CN110257029A - 煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于煤矿瓦斯封堵材料领域，具体涉及一种煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料及其制备方法。所述的封堵材料由A组分和B组分制成，其中：A组分为聚醚多元醇、甘油、乳化剂OP‑10、硅酸盐、水、二月桂酸二丁基锡、四甲基乙二胺、一缩二乙二醇和固化剂AQ210；B组分为PAPI、HDI、聚四氢呋喃醚和邻苯二甲酸二丁酯。本发明采用全新有机和无机的复合材料，具有良好的机械强度、粘结强度以及稳定性，能够有效的提高阻燃性能，改善材料的安全性能。同时本发明还提供其制备方法，操作简单、有效，提高了工作效率，降低了人工成本。
Description
技术领域
本发明属于煤矿瓦斯封堵材料领域，具体涉及一种煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料及其制备方法。
背景技术
瓦斯事故是煤矿事故中最为严重的灾害之一，事故的发生给人民财产和生命安全带来了重大损失，而瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯灾害的根本措施之一。在瓦斯抽放过程中，瓦斯抽放孔的密封是保证瓦斯抽放工作顺利进行的关键，封孔质量的好坏，将会直接影响负压抽放瓦斯的效果，如果瓦斯抽放孔密封效果没有达到要求，抽放管与孔壁之间出现空隙，使采空区内达不到要求的负压，在瓦斯抽放过程中，瓦斯会延抽放孔间的空隙涌出或喷出，使钻场及巷道内风流瓦斯超过限制浓度，造成严重的安全隐患。
对于瓦斯抽放孔的封堵，传统方式包括两种封堵方法，一种是将封堵材料充分混合，再用混合后的原料将毛巾、棉纱等织物浸透，沿瓦斯抽放管方向，逐段捆绑，然后送入抽放孔内；另一种是将封孔袋用胶带缠绑在瓦斯抽放管上，然后送入抽放孔，后期再用封孔料封堵未密封的空隙。这两种方式均存在操作复杂、效率低、局部反应温度高、封孔效果不理想等缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料，采用全新有机和无机的复合材料，具有良好的机械强度、粘结强度以及稳定性，能够有效的提高阻燃性能，改善材料的安全性能。同时本发明还提供其制备方法，操作简单、有效，提高了工作效率，降低了人工成本。
本发明所述的煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料，由A组分和B组分制成，其中：
A组分为，以重量份数计：
B组分为，以重量份数计：
所述的聚醚多元醇以丙三醇为起始剂，官能度为3，分子量为250～600，优选300～450。
所述的硅酸盐优选为硅酸钾或硅酸钠。
所述的PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，HDI为六亚甲基二异氰酸酯。
本发明所述的瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚醚多元醇、甘油、乳化剂OP-10、硅酸盐、水、二月桂酸二丁基锡、四甲基乙二胺、一缩二乙二醇和固化剂AQ210按比例混合均匀后，得到A组分；
(2)将PAPI、HDI、聚四氢呋喃醚和邻苯二甲酸二丁酯按比例混合均匀后，得到B组分；
(3)将A组分和B组分分别灌装入封孔袋的两侧空袋内，然后通过热熔封口；
(4)使用时，将封孔袋的密封棒抽出，A组分和B组分混合发泡，即得煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料。
优选地，所述的A组分和B组分的质量比为1:1。
优选地，步骤(3)中所述的封孔袋为带有抽拉式密封棒的封孔袋，由铝箔全封闭式包装袋、抽拉式密封棒、固定胶带以及密封夹套组成。
使用时，将封孔袋上的密封夹套取下，抽出密封棒，然后揉搓封孔袋使A、B组分充分混合并开始反应，将胶带蜡纸揭掉后直接将袋体绑固在瓦斯抽放管上，随瓦斯抽放管沿抽放孔方向送入抽放孔内。
本发明A组分中包含甘油和乳化剂OP-10助溶剂，在搅拌均匀的前提下，根据相似相溶原理，甘油和OP-10中的亲水亲油基团能够与组分中聚醚多元醇、水、硅酸盐及二月桂酸二丁基锡助剂充分结合，能够有效降低A组分的表面张力，在常温状态下形成稳定的结构。
