一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料及其制备方法，属于聚氨酯材料及其应用技术领域。


背景技术：

2.目前我国煤矿井下加固方法主要有水泥砂浆加固和聚氨酯发泡材料加固，水泥砂浆加固工艺采用分段密封，由于水泥极易形成气体通路，导致漏气严重，劳动强度大，预抽采时间长，从而降低了生产加工效率。聚氨酯发泡材料加固利用聚氨酯材料的自身发泡压力使材料渗入钻孔煤壁裂隙，形成闭孔材料，进而提高加固质量。聚氨酯材料具有用量小、劳动强度低、封孔效果较好等优点，使其在煤矿加固中得到广泛应用。
3.常规的聚氨酯加固注浆材料在固化过程中产生大量反应热，由于聚氨酯本身导热性能不佳，热量无法及时散去，使得固结体内部温度持续升高，极端情况下存在冒烟甚至着火的安全隐患。随着煤矿企业提高，对注浆材料的最高反应温度以及阻燃性能提出了更高的要求。
4.因此，一种能够降低反应热的产生、同时材料的阻燃性能也得到有效提高的煤矿加固用低放热聚氨酯材料及其制备方法迫切需要开发出来。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术的的聚氨酯加固注浆材料在固化过程中产生大量反应热，存在安全隐患的缺陷，本发明通过脂肪族胺类化合物与水杨酸反应，制备了一种双酚类化合物来替代传统的聚合物多元醇，从反应机理上降低了反应热的产生，同时材料的阻燃性能也得到有效提高，大大提高了其在煤矿中使用时的安全性。本发明的第二个发明目的在于，针对改进后工艺中制备双酚类化合物步骤涉及的反应釜设备进行了改进，能够集混合、加热、保温、抽水及真空脱水功能于一体，尤其适用于本案所述双酚类化合物的制备方法，能够进一步提升生产效率。
6.为达到发明目的本发明采用的技术方案是：一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料，由体积比1:1的a组分和b组分混合均匀，反应固化后制得，其中，a组分由以下质量份数的原料组成：双酚类化合物
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30-90份；聚醚多元醇
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10-70份；阻燃剂
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10-30份；增塑剂
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5-20份；催化剂
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0.3-2份；b组分由以下质量份数的原料组成：异氰酸酯
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60-80份；阻燃剂
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20-40份。
7.优选的，所述的双酚类化合物为水杨酸与脂肪族胺类化合物反应制得，所述的脂肪族胺类化合物为丁二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种。
8.优选的，所述的聚醚多元醇为mn-450、mn-500、mn-700、mn-1000中的一种或几种。
9.优选的，所述的阻燃剂为tcep、tcpp、tdcpp中的一种或几种。
10.优选的，所述的增塑剂为dop、dbp、dmp中的一种或几种。
11.优选的，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡二丁基锡（t-12）。
12.优选的，所述的阻燃剂为tcep、tcpp、tdcpp中的一种或几种。
13.优选的，所述的异氰酸酯为万华化学pm200。
