影响硅酸盐改性聚氨酯加固材料粘接强度因素的研究

基于硅酸盐改性的聚氨酯加固材料注入到煤岩体中,交联生成的凝胶体在粘接强度方面下降的问题,研究了粘接试样厚度的控制、粘接片的表面处理和胶接时材料的状态等因素对硅酸盐改性的聚氨酯加固材料粘接强度的影响。实验结果表明:使用导线或小玻璃球控制粘接样片厚度的效果相同,粘接强度最高可达4.6 MPa;使用硝酸处理后的铜片作为粘结片时,其粘接强度最高可达4.97 MPa;在粘结试剂混合均匀后40 s内制样,其粘接强度最高可达4.61 MPa。

硅酸盐改性聚氨酯注浆材料在煤矿井下巷道加固中的应用

针对我国煤矿煤岩体化学加固材料与技术所存在的问题,介绍了硅酸盐改性聚氨酯材料的反应机理,并研发了加固型硅酸盐改性聚氨酯材料和充填发泡型硅酸盐改性聚氨酯注浆材料。详细介绍了这2种研发材料的性能特点,并将其应用于现场实践中,实践证明研发的材料在处理煤矿井下巷道冒顶以及破碎煤岩体加固方面具有一定优越性,在一定程度上可以替代目前纯聚氨酯注浆材料,为现代化煤炭企业实现高产高效提供了技术支持。

硅酸盐/聚氨酯脲复合加固材料的制备及性能研究

以硅酸盐、多亚甲基多苯基异氰酸酯(PAPI)等为主要原料制备硅酸盐/聚氨酯脲复合加固材料。研究了硅酸盐、PAPI、柠檬酸三辛酯及聚合物多元醇POP45G的用量对硅酸盐/聚氨酯脲复合加固材料性能的影响,并对复合加固材料进行了红外光谱及热学性能表征。结果表明:以82~86份的混合硅酸盐水玻璃等为A组分,以65~67份的PAPI、8~10份的柠檬酸三辛酯、15~20份的POP45G等为B组分,由A、B组分混合制备得到非结晶的无规聚合物硅酸盐/聚氨酯脲复合加固材料,其力学性能优异,阻燃性能优良。该复合加固材料绿色环保,且具有良好的安全性及性价比。

矿用硅酸盐改性聚氨酯注浆加固材料的微观结构解析

为了深入解析矿用硅酸盐改性聚氨酯注浆加固材料的微观结构,并了解微观结构对宏观强度的影响规律;推断了该体系涉及的主要反应及反应过程;利用扫描电子显微镜(SEM)表征了复合体系的微观相分布,利用能谱分析仪(EDS)并采用面扫法定性地表征了元素富集状态,同时采用点扫法定量表征了各相所含主要元素及原子百分比;研究了微观结构对宏观强度的影响规律。结果表明:硅酸盐改性聚氨酯固结体呈现三相分布,分别是高分子连续相、硅酸聚合物(或二氧化硅)微球相和碳酸钠针晶相;微观结构上无序的相分布易造成应力集中,宏观上表现为材料力学强度下降。

硅酸盐改性注浆加固材料的最新研究进展和应用

详细介绍了硅酸盐改性注浆加固材料的配方反应原理、最新的力学性能研究结果和实际应用情况。结果表明:综合力学性能完全可与传统聚氨酯注浆加固材料相比拟,1 d抗压强度能达到40MPa以上,黏结强度达到2 MPa以上;3 h抗压强度达到50 MPa以上;1 d抗压强度达到60 MPa以上,黏结强度达到4 MPa以上;完全能用于井下各种复杂条件下快速、高效加固破碎煤体。尤其是压缩弹模比传统聚氨酯注浆加固材料要高很多,更适合煤岩体刚性材料结构体的加固应用。

催化剂对硅酸盐改性聚氨酯注浆材料力学性能的研究

通过调节催化剂的种类及比例,制备了硅酸盐改性聚氨酯(WG/PU)注浆材料。测定注浆材料的固化时间和力学性能,分析催化剂对注浆材料力学性能的影响。实验结果表明,固化时间和催化剂的种类对注浆材料的力学性能有较大影响,反应活性较低,三聚催化剂会使注浆材料的力学性能有较为显著的提升,当使用ZR-70和KAc的复合催化剂时,粘接强度和抗压强度分别为4.23 MPa和61.70 MPa;当使用A33和DMP-30的复合催化剂时,粘接强度和抗压强度分别为3.14 MPa和59.72 MPa。

