一种固结体强度高的亲水性聚氨酯复合注浆液及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种固结体强度高的亲水性聚氨酯复合注浆液，将纳米二氧化硅进行有机改性后添加到原料中，能够分散均匀不易团聚，在基本保持传统聚氨酯注浆液性能的同时，明显比传统聚氨酯注浆液的热分解温度和残留质量高，还添加改性煅烧高岭土、玻璃纤维、双酚A型环氧树脂等活性改性剂，各组分相互分散均匀不下沉，在改善了复合注浆液粘度的同时，还提高了固结体强度，能快速注入和渗透到流沙或淤泥的细微空隙中固化，形成一定强度的固结体，防止在掘进过程中出现透沙、冒顶、片帮等安全事故的发生。
【专利说明】
一种固结体强度高的亲水性聚氨酯复合注浆液及其制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及注浆材料技术领域，尤其涉及一种固结体强度高的亲水性聚氨酯复合注浆液及其制作方法。【背景技术】
[0002]在煤矿生产过程中经常遇到断层、褶曲及裂隙发育带等地质构造，煤岩体松散破碎，极易出现大面积冒顶和突水事故，严重威胁煤矿井下安全生产。因此，迫切需要有效的破碎煤岩体加固材料及技术，以解决这个影响煤矿安全与效益的突出问题。目前常采用注浆技术来加固破碎煤岩体，增加巷道的支护强度。根据注浆材料可分为水泥类与化学注浆材料两大类。水泥类注浆材料由于固化时间长、不能注入细小的裂缝等缺点，不适用于煤岩体快速加固。化学注浆材料属于有机高分子材料，具有黏度低、渗透性好、强度增长快、黏结强度高、变形性好等优异的性能，已在煤矿、隧洞、水利水电、铁道、市政等工程领域中得到较广泛的应用，包括聚氨酯、环氧树脂、脲醛树脂等，主要通过压力或化学渗透作用灌入煤岩体裂隙中，能在较短的时间内固结并达到较高的强度，使松散破碎围岩胶结成连续体。其中亲水性聚氨酯(PU)注浆材料与传统的高分子浆液相比，具有良好的亲水性、强渗透性以及优异的堵动水性能，发展前景广阔。但是，在使用中也存在固结体强度较低、尺寸稳定性差、耐热度不高、阻燃效果差等问题。
[0003]《nano_Si〇2/PU亲水性注衆材料的制备与性能研究》一文采用纳米二氧化娃 (nano_Si〇2)对亲水性注浆材料进行了改性。结果表明，与PU注浆液相比，nano_Si〇2/PU 复合注浆液热稳定性得到了提高，固结体的压缩强度也明显增加。但因纳米二氧化硅其尺寸小、比表面积大，在亲水性聚氨酯中易团聚，分散不均匀，需要对纳米二氧化硅表面加以修饰改性再加入原料中，同时由于煤矿井下环保以及安全要求越来越高，文中制得的复合注浆其性能指标还完全达不到以上要求，因而需要对现有的生产工艺和原料配比等加以改性。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种固结体强度高的亲水性聚氨酯复合注浆液及其制作方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:一种固结体强度高的亲水性聚氨酯复合注浆液，由下列重量份的原料制成:水性聚氨酯乳液100、双酚A型环氧树脂19-22、聚丙烯酰胺1.4-1.8、玻璃纤维8.5-9.6、煅烧高岭土 17-19、纳米二氧化硅1.2-1.4、聚四氟乙烯乳液5-7、沥青3-5、甲基二乙氧基硅烷17-18、椰子皮1-2。
[0006]所述的一种固结体强度高的亲水性聚氨酯复合注浆液的制作方法，包括以下步骤:(1)在氮气保护下将甲基二乙氧基硅烷加热煮沸，加入纳米二氧化硅保持温度搅拌1-2小时，过滤、洗涤干燥后，在零下15-20°C下冷冻3-5小时，加入沥青研磨成粉制得有机改性纳米二氧化娃；(2)将煅烧高岭土在混合强酸中60-80 °C超声分散4-6小时，去离子水洗涤至中性，SOSO °C 真空干燥得到表面羧基化的煅烧高岭土， 加入玻璃纤维 、椰子皮研磨 1-2 小时， 喷洒雾状聚四氟乙烯乳液超声分散10-15分钟得到改性煅烧高岭土；(3)将水性聚氨酯乳液、双酚A型环氧树脂加热至80-90°C，在2000r/min高速搅拌下混匀，加入步骤(1)、(2)反应物料及其它剩余成分在1000r/min速度下搅拌10-20分钟，最后再经超声研磨分散20-30分钟，降温出料。