14.本发明的另一目的在于提供一种所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，包括以下步骤：a：制备双酚类化合物，将所制备的双酚类化合物与聚醚多元醇、阻燃剂、增塑剂、催化剂按照配方量称取并混合均匀即制成a组分；b：将异氰酸酯、阻燃剂按照配方量称取并混合均匀制成b组分；c：将a、b组分按照体积比1:1混合均匀反应固化后，即制得本发明所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料。
15.所述的制备双酚类化合物的方法包括以下步骤：s1：将配方量的脂肪族胺类化合物按照一定配比加入到反应釜中，在30-50℃的温度环境中于100 rpm转速下搅拌，备用；s2：将配方量的水杨酸少量多次加入到反应釜中开始与步骤s1预制的脂肪族胺类化合物反应，水杨酸和脂肪族胺类化合物的摩尔比控制在1.7-2之间；s3：待水杨酸添加完毕后开启真空泵并升温至60-90℃，降低反应釜内的压力将产生的水抽出脱水，并保温反应，直至反应完全；s4：反应结束后继续真空脱水，直至取样化验水分含量＜0.2%合格后，即得所述的双酚类化合物。
16.其合成路线如下：（1）水杨酸与丁二胺反应：；（2）水杨酸与己二胺反应：；（3）水杨酸与二乙烯三胺反应：；
（4）水杨酸与三乙烯四胺反应：。
17.优选的，所述反应釜包括顶端通过螺栓固定连接有顶盖的反应釜主体，所述反应釜主体的外侧套接有用于对反应釜主体进行支撑的支撑架，所述顶盖的外壁开设有进料口，所述反应釜主体的底端开设有出料口；所述反应釜主体的内部设置有呈螺旋状的电感线圈，所述反应釜主体的内壁安装有用于导热的导热板；在所述反应釜主体内、顶盖上竖直设置有搅拌机构，所述搅拌机构用于对物料进行高效搅拌；所述反应釜主体的外壁安装有抽水管，所述反应釜主体的内壁开设有与抽水管的内腔相互贯通的抽水口，所述抽水口的内部安装有过滤筛网；所述抽水管远离反应釜主体的端部与真空泵的输出端连接；所述抽水口、出料口的内部均安装有电动阀门，所述电动阀门、电感线圈均通过导线与外界控制器电性连接；所述搅拌机构包括有：匀料组件，减速组件，搅拌组件；竖直设置在顶盖上的匀料组件，用于将物料均匀分布在反应釜主体的内部；设置在匀料组件下方的搅拌组件，用于对物料进行充分搅拌；设置在匀料组件和搅拌组件之间的减速组件，用于降低匀料组件向搅拌组件传动的转速；所述匀料组件包括有：安装在顶盖顶端的电机，所述电机的输出端通过连接轴固定连接有匀料盘，所述匀料盘的顶端安装有筛料环；所述匀料盘的顶端外壁呈圆台状，所述筛料环上周向开设有多个筛孔。
18.优选的，所述减速组件包括有：通过连接轴固定连接在匀料盘底端的第一齿轮，所述第一齿轮的外壁周向等距啮合连接有多个第二齿轮，所述反应釜主体的内部固定连接有套接在第二齿轮、连接轴外壁的支撑套架，所述第二齿轮的底端周向等距设置有多个与支撑套架的内壁相接触的滚珠。
19.优选的，所述搅拌组件包括有：通过转轴转动连接在多个第二齿轮底端的第二连接架，所述第二连接架的底端固定连接有螺旋送料杆，所述螺旋送料杆的底端固定连接有第一连接架，所述螺旋送料杆的外侧周向等距设置有多个升降导杆，多个所述升降导杆均与第一连接架、第二连接架固定连接，所述升降导杆的外壁套接有升降套环，所述升降套环的外壁成型有移动滑杆，所述移动滑杆靠近导热板的一端端部成型有移动刮板，所述移动刮板远离移动滑杆的一端端部通过转轴转动连接有月牙销。
20.优选的，所述支撑套架的内壁成型有与多个第二齿轮相互啮合的齿块，所述第二齿轮的顶端成型有限位滑块，所述支撑套架上开设有供限位滑块滑动的环形槽。
21.优选的，所述升降导杆的外壁对称开设有两个直线导槽，所述升降套环的内壁成型有与直线导槽的内壁相互吻合的移动滑块，所述导热板的内壁开设有供月牙销滑动的往复螺纹槽，所述移动刮板的外壁与导热板的内壁相互吻合。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，通过脂肪族胺类化合物与水杨酸反应，制备了一种双酚类化合物来替代传统的聚合物多元醇，从反应机理上降低了