硅酸盐环氧树脂复合改性聚氨酯注浆材料力学性能的研究

在硅酸盐改性聚氨酯注浆材料配方的基础上加入一定比例的环氧树脂,制备了硅酸盐环氧树脂复合改性聚氨酯注浆材料。通过测定注浆材料的最高反应温度和相关力学性能,分析了不同比例环氧树脂对注浆材料性能的影响。结果表明,在硅酸盐改性聚氨酯注浆材料配方基础上加入一定比例的环氧树脂,可实现对材料最高反应温度产生很小影响的前提下,大幅提高材料的力学性能。

煤矿用无机盐改性聚氨酯注浆材料的研究

通过硅酸盐对传统聚氨酯注浆材料进行了改性研究,研发出既能保留聚氨酯材料本身优异的力学性能又避免其可燃等安全性能的缺点,适合矿山井下使用的改性聚氨酯注浆材料。该材料固化后形成有机相(聚氨酯网络)—无机相(无机硅酸网络)三维结构互穿网络,得到的固结体具有优异的力学特性。研发的注浆材料强度高、不受环境湿度等影响,具有无毒、高闪点、不可燃等特性。在矿山井下煤岩体加固方面具有一定优越性,在一定程度上可以替代目前纯聚氨酯注浆材料,为现代化煤炭企业实现高产高效提供了技术支持。

安全型聚氨酯加固材料的制备及防火性能研究

聚氨酯类注浆材料因反应温度高、阻燃性差致使存在引发火灾的风险,为了避免内因火灾常利用硅酸盐对聚氨酯进行改性,但高分子主剂、催化剂和溶剂等对该体系安全指标的影响规律仍不明确。制备硅酸盐改性聚氨酯加固材料,并深入研究催化剂(BDMA、DBTDL)、高分子主剂(PAPI、DL-2000D)及溶剂(乙二醇丁醚醋酸酯)等对材料最高反应温度、固化时间、抗压强度和氧指数的影响。结果表明:①质量分数为0.1%的BDMA和质量分数为0.1%的DBTDL复合催化剂具有协同增效作用,不仅提高了催化活性,而且使得发泡反应和凝胶反应达到了较好的平衡,抗压强度提高至55.8MPa;②当PAPI和DL-2000D的总量不变时,随PAPI∶DL-2000D(质量比)降低,固化时间和黏度随之增加,最高反应温度和抗压强度逐渐降低,但PAPI∶DL-2000D在85∶15~90∶10时,材料综合性能最佳;③随着溶剂含量的增加,固化时间、最高反应温度和抗压强度逐渐降低,乙二醇丁醚醋酸酯具有可燃性,导致试样氧指数减小,材料阻燃性下降。

矿用聚氨酯基加固材料稳定性研究

采矿工程中应用较广泛的化学注浆加固材料主要有聚氨酯和硅酸盐改性聚氨酯2类,一般均要求双组分体积比为1,但实际施工中不能严格控制体积比准确无误,且生产过程均不可避免存在一定称量误差。为确保注浆加固材料在井下施工中性能稳定可靠,在实验室条件下模拟研究了双组分配比失调和主要组分称量误差,对反应温度和固结体抗压强度、抗剪切强度、抗拉强度的影响。结果表明:主要组分在±5%称量误差下,2类加固材料固结体力学强度波动较小。2类材料双组分浆液配比失调10%以下时,其固结体力学强度降幅不大。当双组分配比失调20%时,聚氨酯材料抗剪强度和抗拉强度分别下降56.9%和72.7%,最高反应温度升高6℃,硅酸盐改性聚氨酯加固材料AB组分混合后出现发泡、出水、泛碱和难成型等问题。因此,改变2类加固材料配方时,除了研究标准规定的相关性能,还应探究其最大配比容错能力,施工中尽量保持正常配比,避免因配比失调引发安全问题。其中,聚氨酯加固材料使用中,谨防A组分过量引发力学强度大幅降低,及B组分过量致使反应温度升高。对于硅酸盐改性聚氨酯加固材料,配比大幅失调会出现严重异常现象,难以达到正常加固效果。另外,主要组分称量误差对2类材料力学强度的影响较小。