[0007]本发明的优点是:本发明将纳米二氧化硅进行有机改性后添加到原料中，能够分散均匀不易团聚，在基本保持传统聚氨酯注浆液性能的同时，明显比传统聚氨酯注浆液的热分解温度和残留质量高，还添加改性煅烧高岭土、玻璃纤维、双酚A型环氧树脂等活性改性剂，各组分相互分散均匀不下沉，在改善了复合注浆液粘度的同时，还提高了固结体强度，能快速注入和渗透到流沙或淤泥的细微空隙中固化，形成一定强度的固结体，防止在掘进过程中出现透沙、冒顶、片帮等安全事故的发生。【具体实施方式】
[0008]—种固结体强度高的亲水性聚氨酯复合注浆液，由下列重量份的原料制成:水性聚氨酯乳液100、双酚A型环氧树脂19、聚丙烯酰胺1.4、玻璃纤维8.5、煅烧高岭土 17、纳米二氧化硅1.2、聚四氟乙烯乳液5、沥青3、甲基二乙氧基硅烷17、椰子皮1。
[0009]所述的一种固结体强度高的亲水性聚氨酯复合注浆液的制作方法，包括以下步骤:(1)在氮气保护下将甲基二乙氧基硅烷加热煮沸，加入纳米二氧化硅保持温度搅拌1-2 小时，过滤、洗涤干燥后，在零下15-20°C下冷冻3-5小时，加入沥青研磨成粉制得有机改性纳米二氧化娃；(2)将煅烧高岭土在混合强酸中60-80 °C超声分散4-6小时，去离子水洗涤至中性，SOSO °C 真空干燥得到表面羧基化的煅烧高岭土， 加入玻璃纤维 、椰子皮研磨 1-2 小时， 喷洒雾状聚四氟乙烯乳液超声分散10-15分钟得到改性煅烧高岭土；(3)将水性聚氨酯乳液、双酚A型环氧树脂加热至80-90°C，在2000r/min高速搅拌下混匀，加入步骤(1)、(2)反应物料及其它剩余成分在1000r/min速度下搅拌10-20分钟，最后再经超声研磨分散20-30分钟，降温出料。
[0010]使用本发明生产的亲水性聚氨酯复合注浆液的技术参数指标如下:(1)与水反应所得的固结体的压缩强度为2.92MPa;(2)最大热分解温度为410 °C，残留质量为6.7%;(3)黏度为972mPa.s。
【主权项】
1.一种固结体强度高的亲水性聚氨酯复合注浆液，其特征在于，由下列重量份的原料 制成:水性聚氨酯乳液100、双酚A型环氧树脂19-22、聚丙烯酰胺1.4-1.8、玻璃纤维8.5-9.6、煅烧高岭土 17-19、纳米二氧化硅1.2-1.4、聚四氟乙烯乳液5-7、沥青3-5、甲基二乙氧 基硅烷17-18、椰子皮1-2。2.根据权利要求1所述的一种固结体强度高的亲水性聚氨酯复合注浆液的制作方法， 其特征在于包括以下步骤:(1)在氮气保护下将甲基二乙氧基硅烷加热煮沸，加入纳米二氧化硅保持温度搅拌1-2 小时，过滤、洗涤干燥后，在零下15-20°C下冷冻3-5小时，加入沥青研磨成粉制得有机改性 纳米二氧化娃；(2)将煅烧高岭土在混合强酸中60-80 °C超声分散4-6小时，去离子水洗涤至中性，SOSO °C 真空干燥得到表面羧基化的煅烧高岭土， 加入玻璃纤维 、椰子皮研磨 1-2 小时， 喷洒雾 状聚四氟乙烯乳液超声分散10-15分钟得到改性煅烧高岭土；(3)将水性聚氨酯乳液、双酚A型环氧树脂加热至80-90°C，在2000r/min高速搅拌下混 匀，加入步骤(1)、(2)反应物料及其它剩余成分在1000r/min速度下搅拌10-20分钟，最后再 经超声研磨分散20-30分钟，降温出料。
【文档编号】C08K9/00GK106009614SQ201610557732
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月15日
【发明人】乔启信, 金自海
【申请人】安徽朗凯奇建材有限公司