反应热的产生，同时材料的阻燃性能也得到有效提高，大大提高了其在煤矿中使用时的安全性。
23.2、本发明的煤矿加固用低放热聚氨酯材料，分别将所制备的双酚类化合物与聚醚多元醇、阻燃剂、增塑剂、催化剂，按照配方量称取并混合均匀即制成a组分；将异氰酸酯、阻燃剂按照配方量称取并混合均匀制成b组分。各组分协同作用，使得固结体在保持高闭孔率，高密封性的情况下，减少了反应的放热，降低了固结体芯部的温度。
24.3、本发明针对改进后工艺中制备双酚类化合物步骤涉及的反应釜设备进行了改进，能够集混合、加热、保温、抽水及真空脱水功能于一体，尤其适用于本案所述双酚类化合物的制备方法，能够进一步提升生产效率。通过在反应釜中设置搅拌机构，启动电机带动匀料盘转动，此时第一齿轮、筛料环在匀料盘的带动下转动，同时第一齿轮在匀料盘的传动下，通过第二齿轮、支撑套架、滚珠的相互配合，带动搅拌组件进行搅拌作业，此时通过上述零件的相互配合可降低匀料盘向搅拌组件传动的转速，同时通过搅拌组件可在搅拌时，利用避免粉料在搅拌时，堆积在反应釜主体的底部；在反应一段时间后，物料作为含水混合物能够被螺旋送料杆从底部提升输送到上方再下落，如此反复，提升混合效率和反应充分程度。
附图说明
25.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的反应釜主体剖面结构示意图；图3为本发明的匀料盘剖面结构示意图；图4为本发明的搅拌组件结构示意图；图5为本发明的支撑套架剖面结构示意图；图6为本发明的往复螺纹结构示意图；图7为本发明的图2中的a处局部放大结构示意图。
26.图中：1、反应釜主体；2、搅拌机构；201、电机；202、匀料盘；203、筛料环；204、支撑套架；205、第一齿轮；206、第二齿轮；207、滚珠；208、升降导杆；209、第一连接架；2010、螺旋送料杆；2011、第二连接架；2012、移动刮板；2013、移动滑杆；2014、月牙销；2015、升降套环；3、顶盖；4、进料口；5、电感线圈；6、支撑架；7、导热板；8、抽水管。
具体实施方式
27.下面结合实施例对本发明做进一步的描述，以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的保护范围。实施例中的条件可以根据具体条件做进一步的调整，在本发明的构思前提下对本发明的方法简单改进都属于本发明要求保护的范围。
实施例1
28.制备双酚类化合物：将149.9kg丁二胺加入到反应釜中，在30℃的温度条件下中于100 rpm转速下搅拌，备用；将138.1kg水杨酸少量多次加入到反应釜中开始与丁二胺反应；待水杨酸添加完毕后开启真空泵并升温至60℃，降低反应釜内的压力将产生的水抽出脱水，并保温反应，直
至反应完全；反应结束后继续真空脱水，直至取样化验水分含量＜0.2%合格后，即得所述的双酚类化合物。其合成路线如下：
29.请参阅图1～图7，本发明实施例中，反应涉及的反应釜，包括顶端通过螺栓固定连接有顶盖3的反应釜主体1，反应釜主体1的外侧套接有用于对反应釜主体1进行支撑的支撑架6，顶盖3的外壁开设有进料口4，反应釜主体1的内部设置有呈螺旋状的电感线圈5，反应釜主体1的内壁安装有用于导热的导热板7，反应釜主体1的外壁安装有抽水管8，反应釜主体1的内壁开设有与抽水管8的内腔相互贯通的抽水口，抽水口的内部安装有过滤筛网，抽水管8远离反应釜主体1的端部与真空泵的输出端连接，反应釜主体1的底端开设有出料口，抽水口、出料口的内部均安装有电动阀门，电动阀门、电感线圈5均通过导线与外界控制器电性连接，反应釜主体1、顶盖3上竖直设置有搅拌机构2，搅拌机构2用于对粉料进行高效搅拌。
30.搅拌机构2包括有：匀料组件，减速组件，搅拌组件；竖直设置在顶盖3上的匀料组件，用于将粉料均匀分布在反应釜主体1的内部；设置在匀料组件下方的搅拌组件，用于对粉料进行充分搅拌；设置在匀料组件和搅拌组件之间的减速组件，用于降低匀料组件向搅拌组件传动的转速。
