专利名称：抗水树脂及其制备方法和在锚固剂制备中的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种树脂及其制备方法和应用，特别是涉及一种抗水树脂及其制备方法和在锚固剂制备中的应用。
背景技术：
树脂锚固剂是用作锚杆和柔性锚杆(也称为锚索)的锚固介质，其为煤矿和隧道的顶板和侧帮提供支护，使用树脂锚固剂是当今国内外地下工程支护及边坡治理的一种主要形式。树脂锚固剂的基本核心材料是树脂，其作用原理是利用树脂锚固剂的高强粘结性，将锚杆或锚索与围岩牢牢的粘结在一起，形成对围岩的锚固约束力。然而，在地下水的长期侵蚀下，树脂锚固剂的粘结性能必然会逐年减退，导致锚固力下降，从而形成安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抗水树脂及其制备方法，该抗水树脂用于锚固剂制备时所得的锚固剂抗压强度高、锚固力大、抗水性能好。本发明抗水树脂，其原料包括按质量百分数计的以下组分苯酐8% -16% ;顺丁烯二酸酐 5%-13%;富马酸3%-11%;乙二醇 9%-17%;二甘醇 2%-10%;松香 10%-18%; 苯乙烯34% -42%。松香是指从松树的含油树脂蒸去了挥发的松节油后的透明固体物质， 脆而硬，黄色或棕色，是一种工业原料。本发明抗水树脂，其中所述原料包括按质量百分数计的以下组分苯酐12%;顺丁烯二酸酐9% ;富马酸7% ;乙二醇13.4% ;二甘醇6. 4% ;松香14% ;苯乙烯38. 2%。本发明抗水树脂，其中所述松香的酸值为150_170mgK0H/g。酸值的测量方法采用 GB/T8146-2003松香试验方法中的酸值测定。松香的主要成分是树脂酸，可进行碱中和反应生成树脂酸盐和水，酸值意义为完全中和质量为Ig的松香所消耗氢氧化钾的质量的树脂。本发明抗水树脂，其中所述松香的软化点为55_65°C。软化点的测量方法采用GB/ T8146-2003松香试验方法中的软化点测定。本发明抗水树脂的制备方法，包括以下步骤I)按上述比例投入乙二醇和二甘醇，搅拌均匀，再按比例投入苯酐、顺丁烯二酸酐和富马酸；2)升温使物料温度达到90°C -120°C时，开始搅拌，搅拌的同时继续加热升温；3)当物料温度达到155-165°C时，保温28-32分钟，之后以每小时10-12°C升温，以每小时10-12°C升温后的第3小时开始取样测定pH值，直至pH值达到50-70 ;到此步骤为止，各物料反应生成的是不饱和聚酯；4)步骤3)后按比例投入松香，继续升温至物料温度达到195-210°C后保温，42小时后开始测PH值，直至pH达到50-70 ;常规的树脂锚固剂制备时是不加入松香的，本申请中加入松香，利用松香中树脂酸的羧基与步骤3)中生成的不饱和聚酯中的羟基进行酯化反应，从而达到对树脂分子链进行封端的目的；5)步骤4)中pH达到50-70后抽真空脱水，至pH值达到38为止；所脱的水是反应过程中产生的；6)冷却物料至170°C以下，按比例投入苯乙烯进行稀释，得到抗水树脂。本发明抗水树脂的制备方法，其中步骤I)中所述搅拌的时间为5-10分钟。本发明抗水树脂的制备方法，其中步骤3)中，当物料温度达到160°C时，保温30分钟，之后以每小时10-12°C升温，以每小时10-12°C升温后的第3小时开始取样测定pH值， 每30分钟测定一次，直至pH值达到50-70。本发明抗水树脂的制备方法，其中步骤4)中，继续升温至物料温度达到200°C后保温，42小时后开始测pH值，以后每30分钟测一次，直至pH达到50-70。本发明还涉及一种抗水树脂锚固剂，其包括A组分和B组分，其中A组分由按质量份计的以下组分组成上述抗水树脂I份，惰性材料石灰石粉5-6份，促进剂N，N- 二甲基苯胺O. 005份；B组分为过氧化物固化剂；其中B组分A组分的质量比为O. 8-1。本发明抗水树脂锚固剂，其中所述过氧化物固化剂为过氧化苯甲酰、过氧化环己酮或过氧化甲基酮。本发明还涉及上述抗水树脂锚固剂的制备方法，包括以下步骤按比例混合上述抗水树脂、惰性材料石灰石粉和促进剂N，N- 二甲基苯胺，混合均匀，包装得到A组分；将过氧化物固化剂单独包装得到B组分。严格将A组分和B组分在包装物中分隔开，防止锚固剂在使用前因固化剂泄漏而产品失效。本发明抗水树脂锚固剂在使用时，在锚杆或锚索的搅拌作用下，撕破包装物，使过氧化物固化剂与A组分中的树脂、促进剂、惰性材料的混合物进行混合，从而形成固化。本发明中对树脂锚固剂的基本核心材料-树脂进行改进，即在树脂的生产合成中，利用松香中树脂酸的羧基与不饱和聚酯中的羟基进行酯化反应，从而达到使树脂分子链封端的目的，用该树脂制备得到的树脂锚固剂抗压强度大、锚固力大并具有优异的抗水性能。经过水煮试验14天后，抗水树脂锚固剂生成试块的抗压强度为98Mpa、锚固力为14. 0ΚΝ、试块稳定性好，而水煮试验14天后，普通树脂锚固剂生成试块的抗压强度为 40Mpa、锚固力为4· 8KN，试块碎裂。
