脂的制备:
脲醛树脂溶液100份，脲醛树脂溶液的脲醛树脂固含量为40%-50%，粘度(涂-4杯25°C) 18-30s、抗静电剂5-10份、聚乙二醇10-20份、聚丙三醇3_8份、甲醇50-70份、酚醛树脂10-20份、尿素5-10份；
(O按照上述重量份数的组分依次把原料投入反应釜中，搅拌均匀；
(2 )在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热；
(3)加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ;
(4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂；
(二)按重量份数，B组分催化剂的制备:
甲基磺酸100份、酚磺酸10-20份、苯磺酸20-40份、无机酸20-30份、水1-80份、阻燃聚酯10-40份；
按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
[0006]根据所述的用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料，其特征是:所述的酚醛树脂为碱催化热固性酚醛树脂；所述的抗静电剂为烷基磺酸钠、吐温、脂肪酸-环氧乙烷加成物、烷基酚-环氧乙烷加成物中的一种或几种的任意比例混合；所述的无机酸为磷酸、硫酸、盐酸的一种或几种的任意比例混合；所述的阻燃聚酯为羟值300-500 mgKOH/g，粘度1000-2000 mpa.s的聚醋多元醇的一种或几种的任意比例混合。
[0007]根据所述的用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料，其特征是:
(一)A组分改性脲醛树脂的制备:
(O固含量为48%，粘度为25s的脲醛树脂溶液1000kg，十二烷基磺酸钠80kg，聚乙二醇120kg，据丙三醇40kg，甲醇500kg，酚醛树脂200kg，尿素60kg，依次投入反应釜中，搅拌均匀；
(2 )在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热；
(3)加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至18-30S;
(4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂；
(二)B组分催化剂的制备:
甲基磺酸1000kg、酸磺酸170kg、苯磺酸200kg、磷酸280kg、水600kg、阻燃聚醋400A300kg ;
按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
[0008]根据所述的用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料，其特征是:
(一)A组分改性脲醛树脂的制备:
(I)固含量为45%，粘度为28s的脲醛树脂溶液1000kg，吐温-80 30kg，十二烷基磺酸钠50kg，聚乙二醇160kg，据丙三醇80kg，甲醇650kg，酸醛树脂200kg，尿素100kg，依次投入反应釜中，搅拌均匀；
(2 )在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热；
(3)加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ;
(4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂；
(二)B组分催化剂的制备:
甲基磺酸1000kg、酚磺酸200kg、苯磺酸350kg、硫酸300kg、水800kg、阻燃聚酯3152220kg ；
按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
[0009]根据所述的用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料，其特征是:
(一)A组分改性脲醛树脂的制备:
(O固含量为46%，粘度为22s的脲醛树脂溶液1000kg，十二烷基磺酸钠70kg，聚乙二醇150kg，据丙三醇65kg，甲醇650kg，酸醛树脂140kg，尿素800kg，依次投入反应藎中，搅拌均匀；
(2 )在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热；
(3)加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至18-30S;
(4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂；
(二)B组分催化剂的制备
甲基磺酸1000kg、酸磺酸165kg、苯磺酸210kg、盐酸290kg、水660kg、阻燃聚醋2012300kg ; 按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
[0010]一种制备所述用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料的方法，根据所述的用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料的制备方法，其特征是，包括如下步骤:
(一)A组分的制备:
(O按照上述重量份数的组分依次把原料投入反应釜中，搅拌均匀；
(2 )在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热；
(3)加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ;
(4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂；
(二)B组分的制备:按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
[0011]本发明的有益效果:
本发明树脂以脲醛树脂为主要原料，与增韧剂，抗静电剂，酚醛树脂以及甲醇为原料在碱性条件下加热通过共聚缩合形成互穿网络结构的改性脲醛树脂。催化剂以有机酸，无机酸配以阻燃聚酯改善了材料的柔韧性。该材料安全无污染，价格低廉，抗压强度高，阻燃抗静电性能优越，其良好的柔韧性能承受随后的地层运动。本发明与现有技术相比，具有以下有益效果:
1、本发明材料通过酚醛树脂与阻燃聚酯的复合改性，使得材料阻燃性能优越，柔韧性好。
[0012]2、本发明材料通过配方调整，常温反应，固化时间可调，固结体强度高，韧性好，抗压强度在30mpa以上。
[0013]3、本发明材料内部反应温度在60°C以下。
[0014]4、原料液粘度低，在煤岩体在渗透性好，固结体与媒体粘接性好。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例对本发明做进一步说明
一种用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料，由A组分改性脲醛树脂和B组分催化剂两组分组成，包括以下步骤制成:
A组分改性脲醛树脂的制备:
脲醛树脂脲醛树脂溶液100份，脲醛树脂溶液的脲醛树脂固含量为40%-50%，粘度(涂-4杯25°C )18-30s ;抗静电剂5_10份、聚乙二醇10-20份、聚丙三醇3_8份、甲醇50-70份、酸醛树脂10-20份、尿素5-10份。
[0016](I)按照上述重量份数的组分依次把原料投入反应釜中，搅拌均匀。
[0017](2)在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热。
[0018](3 )加酸溶液把Ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至(涂-4杯25°C ) 18_30s。
[0019](4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂。
[0020]B组分催化剂的制备:
甲基磺酸100份、酚磺酸10-20份、苯磺酸20-40份、无机酸20-30份、水1-80份、阻燃聚酯10-40份。
[0021]按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
[0022]所述的酚醛树脂为碱催化热固性酚醛树脂。
[0023]所述的抗静电剂为烷基磺酸钠、吐温、脂肪酸-环氧乙烷加成物、烷基酚-环氧乙烷加成物中的一种或几种的任意比例混合。
[0024]所述的无机酸为磷酸、硫酸、盐酸的一种或几种的任意比例混合。
[0025]所述的阻燃聚酯为羟值300-500 mgKOH/g，粘度1000-2000 mpa.s的聚酯多元醇的一种或几种的任意比例混合。
[0026]实施例1
A组分改性脲醛树脂的制备
(O固含量为48%，粘度为25s的脲醛树脂溶液1000kg，十二烷基磺酸钠80kg，聚乙二醇120kg，据丙三醇40kg，甲醇500kg，酚醛树脂200kg，尿素60kg，依次投入反应釜中，搅拌均匀。
[0027](2)在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热。
[0028](3 )加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至(涂-4杯25°C ) 18_30s。
[0029](4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂。
[0030]B组分催化剂的制备
甲基磺酸1000kg、酸磺酸170kg、苯磺酸200kg、磷酸280kg、水600kg、阻燃聚醋400A300kg。
[0031]按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
[0032]实施例2
A组分改性脲醛树脂的制备
(I)固含量为45%，粘度为28s的脲醛树脂溶液1000kg，吐温-80 30kg，十二烷基磺酸钠50kg，聚乙二醇160kg，据丙三醇80kg，甲醇650kg，酸醛树脂200kg，尿素100kg，依次投入反应釜中，搅拌均匀。
[0033](2)在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热。
[0034](3 )加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至(涂-4杯25°C ) 18_30s。
[0035](4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂。
[0036]B组分催化剂的制备
甲基磺酸1000kg、酚磺酸200kg、苯磺酸350kg、硫酸300kg、水800kg、阻燃聚酯3152220kg。
[0037]按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
[0038]实施例3
A组分改性脲醛树脂的制备
(O固含量为46%，粘度为22s的脲醛树脂溶液1000kg，十二烷基磺酸钠70kg，聚乙二醇150kg，据丙三醇65kg，甲醇650kg，酸醛树脂140kg，尿素800kg，依次投入反应藎中，搅拌均匀。
[0039](2)在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热。
[0040](3 )加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至(涂-4杯25°C ) 18_30s。
[0041](4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂。
[0042]B组分催化剂的制备
甲基磺酸1000kg、酸磺酸165kg、苯磺酸210kg、盐酸290kg、水660kg、阻燃聚醋2012300kg。
[0043]按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
【权利要求】
