[发明专利]一种硅酸盐改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以有机高分子化合物为基料的组合物合成及其制备方法和使用方法，特别是涉及一种以聚氨酯为基料的组合物合成及其制备方法和使用方法。

背景技术

随着煤炭采煤工业的发展，煤炭采掘过程中经常出现冒顶现象，因而需要对冒顶区域进行充填修补等措施，方能进行再次采煤。目前，用于煤矿井下高冒充填、上下隅角充填、井下巷道工作面等迎头冒顶区的充填密封材料主要以酚醛树脂发泡材料、聚氨酯树脂发泡材料为主。前者原料腐蚀性大、发泡时产生刺激性气味、甲醛含量高、泡体发酥等问题，后者反应温度高，为达到阻燃要求，添加过多阻燃剂成分，国内许多矿务局、煤矿已经明文规定不再使用上述两种材料。

中国发明专利CN103694672介绍了一种煤矿用高阻燃、低温双组分充填材料及其制备方法，该发明是通过物理发泡原理，使发泡剂在聚氨酯材料反应过程中产生热量使其挥发进而形成泡沫而成，但是该发明外加的低沸点发泡剂由于产生高温，会影响材料使用的安全性能，尤其是在高温高瓦斯矿井应用时以及在运输途中造成危险的发生。中国发明专利CN103627136A介绍了一种煤矿充填密封用高分子发泡材料，这种发泡材料主要运用于井下空穴和空洞位置进行充填处理，但是该发明所用材料以酚醛树脂为主体，由于产生刺激性气体以及较高的甲醛含量等问题，已被限制使用。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题，而提供的一种不含发泡剂和有机阻燃剂、原料易于获取、发泡过程中温度低、安全稳定的硅酸盐改性聚氨酯发泡材料及其制备方法和使用方法。

本发明的原料内不含发泡剂，其发泡原理是根据聚氨酯原理内部的化学反应生成的CO₂气体而成的聚氨酯泡沫材料，使材料发泡成型过程中反应温度降低，同时又在不外加阻燃剂的情况下，具有优异的阻燃性能，达到煤矿对充填材料低温、阻燃、环保的安全要求，减少煤矿安全生产的隐患。

本发明一种硅酸盐改性聚氨酯发泡材料，其包括体积比为1：1的A组分和B组分；其中，所述的A组分为以多异氰酸酯为主体的组成物，按质量份数包括：80～90份的多异氰酸酯和10～20份的增韧剂；所述的B组分为以硅酸盐水溶液为主体的组成物，按质量份数包括：80～90份的硅酸盐水溶液、10～15份的聚醚多元醇、1～5份的稳泡剂和0.5～2份的催化剂。

进一步，本发明一种硅酸盐改性聚氨酯发泡材料，所述的多异氰酸酯为美国亨斯迈(Huntsman)公司的Rubinate 9257、烟台万华聚氨酯股份有限公司的PM300、美国陶氏化学公司的PAPI 135、德国Bayer(拜耳)公司的44V10L、日本三井产业集团的Cosmonate PZ601中的一种或多种。

本发明中所述的美国亨斯迈(Huntsman)公司的Rubinate 9257、烟台万华聚氨酯股份有限公司的PM300、美国陶氏化学公司的PAPI 135、德国拜耳(Bayer)公司的44V10L为多亚甲基多苯基异氰酸；所述的日本三井产业集团的Cosmonate PZ601为液化MDI。

进一步，本发明一种硅酸盐改性聚氨酯发泡材料，所述的增韧剂为磷酸酯、柠檬酸酯、醋酸酯、邻苯二甲酸酯中的一种或多种。

进一步，本发明一种硅酸盐改性聚氨酯发泡材料，所述的硅酸盐水溶液的模数为2.0-3.5。

进一步，本发明一种硅酸盐改性聚氨酯发泡材料，所述的聚醚多元醇为天津石油化工公司的TDiol-400、上海高桥石油化工公司的GE-210、山东东大化工有限公司的DL-2000、河北亚东化工集团有限公司的YD-2020中的一种或多种。

进一步，本发明一种硅酸盐改性聚氨酯发泡材料，所述的稳泡剂为德美世创化工有限公司的AK-8805、AK-8806，河北沧州东塑集团股份有限公司的G680中的一种或多种。

进一步，本发明一种硅酸盐改性聚氨酯发泡材料，所述的催化剂为叔胺类催化剂、叔胺类催化剂的复配物、有机锡类催化剂中的一种或多种。

更进一步，本发明一种硅酸盐改性聚氨酯发泡材料，所述的催化剂为三亚乙基二胺、二甲氨基乙氧基乙醇、三甲基羟乙基乙二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或多种。

本发明一种硅酸盐改性聚氨酯发泡材料的制备方法，采用上述原料按以下步骤制备：

一、A组分的制备：将多异氰酸酯、增韧剂加入反应釜，室温条件下混合搅拌1-2h，即制得A组分；

二、B组分制备：将硅酸盐水溶液、聚醚多元醇、稳泡剂、催化剂加入反应釜，室温下混合搅拌1-2h，即制得B组分。