A组分中水和B组分中邻苯二甲酸二丁酯的加入，其中水对硅酸盐和助剂有较好的溶解性，且粘度小，能够有效的降低A组分的粘度，提高其流动性，邻苯二甲酸二丁酯同时具有较好的降粘效果和增塑效果，能够大大降低B组分预聚体的粘度，延长混合物料在瓦斯抽放孔中的流淌距离。
B组分中HDI的加入，作为一种脂肪族二异氰酸酯，HDI主链不含有不饱和键，形成的预聚体不易出现网状交联结构，具有较好的柔韧性，且不易被氧化。
A组分中硅酸盐的加入，硅酸盐在有水的条件下能够吸收周围环境中的二氧化碳，形成强度更高的硅酸凝胶，当硅酸分子带有6个水分子时，具有最大强度。另一方面，硅酸盐作为一种不燃无机物，在A、B组分反应过程中将反应热及时向外部环境传递，降低反应最高温度。
A组分中一缩二乙二醇和固化剂AQ210的加入，可以迅速与B组分中未反应的异氰酸根进行扩链和交联反应，能够有效提高反应后泡沫的强度和粘结力。
B组分中聚四氢呋喃醚首先与同组分中的异氰酸根反应，生成聚氨酯预聚体，形成具有一定分子量的长链结构，提高两组分反应后生成的泡沫柔韧性。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明A、B组分流动性好，可沿瓦斯抽放管方向到达抽放孔内部；
2、本发明B组分形成的聚氨酯预聚体，提高了封孔后泡沫的强度、粘结强度及稳定性；
3、本发明A组分中加入不燃的硅酸盐，一方面降低了最高内部反应温度，另一方面提高了材料的阻燃性能，能够有效改善封孔材料的安全性能；
4、本发明A组分中加入扩链剂和固化剂，提高了反应后泡沫的韧性和刚性性能，同时也提高了泡沫对于孔壁的粘结性，有效避免了因塌泡、缩泡、粘结性不强而出现空隙的现象；
5、本发明A组分中甘油和OP-10的加入，有效改善了A组分中各组分的互溶性和组合料的稳定性，长期储存后效果无影响；
6、本发明的制备方法以及使用流程简单，仅需一名工人便可完成全部操作，大大提高了工作效率同时降低了人工成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购，所采用的封孔袋为带有抽拉式密封棒的封孔袋，由铝箔全封闭式包装袋、抽拉式密封棒、固定胶带以及密封夹套组成，采用申请号为CN201721839092.8公开的便携易用式封孔袋。
实施例1
一种煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料，由A组分和B组分制成，其中：
A组分为，以重量份数计：
B组分为，以重量份数计：
所述的聚醚多元醇以丙三醇为起始剂，官能度为3，分子量为300的聚醚多元醇。
制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚醚多元醇、甘油、乳化剂OP-10、硅酸盐、水、二月桂酸二丁基锡、四甲基乙二胺、一缩二乙二醇和AQ210按比例混合均匀后，得到A组分；
(2)将PAPI、HDI、聚四氢呋喃醚和邻苯二甲酸二丁酯按比例混合均匀后，得到B组分；
(3)将A组分和B组分分别灌装入封孔袋的两侧空袋内，A组分和B组分的质量比为1:1，然后通过热熔封口；
(4)使用时，将封孔袋的密封棒抽出，A组分和B组分混合后，即得煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料。
使用时将封孔袋上的密封夹套取下，抽出密封棒，然后揉搓封孔袋使A、B组分充分混合并开始反应，将胶带蜡纸揭掉后直接将袋体绑固在瓦斯抽放管上，随瓦斯抽放管沿抽放孔方向送入抽放孔内。
实施例2
一种煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料，由A组分和B组分制成，其中：
A组分为，以重量份数计：
B组分为，以重量份数计：
所述的聚醚多元醇以丙三醇为起始剂，官能度为3，分子量为400的聚醚多元醇。
制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚醚多元醇、甘油、乳化剂OP-10、硅酸盐、水、二月桂酸二丁基锡、四甲基乙二胺、一缩二乙二醇和AQ210按比例混合均匀后，得到A组分；
(2)将PAPI、HDI、聚四氢呋喃醚和邻苯二甲酸二丁酯按比例混合均匀后，得到B组分；
(3)将A组分和B组分分别灌装入封孔袋的两侧空袋内，A组分和B组分的质量比为1:1，然后通过热熔封口；
(4)使用时，将封孔袋的密封棒抽出，A组分和B组分混合后，即得煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料。