1.一种用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料，其特征是:由A组分改性脲醛树脂和B组分催化剂两组分组成，包括以下步骤制成: (一)按重量份数，A组分改性脲醛树脂的制备: 脲醛树脂溶液100份，脲醛树脂溶液的脲醛树脂固含量为40%-50%，粘度(涂-4杯25°C) 18-30s、抗静电剂5-10份、聚乙二醇10-20份、聚丙三醇3_8份、甲醇50-70份、酚醛树脂10-20份、尿素5-10份； (O按照上述重量份数的组分依次把原料投入反应釜中，搅拌均匀； (2 )在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热； (3)加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ; (4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂； (二)按重量份数，B组分催化剂的制备: 甲基磺酸100份、酚磺酸10-20份、苯磺酸20-40份、无机酸20-30份、水1-80份、阻燃聚酯10-40份； 按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
2.根据权利要求1所述的用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料，其特征是:所述的酚醛树脂为碱催化热固性酚醛树脂；所述的抗静电剂为烷基磺酸钠、吐温、脂肪酸-环氧乙烷加成物、烷基酚-环氧乙烷加成物中的一种或几种的任意比例混合；所述的无机酸为磷酸、硫酸、盐酸的一种或几种的任意比例混合；所述的阻燃聚酯为羟值300-500 mgKOH/g，粘度1000-2000 mpa.s的聚醋多元醇的一种或几种的任意比例混合。
3.根据权利要求2所述的用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料，其特征是: (一)A组分改性脲醛树脂的制备: (O固含量为48%，粘度为25s的脲醛树脂溶液1000kg，十二烷基磺酸钠80kg，聚乙二醇120kg，据丙三醇40kg，甲醇500kg，酚醛树脂200kg，尿素60kg，依次投入反应釜中，搅拌均匀； (2 )在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热； (3)加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至18-30S; (4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂； (二)B组分催化剂的制备: 甲基磺酸1000kg、酸磺酸170kg、苯磺酸200kg、磷酸280kg、水600kg、阻燃聚醋400A300kg ; 按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
4.根据权利要求2所述的用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料，其特征是: (一)A组分改性脲醛树脂的制备: (I)固含量为45%，粘度为28s的脲醛树脂溶液1000kg，吐温-80 30kg，十二烷基磺酸钠50kg，聚乙二醇160kg，据丙三醇80kg，甲醇650kg，酸醛树脂200kg，尿素100kg，依次投入反应釜中，搅拌均匀； (2 )在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热； (3)加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ; (4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂； (二)B组分催化剂的制备: 甲基磺酸1000kg、酚磺酸200kg、苯磺酸350kg、硫酸300kg、水800kg、阻燃聚酯3152220kg ； 按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
5.根据权利要求2所述的用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料，其特征是: (一)A组分改性脲醛树脂的制备: (O固含量为46%，粘度为22s的脲醛树脂溶液1000kg，十二烷基磺酸钠70kg，聚乙二醇150kg，据丙三醇65kg，甲醇650kg，酸醛树脂140kg，尿素800kg，依次投入反应藎中，搅拌均匀； (2 )在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热； (3)加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至18-30S; (4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂； (二)B组分催化剂的制备 甲基磺酸1000kg、酸磺酸165kg、苯磺酸210kg、盐酸290kg、水660kg、阻燃聚醋2012300kg ; 按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
6.一种制备权利要求1、2、3、4或5所述用于煤矿加固的改性脲醛树脂注浆材料的方法，其特征是，包括如下步骤: (一)A组分的制备: (O按照上述重量份数的组分依次把原料投入反应釜中，搅拌均匀； (2 )在各组分混合均匀的情况下，加碱溶液把ph值调至8-9，反应温度在70-80度之间；反应2-3小时，停止加热； (3)加酸溶液把ph值调至6-7，然后真空脱甲醇，调粘度至(涂-4杯25°C)18-30S ; (4)降温至40度出料即得到A组分改性脲醛树脂； (二)B组分的制备:按上述重量份数依次把各组分投入反应釜中，搅拌均匀即得到B组分催化剂。
【文档编号】C08G12/40GK104449626SQ201410717218
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】孙志武, 钟东南, 王永成, 陈志强, 王世昌, 刘尚玉 申请人:山东海冠化工科技有限公司