一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料及其制備方法和使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種以有機(jī)高分子化合物為基料的組合物合成及其制備方法和使用 方法，特別是涉及一種以聚氨酯為基料的組合物合成及其制備方法和使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著煤炭采煤工業(yè)的發(fā)展，煤炭采掘過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)冒頂現(xiàn)象，因而需要對(duì)冒頂 區(qū)域進(jìn)行充填修補(bǔ)等措施，方能進(jìn)行再次采煤。目前，用于煤礦井下高冒充填、上下隅角充 填、井下巷道工作面等迎頭冒頂區(qū)的充填密封材料主要以酚醛樹(shù)脂發(fā)泡材料、聚氨酯樹(shù)脂 發(fā)泡材料為主。前者原料腐蝕性大、發(fā)泡時(shí)產(chǎn)生刺激性氣味、甲醛含量高、泡體發(fā)酥等問(wèn)題， 后者反應(yīng)溫度高，為達(dá)到阻燃要求，添加過(guò)多阻燃劑成分，國(guó)內(nèi)許多礦務(wù)局、煤礦已經(jīng)明文 規(guī)定不再使用上述兩種材料。
[0003] 中國(guó)發(fā)明專利CN103694672介紹了一種煤礦用高阻燃、低溫雙組分充填材料及其 制備方法，該發(fā)明是通過(guò)物理發(fā)泡原理，使發(fā)泡劑在聚氨酯材料反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生熱量使其 揮發(fā)進(jìn)而形成泡沫而成，但是該發(fā)明外加的低沸點(diǎn)發(fā)泡劑由于產(chǎn)生高溫，會(huì)影響材料使用 的安全性能，尤其是在高溫高瓦斯礦井應(yīng)用時(shí)以及在運(yùn)輸途中造成危險(xiǎn)的發(fā)生。中國(guó)發(fā)明 專利CN103627136A介紹了一種煤礦充填密封用高分子發(fā)泡材料，這種發(fā)泡材料主要運(yùn)用 于井下空穴和空洞位置進(jìn)行充填處理，但是該發(fā)明所用材料以酚醛樹(shù)脂為主體，由于產(chǎn)生 刺激性氣體以及較高的甲醛含量等問(wèn)題，已被限制使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，而提供的一種不含發(fā)泡劑和有機(jī)阻燃劑、原料 易于獲取、發(fā)泡過(guò)程中溫度低、安全穩(wěn)定的硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料及其制備方法和使 用方法。
[0005] 本發(fā)明的原料內(nèi)不含發(fā)泡劑，其發(fā)泡原理是根據(jù)聚氨酯原理內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)生成 的CO2氣體而成的聚氨酯泡沫材料，使材料發(fā)泡成型過(guò)程中反應(yīng)溫度降低，同時(shí)又在不外加 阻燃劑的情況下，具有優(yōu)異的阻燃性能，達(dá)到煤礦對(duì)充填材料低溫、阻燃、環(huán)保的安全要求， 減少煤礦安全生產(chǎn)的隱患。
[0006] 本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，其包括體積比為1 :1的A組分和B組分； 其中，所述的A組分為以多異氰酸酯為主體的組成物，按質(zhì)量份數(shù)包括：80?90份的多異 氰酸酯和10?20份的增韌劑；所述的B組分為以硅酸鹽水溶液為主體的組成物，按質(zhì)量份 數(shù)包括：80?90份的硅酸鹽水溶液、10?15份的聚醚多元醇、1?5份的穩(wěn)泡劑和0. 5? 2份的催化劑。
[0007] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，所述的多異氰酸酯為美國(guó)亨斯 邁（Huntsman)公司的Rubinate 9257、煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯股份有限公司的PM300、美國(guó)陶氏 化學(xué)公司的PAPI 135、德國(guó)Bayer (拜耳）公司的44V10L、日本三井產(chǎn)業(yè)集團(tuán)的Cosmonate PZ601中的一種或多種。
[0008] 本發(fā)明中所述的美國(guó)亨斯邁（Huntsman)公司的Rubinate 9257、煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨醋 股份有限公司的PM300、美國(guó)陶氏化學(xué)公司的PAPI 135、德國(guó)拜耳（Bayer)公司的44V10L 為多亞甲基多苯基異氰酸；所述的日本三井產(chǎn)業(yè)集團(tuán)的Cosmonate PZ601為液化MDI。
[0009] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，所述的增韌劑為磷酸酯、檸檬酸 酯、醋酸酯、鄰苯二甲酸酯中的一種或多種。
[0010] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，所述的硅酸鹽水溶液的模數(shù)為 2. 0~3, 5〇
