延迟催化剂

标题: 聚氨酯催化剂在新型聚氨酯矿用灌浆料中的应用 [打印本页]
作者: henry    时间: 2015-6-26 10:22
标题: 聚氨酯催化剂在新型聚氨酯矿用灌浆料中的应用
聚氨酯催化剂在新型聚氨酯矿用灌浆料中的应用
一般加固用聚氨酯浆液材料是由末端含异氰酸酯基团的聚氨酯预聚体为基材加上溶剂、催化剂、缓凝剂、表面活性剂、增塑剂以及其它改性试剂等组成。
1、多异氰酸酯化合物的选取
对于加固煤层,凡是含二官能度以上的异氰酸酯化合物均可采用,但具体选择时,要考虑其来源、价格、毒性以及制得的预聚体性能等因素。一般用于合成预聚体的多异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯(TDI) 、二苯基甲烷- 1 ,4 - 二异氰酸酯、1 ,5 - 萘二异氰酸酯、苯二甲撑二异氰酸酯、己二异氰酸酯以及多甲基多苯基二异氰酸酯等。值得指出的是,在合成预聚体中应注意异聚氰酸酯的官能度数与聚醚多元醇的配合使用。二官能度的异氰酸酯可与任何官能度的聚醚多元醇配合使用。二官能度大于2 的异氰酸酯,只能与二官能度的聚醚二元醇配合使用,否则,预聚体粘度过大甚至胶凝。
2、多元醇的选取
由于加固支架松散煤顶的聚氨酯材料属油溶性聚氨酯灌浆材料,多元醇应选取聚氧化丙烯多元醇。选用有机多元醇的分子量大,制得的灌浆材料强度小,弹性好。选用有机多元醇分子量小,则制得的灌浆材料抗压强度大,刚性好。应根据现场的需要以及其它基材的选择而具体选取。从原料的来源、价格、产品粘度等因素考虑,采用聚氧化烯烃多元醇最普遍。聚醚多元醇的分子量大小,对油性聚氨酯浆液而言,无特殊要求,只取决于合成浆液的应用对象。
值得关注的是现在国内一些企业新研发出一些新型聚氨酯灌浆材料，用无机硅酸盐来替代多元醇，相比于多元醇，无机硅酸盐不仅价格低廉，而且工艺更为简单，材料的整体性能也基本无差别，甚至在某些方面的性能更优异，如，材料的强度更高、韧性也更好、特别是其阻燃性也有很大的提高。
3、催化剂
常用的催化剂主要是使用能促进和控制调节聚合物链增长和预聚物与水反应生成二氧化碳速度的催化剂，如三乙烯二胺、三乙胺、甲基吗啉、二甲基乙醇胺等，根据材料使用要求、环境条件选择催化剂的品种和用量，为控制浆料在地基中的渗透能力和凝胶时间得最佳效果，其加入量通常为预聚体重量的0.3%-2%左右。由于油溶性聚氨酯浆液体系是憎水性的,因此常选择无机二月桂酸二丁基锡作催化剂它可调节聚氨酯的反应速度。聚氨酯灌浆材料的渗透能力和凝胶时间多是采用催化剂的品种和用量进行调节的。
4、溶剂和增塑剂
在组份中加入溶剂的目的是为了进一步降低的粘度，提高浆料在土壤地基、建筑裂缝中的渗透能力，常用的溶剂有丙酮、环己酮、二氯乙烷、二甲苯等，一般溶剂用量约为预聚体重量的5%-25%为宜。
加入一定量的增塑剂的目的是为了提高浆料固结体的韧性和弹性，同时可以降低浆料的粘度，常用的增塑剂有领苯二甲酸二丁酯、领苯二甲酸二辛脂等。
5、几种新型化学灌浆材料的物理力学性能
表1  围岩固结用纯聚氨酯注浆料物理力学性能参数
产品特性
A组分
B组分
外观
淡黄色或无色透明液体
深褐色液体
粘度（23±2℃ ）/ mPa.s
100~200
100～200
比重 （23±2℃ ）kg/m3
1020±10
1230±10
使用配比（体积比）
1:1
开始反应时间（23±2℃ ）
一般为40～60 秒左右，可以实现十几秒到十几分钟左右
终止反映时间（23±2℃ ）
一般为1～3分钟，可以实现十几秒到30分钟左右
发泡特性
可以根据工程特点（环境温度、裂隙发育情况），可控制不发泡到为发泡2～3倍左右
单轴抗压强度/MPa
>50（发泡1～2倍）
与干混凝土面粘接强度/MPa
>4（发泡1～2倍）
与湿混凝土面粘接强度/MPa
>1
阻燃特性
离火自熄
表2  快速堵水用聚氨酯注浆料物理力学性能参数
产品特性
A组分
B组分
外观
淡黄色或无色透明液体
深褐色液体
粘度（23±2℃ ）/ mPa.s
100~200
100～200
比重 （23±2℃ ）kg/m3
1030±10
1240±10
使用配比（体积比）
1:1
反应终止时间（23±2℃ ）
15～40 秒左右
10秒内粘度增加情况
可以从100mPa.s增加到5000mPa.s
发泡特性
与水有一定发泡
单轴抗压强度/MPa
>50
与干混凝土面粘接强度 /MPa
>4
与湿混凝土面粘接强度/MPa
>1
表3   围岩固结用硅酸盐改性聚氨酯注浆料物理力学性能参数
产品特性
A组分
B组分
外观
无色透明液体
深褐色液体
粘度（23±2℃ ）/ mPa.s
100~200
100～200
比重 （23±2℃ ）kg/m3
1500±10
1150±10
使用配比（体积比）
1:1
开始反应时间（23±2℃ ）
40～60 秒左右
终止反映时间（23±2℃ ）
2～5分钟
与水反应特性
不与煤岩体中水反应发泡，保持本体力学性能
单轴抗压强度/MPa
>40
与干砼面粘接强度/MPa
>4
与潮湿砼面黏结强度/ MPa
>1
表4  空穴充填用硅酸盐改性聚氨酯发泡注浆料物理力学性能参数
产品特性
A组分
B组分
外   观
无色透明液体
深褐色液体
粘度（23±2℃ ）/ mPa.s
200~300
100～200
比重 （23±2℃ ）kg/m3
1500±10
1200±10
使用配比（体积比）
1:1
开始反泡时间（23±2℃ ）
20～40 秒
终止发泡时间（23±2℃ ）
1分钟左右
发泡特性
自由发泡倍数达25倍
6、小结
新型化学灌浆材料和配套的施用技术，能实现化灌材料的性能高质量化，施用技术科学性、规范性和准确性，应用性强。这种把材料和配套的施用设备相结合来进行研究和推广依然是一项长期的工作，积极引进和推广先进的技术是适应我国告诉发展的基础产业的需要。
这种新型化学灌浆材料和应用技术还需要根据工程应用不断发展，对材料的科学评价、性能测试标准和应用更加标准化也需要在工程不断应用中，各方共同关注和深入研究，以更科学、规范地发展该项新技术。





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