具体实施例方式实施例1-3所用松香的酸值为150_170mgK0H/g，软化点为55_65°C。实施例I抗水树脂的制备I)投入乙二醇9kg和二甘醇10kg，搅拌均匀，再投入苯酐16kg、顺丁烯二酸酐 13kg和富马酸3kg;2)升温使物料温度达到90°C时，开始搅拌，搅拌的同时继续加热升温；3)当物料温度达到155°C时，保温28分钟，之后以每小时10°C升温，以每小时 10°c升温后的第3小时开始取样测定pH值，每30分钟测定一次，直至pH值达到50-70 ；4)步骤3)后投入松香15kg，继续升温至物料温度达到195°C后保温，42小时后开始测pH值，每30分钟测定一次，直至pH达到50-70 ；5)步骤4)中pH达到50-70后抽真空脱水，至pH值达到38为止；
6)冷却物料至170°C以下，投入苯乙烯34kg进行稀释，得到抗水树脂。实施例2抗水树脂的制备I)投入乙二醇17kg和二甘醇2kg，搅拌均匀，再投入苯酐8kg、顺丁烯二酸酐5kg 和富马酸Ilkg ；2)升温使物料温度达到120°C时，开始搅拌，搅拌的同时继续加热升温；3)当物料温度达到165°C时，保温32分钟，之后以每小时12°C升温，以每小时 12°C升温后的第3小时开始取样测定pH值，每30分钟测定一次，直至pH值达到50-70 ；4)步骤3)后投入松香18kg，继续升温至物料温度达到210°C后保温，42小时后开始测pH值，每30分钟测定一次，直至pH达到50-70 ；5)步骤4)中pH达到50-70后抽真空脱水，至pH值达到38为止；6)冷却物料至170°C以下，投入苯乙烯39kg进行稀释，得到抗水树脂。实施例3抗水树脂的制备I)投入乙二醇13. 4kg和二甘醇6. 4kg，搅拌均匀，再投入苯酐12kg、顺丁烯二酸酐 9kg和富马酸7kg;2)升温使物料温度达到105°C时，开始搅拌，搅拌的同时继续加热升温；3)当物料温度达到160°C时，保温30分钟，之后以每小时11°C升温，以每小时 ll°c升温后的第3小时开始取样测定pH值，每30分钟测定一次，直至pH值达到50-70 ；4)步骤3)后投入松香14kg，继续升温至物料温度达到200°C后保温，42小时后开始测pH值，每30分钟测定一次，直至pH达到50-70 ；5)步骤4)中pH达到50-70后抽真空脱水，至pH值达到38为止；6)冷却物料至170°C以下，投入苯乙烯38. 2kg进行稀释，得到抗水树脂。实施例4抗水树脂锚固剂的制备取实施例I得到的抗水树脂，按树脂质量的5倍加入惰性材料石灰石粉，再加入树脂质量O. 5%的促进剂N，N- 二甲基苯胺进行混合，得到A组分；包装过程中加入A组分80 质量％的固化剂过氧化苯甲酰，并严格将A组分和固化剂在包装物中分隔开，防止锚固剂在使用前因固化剂泄漏而产品失效，得到抗水树脂锚固剂样品I。取实施例2得到的抗水树脂，按树脂质量的6倍加入惰性材料石灰石粉，再加入树脂质量O. 5%的促进剂N，N- 二甲基苯胺进行混合，得到A组分；包装过程中加入与A组分质量相等的固化剂过氧化物甲基酮，并严格将A组分和固化剂在包装物中分隔开，防止锚固剂在使用前因固化剂泄漏而产品失效，得到抗水树脂锚固剂样品2。取实施例3得到的抗水树脂，按树脂质量的6倍加入惰性材料石灰石粉，再加入树脂质量O. 5%的促进剂N，N- 二甲基苯胺进行混合，得到混合物料；包装过程中加入A组分 90质量％的固化剂过氧化环己酮，并严格将A组分和固化剂在包装物中分隔开，防止锚固剂在使用前因固化剂泄漏而产品失效，得到抗水树脂锚固剂样品3。实施例5对比例通常用树脂锚固剂固化后的物理强度评价其锚固力的大小，抗压强度越高，锚固力越大；反之，则越小。为检测抗水树脂锚固剂的抗水性能和在常期水浸蚀下的物理强度变化，我们将市场上采购的普通树脂锚固剂与本发明抗水树脂锚固剂样品1-3在室温中的相同环境下成型为4X4X4(cm)的立方体试块，水煮试验后对其抗压强度和锚固力加以对
5比，抗压强度和锚固力的测试方法如MT146. 1-2002树脂锚杆-锚固剂中的测试方法进行。 水煮试验中使水保持沸腾并浸没立方体试块，水煮试验的目的是加速模拟水浸蚀条件下对树脂锚固剂的影响，对比结果如下水煮条件下对抗压强度与锚固力的影响