矿用聚氨酯加固材料解析及硅酸盐改性研究

为解决聚氨酯材料在井下应用中存在反应温度高、阻燃性差的固有性能缺陷,对聚氨酯材料进行改性,分析了硅酸盐改性聚氨酯复合材料的优越性及复合体系的反应机理,可知:硅酸钠溶液模数和波美度及预聚体中NCO含量对加固材料抗压强度和抗剪切强度的影响,为硅酸盐改性聚氨酯加固材料的配方设计提供参考。

骨料型矿用有机高分子材料的界面改性研究

为获得低成本且机械性能优良的矿用聚氨酯加固材料,采用3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)偶联剂对粉煤灰(FA)进行改性,并将改性FA与聚氨酯(PU)复合,制备出PU/FA复合加固材料。不同质量分数GPTMS改性PU/FA复合加固材料的抗压强度测试结果表明,其最佳改性质量分数为2.5%。系统研究了复合材料固化过程中GPTMS改性对PU/FA加固材料的断裂、弯曲和粘结性能的影响,发现经改性后的PU/FA复合材料的断裂韧度提高了10.1%,最大弯曲强度提高了8.8%,粘结强度提高了19.3%。采用扫描电子显微镜对复合材料的微观形貌进行分析,结果表明GPTMS偶联剂可以改善PU/FA复合材料的机械性能。

河北浩威旭光公司推出煤矿井下煤岩体加固材料

河北浩威旭光新材料科技有限公司推出一种煤矿井下煤岩体用加固材料。该材料配方中,A组分质量组成为:10~20份聚氨酯改性聚醚多元醇、20~30份聚醚多元醇、10~20份聚合物多元醇、1~2份扩链交联剂、0~3份水、5份乳化剂、0.5~2份金属催化剂、1~2份三聚催化剂、0.5~1份延迟性胺类催化剂、20~40份阻燃剂、3~5份可膨胀稀释剂;B组分质量组成为:70~90份异氰酸酯预聚体、10~30份活性稀释剂、0.5~1份聚醚改性有机硅表面活性剂。

不同风化程度砂岩库岸边坡加固技术研究

为提升库岸砂岩岸坡的稳定性,采用化学加固方法,利用改性聚氨酯-纳米复合材料对不同风化程度砂岩进行加固试验。结果表明:经改性聚氨酯-纳米复合材料加固后,中风化砂岩在经历8次干湿循环后的抗压强度、内摩擦角、粘聚力的降幅分别较加固前减小50%、9.6%和48.5%,吸水率的增幅降低6.53%,强风化砂岩在经历8次干湿循环后的点荷载强度降幅减小24.7%,吸水率增幅减小8.15%。研究成果可为维持水库运行期间消落带岸坡岩层的稳定性提供理论借鉴。

掘进工作面过采空区破碎顶板加固

为保证掘进工作面过采空区工作时的安全性和掘进效率,在常规支护手段的基础上采用注浆方式对其顶板进行加固。在对2103运输顺槽掘进工作面基本情况和注浆加固机理研究的基础上,根据实际情况确定了注浆材料及其配比、注浆方案和相关参数、注浆工艺。经实践表明,采用注浆方式对顶板进行加固后顶板整体性和稳定性得到明显提升。

聚氨酯树脂部分

20062034 由聚氨酯弹性体（PUE）及有机改性层状硅酸盐组成的高性能纳米复合材料该纳米复合材料基于聚（丙二醇）、4，4′-亚甲基二（环己基异氰酸酯）、1，4′-丁二醇及有机粘土。这些新型PUE纳米复合材料的拉伸强度及断裂应变增长超过150％，但硬度保持不变。疲劳性能有了显著提高（加入3％有机粘土时，疲劳性能提高最大）。文中对于异氰酸酯指数对PUE纳米复合材料力学性能的影响进行了研究，当该指数为1．10时，断裂应力及伸长提高最大。（CA140：43402）

一种反应型触变剂的触变性及应用研究

触变性是指在一定的温度下流体的黏度随剪切时间而变化的行为,触变剂是加入体系中引起材料产生触变性的助剂。该文使用一种伯胺封端的聚酰胺作为聚氨酯灌浆料的反应型触变剂,研究了该反应型触变剂在体系中的触变性,并将灌浆料应用于煤矿巷道支护过程中的锚杆锚固工程。反应型触变剂的提出解决了低黏度灌浆材料触变性问题,在不牺牲材料灌注性的情况下,赋予其优异的触变性。