31.匀料组件包括有：安装在顶盖3顶端的电机201，电机201的输出端通过连接轴固定连接有匀料盘202，匀料盘202的顶端安装有筛料环203。
32.本实施例中：使用本装置时，启动电机201带动匀料盘202转动，此时筛料环203、在匀料盘202的带动下转动，同时减速组件在匀料盘202的传动时，带动搅拌组件运动，此时通过减速组件可降低匀料盘202向搅拌组件传动的转速。
33.通过搅拌组件可在搅拌时对粉料进行高效搅拌，避免粉料出现搅拌不均的情况，通过外界控制器启动电感线圈5进行加热，此时电感线圈5通过导热板7可使反应釜主体1内部的环境温度逐渐升高，可在反应釜主体1内设置温度传感器，用以实时监控内部温度情况。
34.当反应釜主体1中的温度上升至30-50℃之间时，此时将配方量的胺类化合物胺，通过进料口4加入到反应釜主体1中，在此过程中，粉料先与匀料盘202的上表面相接触，此时粉料在匀料盘202呈圆台状外壁的旋转导向下进行分散，同时粉料在筛料环203的过筛下，均匀分布在反应釜主体1的内部，对胺类化合物胺进行充分的预热升温；之后将配方量的水杨酸，通过进料口4少量多次加入到反应釜主体1中开始与胺类化合物进行反应，而水杨酸和胺类化合物的摩尔比控制在1.7-2之间。
35.当水杨酸添加完毕后，通过外界控制器使电感线圈5持续升温，以此使反应釜主体1的内部的温度上升至60-90℃，之后通过外界控制器启动电动阀门开启，并开启真空泵通过抽水管8降低反应釜主体1内的压力，并将反应所产生的水向外抽出，以此实现对反应过程中的反应物进行脱水操作，并通过电感线圈5维持反应釜主体1内部的温度，实现保温操作，直至反应物反应完全后，通过真空泵对反应釜主体1的内部残留的水继续真空脱水操作，直至取样化验水分含量＜0.2%合格后，即制得该双酚类化合物，然后通过外界控制器启
动电动阀门开口，之后双酚类化合物通过出料口向外排出，以便于实现反应釜对粉料的反应作业。
36.作为本发明的优选实施例，减速组件包括有：通过连接轴固定连接在匀料盘202底端的第一齿轮205，第一齿轮205的外壁周向等距啮合连接有多个第二齿轮206，反应釜主体1的内部固定连接有套接在第二齿轮206、连接轴外壁的支撑套架204，第二齿轮206的底端周向等距设置有多个与支撑套架204的内壁相接触的滚珠207。
37.搅拌组件包括有：通过转轴转动连接在多个第二齿轮206底端的第二连接架2011，第二连接架2011的底端固定连接有螺旋送料杆2010，螺旋送料杆2010的底端固定连接有第一连接架209，螺旋送料杆2010的外侧周向等距设置有多个升降导杆208，多个升降导杆208均与第一连接架209、第二连接架2011固定连接，升降导杆208的外壁套接有升降套环2015，升降套环2015的外壁成型有移动滑杆2013，移动滑杆2013靠近导热板7的一端端部成型有移动刮板2012，移动刮板2012远离移动滑杆2013的一端端部通过转轴转动连接有月牙销2014，支撑套架204的内壁成型有与多个第二齿轮206相互啮合的齿块，第二齿轮206的顶端成型有限位滑块，支撑套架204上开设有供限位滑块滑动的环形槽，升降导杆208的外壁对称开设有两个直线导槽，升降套环2015的内壁成型有与直线导槽的内壁相互吻合的移动滑块，导热板7的内壁开设有供月牙销2014滑动的往复螺纹槽，移动刮板2012的外壁与导热板7的内壁相互吻合。
38.本实施例中：第一齿轮205在匀料盘202的带动下转动，同时多个第二齿轮206在第一齿轮205的啮合带动下（第一齿轮205与第二齿轮206的啮合传动比大于1），并通过与支撑套架204内壁齿块的相互啮合，在支撑套架204的内部进行位移，同时第二连接架2011通过转轴在多个第二齿轮206的带动下，通过多个升降导杆208带动第一连接架209进行转动，此时螺旋送料杆2010在第二连接架2011、第一连接架209的带动下进行同步转动，可在搅拌时避免粉料向反应釜主体1的底部进行堆积；在反应一段时间后，物料作为含水混合物能够被螺旋送料杆2010从底部提升输送到上方再下落，如此反复，提升混合效率和反应充分程度。