[0011] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，所述的聚醚多元醇為天津石 油化工公司的TDiol-400、上海高橋石油化工公司的GE-210、山東東大化工有限公司的 DL-2000、河北亞?wèn)|化工集團(tuán)有限公司的YD-2020中的一種或多種。
[0012] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，所述的穩(wěn)泡劑為德美世創(chuàng)化工 有限公司的AK-8805、AK-8806,河北滄州東塑集團(tuán)股份有限公司的G680中的一種或多種。
[0013] 進(jìn)一步，本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，所述的催化劑為叔胺類催化劑、 叔胺類催化劑的復(fù)配物、有機(jī)錫類催化劑中的一種或多種。
[0014] 更進(jìn)一步，本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，所述的催化劑為三亞乙基二 胺、二甲氨基乙氧基乙醇、三甲基羥乙基乙二胺、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫中的一種或 多種。
[0015] 本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，采用上述原料按以下步驟制 備：
[0016] -、A組分的制備：將多異氰酸酯、增韌劑加入反應(yīng)釜，室溫條件下混合攪拌l_2h， 即制得A組分；
[0017] 二、B組分制備：將硅酸鹽水溶液、聚醚多元醇、穩(wěn)泡劑、催化劑加入反應(yīng)釜，室溫 下混合攪拌l_2h，即制得B組分。
[0018] 本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，其中所述的步驟一和步驟二 中制得的A組分和B組分分別桶裝包裝。
[0019] 本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料的使用方法，其在使用時(shí)將A組分和B組 分按等體積混合均勻。
[0020] 本發(fā)明的一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料、其制備方法及其使用方法與現(xiàn)有技術(shù) 相比具有以下有益效果：
[0021] 1、本發(fā)明的硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，通過(guò)硅酸鹽對(duì)聚氨酯材料的改性，使材 料發(fā)泡成型過(guò)程中反應(yīng)溫度降低，材料發(fā)泡固化過(guò)程中，內(nèi)部溫度最高不超過(guò)95°c。
[0022] 2、本發(fā)明所制得的發(fā)泡材料含有60 %以上的無(wú)機(jī)材料，在空氣中不燃，符合 MT113-1995煤礦井下用聚合物阻燃性能要求。
[0023] 3、本發(fā)明的硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料的原料內(nèi)不含發(fā)泡劑，其發(fā)泡原理是根據(jù) 聚氨酯原料內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)生成的CO 2氣體而成的聚氨酯泡沫材料，因此，液體材料在儲(chǔ) 存、運(yùn)輸過(guò)程中非常穩(wěn)定。
[0024] 4、本發(fā)明的硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料的原料內(nèi)不含有機(jī)阻燃劑成分，所得泡沫 安全穩(wěn)定。
[0025] 5、本發(fā)明的硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料所用原材料均為市場(chǎng)常見(jiàn)原料，簡(jiǎn)單易 得；其制備方法易于操作，便于大規(guī)模生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料、其制備方法及 其使用方法作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 本實(shí)施例的硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料按以下步驟制備：
[0029] 一、A組分的制備：將多異氰酸酯、增韌劑加入反應(yīng)釜，室溫條件下混合攪拌lh，即 制得A組分；
[0030] 二、B組分制備：將硅酸鹽水溶液、聚醚多元醇、穩(wěn)泡劑、催化劑加入反應(yīng)釜，室溫 下混合攪拌lh，即制得B組分。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 本實(shí)施例的硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法與實(shí)施例1不同之處在于：步 驟一中制備A組分時(shí)，攪拌時(shí)間為2h ;步驟二中制備B組分時(shí)，攪拌時(shí)間為I. 5h。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 本實(shí)施例的硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法與實(shí)施例1不同之處在于：步 驟一中制備A組分時(shí)，攪拌時(shí)間為I. 5h ;步驟二中制備B組分時(shí)，攪拌時(shí)間為2h。