使用时将封孔袋上的密封夹套取下，抽出密封棒，然后揉搓封孔袋使A、B组分充分混合并开始反应，将胶带蜡纸揭掉后直接将袋体绑固在瓦斯抽放管上，随瓦斯抽放管沿抽放孔方向送入抽放孔内。
实施例3
一种煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料，由A组分和B组分制成，其中：
A组分为，以重量份数计：
B组分为，以重量份数计：
所述的聚醚多元醇以丙三醇为起始剂，官能度为3，分子量为450的聚醚多元醇。
制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚醚多元醇、甘油、乳化剂OP-10、硅酸盐、水、二月桂酸二丁基锡、四甲基乙二胺、一缩二乙二醇和AQ210按比例混合均匀后，得到A组分；
(2)将PAPI、HDI、聚四氢呋喃醚和邻苯二甲酸二丁酯按比例混合均匀后，得到B组分；
(3)将A组分和B组分分别灌装入封孔袋的两侧空袋内，A组分和B组分的质量比为1:1，然后通过热熔封口；
(4)使用时，将封孔袋的密封棒抽出，A组分和B组分混合后，即得煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料。
使用时将封孔袋上的密封夹套取下，抽出密封棒，然后揉搓封孔袋使A、B组分充分混合并开始反应，将胶带蜡纸揭掉后直接将袋体绑固在瓦斯抽放管上，随瓦斯抽放管沿抽放孔方向送入抽放孔内。
对比例1
现阶段，市售封堵材料主要以聚醚多元醇和PAPI为主要成分，其中：
A组分为，以重量份数计：
B组分为，以重量份数计：
PAPI 80份
邻苯二甲酸二丁酯 15份。
所述的聚醚多元醇以丙三醇为起始剂，官能度为3，分子量为450的聚醚多元醇。
制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚醚多元醇、水、甘油、二月桂酸二丁基锡和四甲基乙二胺按比例混合均匀后，得到A组分；
(2)将PAPI和邻苯二甲酸二丁酯按比例混合均匀后，得到B组分；
(3)将A组分和B组分按质量比为1:1混合后，即得封堵材料。
将实施例1-3和对比例1进行性能测试，具体指标见表1。
表1
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。
Claims (6)
1.一种煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料，其特征在于：由A组分和B组分制成，其中：
A组分为，以重量份数计：
B组分为，以重量份数计：
2.根据权利要求1所述的煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料，其特征在于：所述的聚醚多元醇以丙三醇为起始剂，官能度为3，分子量为250～600。
3.根据权利要求1所述的煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料，其特征在于：所述的硅酸盐为硅酸钾或硅酸钠。
4.一种权利要求1所述的煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将聚醚多元醇、甘油、乳化剂OP-10、硅酸盐、水、二月桂酸二丁基锡、四甲基乙二胺、一缩二乙二醇和AQ210按比例混合均匀后，得到A组分；
(2)将PAPI、HDI、聚四氢呋喃醚和邻苯二甲酸二丁酯按比例混合均匀后，得到B组分；
(3)将A组分和B组分分别灌装入封孔袋的两侧空袋内，然后通过热熔封口；
(4)使用时，将A组分和B组分混合发泡，即得煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料。
5.根据权利要求4所述的煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料的制备方法，其特征在于：所述的A组分和B组分的质量比为1:1。
6.根据权利要求4所述的煤矿瓦斯抽放孔封孔袋用封堵材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的封孔袋为带有抽拉式密封棒的封孔袋。
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