39.同时升降套环2015在升降导杆208的带动下，通过移动滑杆2013带动移动刮板2012进行移动，此时移动刮板2012通过月牙销2014在导热板7内壁往复螺纹的导向下，通过移动滑杆2013带动升降套环2015沿着升降导杆208的外壁移动，此时升降套环2015通过移动滑块在升降导杆208直线导槽的导向下，沿着升降导杆208的外壁进行升降，以便于搅拌时对粉料进行高效搅拌，避免粉料出现搅拌不均的情况。
40.作为本发明的优选实施例，匀料盘202的顶端外壁呈圆台状，筛料环203上周向开设有多个筛孔。
41.本实施例中：通过呈圆台状的外壁和筛料环203上的多个筛孔，可使粉料在匀料盘202的旋转向下以及筛料环203的旋转过筛下，均匀分布在反应釜主体1的内部，以便于对粉料进行均匀搅拌。
42.反应釜的工作原理是：使用本装置时，启动电机201带动匀料盘202转动，此时筛料环203、第一齿轮205在匀料盘202的带动下同步转动，同时多个第二齿轮206在第一齿轮205的啮合带动下，并通过与支撑套架204内壁齿块的相互啮合，在支撑套架204的内部进行位移，同时第二连接架2011通过转轴在多个第二齿轮206的带动下，通过多个升降导杆208带动第一连接架209进行转动，此时螺旋送料杆2010在第二连接架2011、第一连接架209的带
动下进行同步转动，可在搅拌时避免粉料向反应釜主体1的底部进行堆积。
43.同时升降套环2015在升降导杆208的带动下，通过移动滑杆2013带动移动刮板2012进行移动，此时移动刮板2012通过月牙销2014在导热板7内壁往复螺纹的导向下，通过移动滑杆2013带动升降套环2015沿着升降导杆208的外壁移动，此时升降套环2015通过移动滑块在升降导杆208直线导槽的导向下，沿着升降导杆208的外壁进行升降，以便于搅拌时对粉料进行高效搅拌，避免粉料出现搅拌不均的情况。
44.同时通过外界控制器启动电感线圈5进行加热，此时电感线圈5通过导热板7可使反应釜主体1内部的温度环境逐渐升温，需要特别说明：胺类化合物为丁二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种，且均为粉料。
45.当反应釜主体1内部的温度上升至30-50℃之间时，此时将配方量的胺类化合物胺，通过进料口4加入到反应釜主体1中，在此过程中，粉料先与匀料盘202的上表面相接触，此时粉料在匀料盘202呈圆台状外壁的旋转导向下进行分散，同时粉料在筛料环203的过筛下，均匀分布在反应釜主体1的内部，先进行升温余热；之后将配方量的水杨酸，通过进料口4少量多次加入到反应釜主体1中开始与胺类化合物进行反应，而水杨酸和胺类化合物的摩尔比控制在1.7-2之间。
46.当水杨酸添加完毕后，通过外界控制器使电感线圈5持续升温，以此使反应釜主体1的内部的温度上升至60-90℃，之后通过外界控制器启动电动阀门开启，并开启真空泵通过抽水管8降低反应釜主体1内的压力，并将反应所产生的水向外抽出，以此实现对反应过程中的反应物进行脱水操作。抽水管8插入反应釜主体1内部的深度可调，为方便观察，可在反应釜主体1的侧壁上纵向开设透明观察窗，通过观察产水高度，调节抽水管8的插入深度。通过电感线圈5维持反应釜主体1内部的温度，实现保温操作，直至反应物反应完全后，通过真空泵对反应釜主体1的内部残留的水继续真空脱水操作，直至取样化验水分含量＜0.2%合格后，即制得该双酚类化合物，然后通过外界控制器启动电动阀门开口，之后双酚类化合物通过出料口向外排出，即可。
实施例2
47.制备双酚类化合物：将209.2kg己二胺加入到反应釜中，在40℃的温度环境中于100 rpm转速下搅拌，备用；将138.1kg水杨酸少量多次加入到反应釜中开始与丁二胺反应；待水杨酸添加完毕后开启真空泵并升温至70℃，降低反应釜内的压力将产生的水抽出脱水，并保温反应，直至反应完全；反应结束后继续真空脱水，直至取样化验水分含量＜0.2%合格后，即得所述的双酚类化合物。其合成路线如下：
48.本实施例的其余制备方法和设备结构及作业方式，同实施例一，不再赘述。