[0035] 按照實(shí)施例1-3中的制備方法，采用表1和表2中數(shù)據(jù)制備硅酸鹽改性聚氨酯發(fā) 泡材料。
[0036] 表1實(shí)施例1-3中硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料的A組分的原料
[0037]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于：包括體積比為1 :1的A組分和B組 分；其中，所述的A組分為以多異氰酸酯為主體的組成物，按質(zhì)量份數(shù)包括：80?90份的 多異氰酸酯和10?20份的增韌劑；所述的B組分為以硅酸鹽水溶液為主體的組成物，按 質(zhì)量份數(shù)包括：80?90份的硅酸鹽水溶液、10?15份的聚醚多元醇、1?5份的穩(wěn)泡劑和 0. 5?2份的催化劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的多異 氰酸酯為美國(guó)亨斯邁公司的Rubinate9257、煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯股份有限公司的PM300、美國(guó) 陶氏化學(xué)公司的PAPI135、德國(guó)拜耳公司的44V10L、日本三井產(chǎn)業(yè)集團(tuán)的Cosmonate PZ601 中的一種或多種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的增韌 劑為磷酸酯、檸檬酸酯、醋酸酯、鄰苯二甲酸酯中的一種或多種。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的硅酸 鹽水溶液的模數(shù)為2. 0-3. 5。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的聚醚 多元醇為天津石油化工公司的TDiol-400、上海高橋石油化工公司的GE-210、山東東大化 工有限公司的DL-2000、河北亞?wèn)|化工集團(tuán)有限公司的YD-2020中的一種或多種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的穩(wěn)泡 劑為德美世創(chuàng)化工有限公司的AK-8805、AK-8806,河北滄州東塑集團(tuán)股份有限公司的G680 中的一種或多種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的催化 劑為叔胺類催化劑、叔胺類催化劑的復(fù)配物、有機(jī)錫類催化劑中的一種或多種。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料，其特征在于，所述的催化 劑為三亞乙基二胺、二甲氨基乙氧基乙醇、三甲基羥乙基乙二胺、二月桂酸二丁基錫、辛酸 亞錫中的一種或多種。
9. 一種權(quán)利要求1所述硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于使用權(quán)利 要求1中所述的原料，按以下步驟制備： 一、 A組分的制備：將多異氰酸酯、增韌劑加入反應(yīng)釜，室溫條件下混合攪拌l-2h，即制 得A組分； 二、 B組分制備：將硅酸鹽水溶液、聚醚多元醇、穩(wěn)泡劑、催化劑加入反應(yīng)釜，室溫下混 合攪拌l_2h，即制得B組分。
10. -種權(quán)利要求1所述硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料的使用方法，其特征在于：使用時(shí) 將A組分和B組分按等體積混合均勻。
【專利摘要】本發(fā)明一種硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料及其制備方法和使用方法，涉及一種以有機(jī)高分子化合物為基料的組合物及其制備方法和使用方法，尤其涉及一種以聚氨酯為基料的組合物及其制備方法和使用方法。其目的是為了提供一種不含發(fā)泡劑和有機(jī)阻燃劑、原料易于獲取、反應(yīng)溫度低、安全穩(wěn)定的硅酸鹽改性聚氨酯發(fā)泡材料及其制備方法和使用方法。本發(fā)明的發(fā)泡材料包括：A組分和B組分，其中A組分包括多異氰酸酯和增韌劑，B組分包括硅酸鹽水溶液、聚醚多元醇、穩(wěn)泡劑和催化劑。本發(fā)明的發(fā)泡材料不含發(fā)泡劑和有機(jī)阻燃劑，反應(yīng)溫度低，安全穩(wěn)定。本發(fā)明的制備方法和使用方法簡(jiǎn)單、易于操作。本發(fā)明用于煤礦井下冒落區(qū)空穴充填、防瓦斯防漏風(fēng)密閉、有水區(qū)域的充填堵漏等領(lǐng)域。
【IPC分類】C08K3-34, C08G101-00, C08K13-02, C08G18-48, C08K5-11, C08K5-12, C08K5-101, C08K5-521
【公開(kāi)號(hào)】CN104558477
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410835097
【發(fā)明人】吳懷國(guó), 魏宏亮, 韓德強(qiáng)
【申請(qǐng)人】北京瑞諾安科新能源技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日