权利要求
1.一种抗水树脂，其特征在于其原料包括按质量百分数计的以下组分苯酐 8% -16%;顺丁烯二酸酐 5% -13%;富马酸 3% -11%;乙二醇 9% -17%;二甘醇 2% -10%； 松香 10% -18% ;苯乙烯 34% -42%。
2.根据权利要求I所述的抗水树脂，其特征在于所述原料包括按质量百分数计的以下组分苯酐12% ;顺丁烯二酸酐9% ;富马酸7% ;乙二醇13.4% ;二甘醇6. 4% ;松香 14% ;苯乙烯 38. 2%。
3.根据权利要求I或2所述的抗水树脂，其中所述松香的酸值为150-170mgK0H/g。
4.一种权利要求I或2所述抗水树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)按比例投入乙二醇和二甘醇，搅拌均匀，再按比例投入苯酐、顺丁烯二酸酐和富马酸；2)升温使物料温度达到90°C_120°C时，开始搅拌，搅拌的同时继续加热升温；3)当物料温度达到155-165°C时，保温28-32分钟，之后以每小时10-12°C升温，以每小时10-12°C升温后的第3小时开始取样测定pH值，直至pH值达到50-70 ；4)步骤3)后按比例投入松香，继续升温至物料温度达到195-210°C后保温，42小时后开始测pH值，直至pH达到50-70 ；5)步骤4)中pH达到50-70后抽真空脱水，至pH值达到38为止；6)冷却物料至170°C以下，按比例投入苯乙烯进行稀释，得到抗水树脂。
5.一种权利要求3所述抗水树脂的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)按比例投入乙二醇和二甘醇，搅拌均匀，再按比例投入苯酐、顺丁烯二酸酐和富马酸；2)升温使物料温度达到90°C_120°C时，开始搅拌，搅拌的同时继续加热升温；3)当物料温度达到155-165°C时，保温28-32分钟，之后以每小时10-12°C升温，以每小时10-12°C升温后的第3小时开始取样测定pH值，直至pH值达到50-70 ；4)步骤3)后按比例投入松香，继续升温至物料温度达到195-210°C后保温，42小时后开始测pH值，直至pH达到50-70 ；5)步骤4)中pH达到50-70后抽真空脱水，至pH值达到38为止；6)冷却物料至170°C以下，按比例投入苯乙烯进行稀释，得到抗水树脂。
6.一种抗水树脂锚固剂，其特征在于包括A组分和B组分，其中A组分由按质量份计的以下组分组成权利要求I或2所述抗水树脂I份，惰性材料石灰石粉5-6份，促进剂N， N- 二甲基苯胺0. 005份；B组分为过氧化物固化剂；其中B组分A组分的质量比为0. 8_1。
7.一种抗水树脂锚固剂，其特征在于包括A组分和B组分，其中A组分由按质量份计的以下组分组成权利要求3所述抗水树脂I份，惰性材料石灰石粉5-6份，促进剂N，N- 二甲基苯胺0. 005份；B组分为过氧化物固化剂；其中B组分A组分的质量比为0. 8-1。
8.根据权利要求6或7所述的抗水树脂锚固剂，其特征在于所述过氧化物固化剂为过氧化苯甲酰、过氧化环己酮或过氧化甲基酮。
9.一种权利要求6或7所述的抗水树脂锚固剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤按比例混合上述抗水树脂、惰性材料石灰石粉和促进剂N，N-二甲基苯胺，混合均匀，包装得到A组分；将过氧化物固化剂单独包装得到B组分。
10.一种权利要求1-3之一所述的抗水树脂在抗水树脂锚固剂制备中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种树脂及其制备方法和应用，其目的是为了提供一种抗水树脂，该抗水树脂用于锚固剂制备时所得的锚固剂锚固剂抗压强度高、锚固力大、抗水性能好。本发明抗水树脂的原料包括按质量百分数计的以下组分苯酐8％-16％；顺丁烯二酸酐5％-13％；富马酸3％-11％；乙二醇9％-17％；二甘醇2％-10％；松香10％-18％；苯乙烯34％-42％。本发明还涉及该抗水树脂的制备方法以及该抗水树脂在抗水树脂锚固剂制备中的应用。
文档编号C08F283/01GK102585104SQ20121003570
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者黄祖泉 申请人:淮南市顺辉锚固有限公司