实施例3
49.制备双酚类化合物：将196.0kg二乙烯三胺加入到反应釜中，在40℃的温度环境中于100 rpm转速下搅拌，备用；将138.1kg水杨酸少量多次加入到反应釜中开始与丁二胺反应；待水杨酸添加完毕后开启真空泵并升温至80℃，降低反应釜内的压力将产生的水抽出脱水，并保温反应，直至反应完全；反应结束后继续真空脱水，直至取样化验水分含量＜0.2%合格后，即得所述的双酚类化合物。其合成路线如下：
50.本实施例的其余制备方法和设备结构及作业方式，同实施例一，不再赘述。
实施例4
51.制备双酚类化合物：将292.5kg三乙烯四胺加入到反应釜中，在50℃的温度环境中于100 rpm转速下搅拌，备用；将138.1kg水杨酸少量多次加入到反应釜中开始与丁二胺反应；待水杨酸添加完毕后开启真空泵并升温至90℃，降低反应釜内的压力将产生的水抽出脱水，并保温反应，直至反应完全；反应结束后继续真空脱水，直至取样化验水分含量＜0.2%合格后，即得所述的双酚类化合物。其合成路线如下：
52.本实施例的其余制备方法和设备结构及作业方式，同实施例一，不再赘述。
实施例5
53.称取实施例1制备的双酚类化合物400kg、mn-500 600kg、tcpp 250kg 、dmp100kg、t-12 8kg，将上述原料充分混合均匀即制得a组分；称取pm200 700kg 、tcep300kg并混合均匀，即制得b组分。将a、b组分按照体积比1:1混合均匀充分反应，即制备了本发明所述一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料，测得材料以下性能，结果见表1。
54.本实施例的其余制备方法和设备结构及作业方式，同实施例一，不再赘述。
实施例6
55.称取实施例2制备的双酚类化合物600kg、mn-500 400kg、tcpp 250kg 、dmp100kg、t-12 8kg，将上述原料充分混合均匀即制得a组分；称取pm200 700kg 、tcep300kg并混合均匀，即制得b组分。将a、b组分按照体积比1:1混合均匀充分反应，即制备了本发明所述一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料，测得材料以下性能，结果见表1。
56.本实施例的其余制备方法和设备结构及作业方式，同实施例一，不再赘述。
实施例7
57.称取实施例3制备的双酚类化合物 600kg、mn-450 400kg、tcpp 250kg 、dmp100kg、t-12 8kg，将上述原料充分混合均匀即制得a组分；称取pm200 700kg 、tcep300kg并混合均匀，即制得b组分。将a、b组分按照体积比1:1混合均匀充分反应，即制备了本发明所述一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料，测得材料以下性能，结果见表1。
58.本实施例的其余制备方法和设备结构及作业方式，同实施例一，不再赘述。
59.对比例
60.称取mn-500 1000kg、tcpp 250kg 、dmp 100kg、t-12 8kg，将上述原料充分混合均匀即制得a组分；称取pm200 650kg 、tcep 350kg并混合均匀，即制得b组分。将a、b组分按照体积比1:1混合均匀充分反应，即制备了本发明所述一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料，测得材料以下性能，结果见表1。
61.表1 各实施例样品检测数据
62.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料，由体积比1:1的a组分和b组分混合均匀，反应固化后制得，其特征在于：所述a组分由以下质量份数的原料组成：双酚类化合物
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30-90份；聚醚多元醇
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10-70份；阻燃剂
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10-30份；增塑剂
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5-20份；催化剂
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0.3-2份；所述b组分由以下质量份数的原料组成：异氰酸酯
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60-80份；阻燃剂
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20-40份；所述的双酚类化合物为水杨酸与脂肪族胺类化合物反应制得。2.一种如权利要求1所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料，其特征在于：所述的脂肪族胺类化合物为丁二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的任意一种。3.一种如权利要求1所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：所述的聚醚多元醇为mn-450、mn-500、mn-700、mn-1000中的一种或几种；所述的阻燃剂为tcep、tcpp、tdcpp中的一种或几种；所述的增塑剂为dop、dbp、dmp中的一种或几种；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡二丁基锡；所述的阻燃剂为tcep、tcpp、tdcpp中的一种或几种；所述的异氰酸酯为万华化学pm200。4.一种制备如权利要求1所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：a：制备双酚类化合物，将所制备的双酚类化合物与聚醚多元醇、阻燃剂、增塑剂、催化剂按照配方量称取并混合均匀即制成a组分；b：将异氰酸酯、阻燃剂按照配方量称取并混合均匀制成b组分；c：将a、b组分按照体积比1:1混合均匀反应固化后，即得所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料。5.一种如权利要求4所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于步骤a所述的制备双酚类化合物的方法包括以下步骤：s1：将配比量的脂肪族胺类化合物按照一定配比加入到反应釜中，在30-50℃的温度环境中于100 rpm转速下搅拌，备用；s2：将配比量的水杨酸逐渐加入到反应釜中开始与脂肪族胺类化合物反应，水杨酸和脂肪族胺类化合物的摩尔比为1:1.7-2；s3：待水杨酸添加完毕后开启真空泵并升温至60-90℃，降低反应釜内的压力将产生的水抽出脱水，并保温反应，直至反应完全；s4：反应结束后继续真空脱水，直至取样化验水分含量＜0.2%合格后，即得所述的双酚类化合物。6.一种如权利要求5所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于：所述反应釜包括顶端通过螺栓固定连接有顶盖（3）的反应釜主体（1），所述反应釜主体（1）的外侧套接有用于对反应釜主体（1）进行支撑的支撑架（6），所述顶盖（3）的外壁开设有进料
口（4），所述反应釜主体（1）的底端开设有出料口；所述反应釜主体（1）的内部设置有呈螺旋状的电感线圈（5），所述反应釜主体（1）的内壁安装有用于导热的导热板（7）；在所述反应釜主体（1）内、顶盖（3）上竖直设置有搅拌机构（2），所述搅拌机构（2）用于对物料进行高效搅拌；所述反应釜主体（1）的外壁安装有抽水管（8），所述反应釜主体（1）的内壁开设有与抽水管（8）的内腔相互贯通的抽水口，所述抽水口的内部安装有过滤筛网；所述抽水管（8）远离反应釜主体（1）的端部与真空泵的输出端连接；所述抽水口、出料口的内部均安装有电动阀门，所述电动阀门、电感线圈（5）均通过导线与外界控制器电性连接；所述搅拌机构（2）包括有：匀料组件，减速组件，搅拌组件；竖直设置在顶盖（3）上的匀料组件，用于将物料均匀分布在反应釜主体（1）的内部；设置在匀料组件下方的搅拌组件，用于对物料进行充分搅拌；设置在匀料组件和搅拌组件之间的减速组件，用于降低匀料组件向搅拌组件传动的转速；所述匀料组件包括有：安装在顶盖（3）顶端的电机（201），所述电机（201）的输出端通过连接轴固定连接有匀料盘（202），所述匀料盘（202）的顶端安装有筛料环（203）；所述匀料盘（202）的顶端外壁呈圆台状，所述筛料环（203）上周向开设有多个筛孔。7.根据权利要求6所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述减速组件包括有：通过连接轴固定连接在匀料盘（202）底端的第一齿轮（205），所述第一齿轮（205）的外壁周向等距啮合连接有多个第二齿轮（206），所述反应釜主体（1）的内部固定连接有套接在第二齿轮（206）、连接轴外壁的支撑套架（204），所述第二齿轮（206）的底端周向等距设置有多个与支撑套架（204）的内壁相接触的滚珠（207）。8.根据权利要求7所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌组件包括有：通过转轴转动连接在多个第二齿轮（206）底端的第二连接架（2011），所述第二连接架（2011）的底端固定连接有螺旋送料杆（2010），所述螺旋送料杆（2010）的底端固定连接有第一连接架（209），所述螺旋送料杆（2010）的外侧周向等距设置有多个升降导杆（208），多个所述升降导杆（208）均与第一连接架（209）、第二连接架（2011）固定连接，所述升降导杆（208）的外壁套接有升降套环（2015），所述升降套环（2015）的外壁成型有移动滑杆（2013），所述移动滑杆（2013）靠近导热板（7）的一端端部成型有移动刮板（2012），所述移动刮板（2012）远离移动滑杆（2013）的一端端部通过转轴转动连接有月牙销（2014）。9.根据权利要求8所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述支撑套架（204）的内壁成型有与多个第二齿轮（206）相互啮合的齿块，所述第二齿轮（206）的顶端成型有限位滑块，所述支撑套架（204）上开设有供限位滑块滑动的环形槽。10.根据权利要求9所述的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，所述升降导杆（208）的外壁对称开设有两个直线导槽，所述升降套环（2015）的内壁成型有与直线导槽的内壁相互吻合的移动滑块，所述导热板（7）的内壁开设有供月牙销（2014）滑动的往复螺纹槽，所述移动刮板（2012）的外壁与导热板（7）的内壁相互吻合。

技术总结
一种煤矿加固用低放热聚氨酯材料及其制备方法，属于聚氨酯材料及其应用技术领域。本发明的煤矿加固用低放热聚氨酯材料的制备，通过脂肪族胺类化合物与水杨酸反应，制备了一种双酚类化合物来替代传统的聚合物多元醇，从反应机理上降低了反应热的产生，同时材料的阻燃性能也得到有效提高。然后分别将所制备的双酚类化合物与聚醚多元醇、阻燃剂、增塑剂、催化剂，按照配方量称取并混合均匀即制成A组分；将异氰酸酯、阻燃剂按照配方量称取并混合均匀制成B组分。各组分协同作用，使得固结体在保持高闭孔率，高密封性的情况下，减少了反应的放热，降低了固结体芯部的温度，提高了其在煤矿中使用时的安全性。用时的安全性。用时的安全性。


技术研发人员：尚伟 吕晓东 赵政 蒲岩 孟泽 成方丽
受保护的技术使用者：山东润义金新材料科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/6