聚氨酯实验方案煤矿用封孔材料硬质聚氨酯泡沫的基础研究
1硬质聚氨酯泡沫简述
1.1硬质聚氨醋泡沫的定义
硬质聚氨酷泡沫，简称硬泡聚氨酷或聚氨醋硬泡或硬泡PU，是指在受到一定的负荷作用下，不会发生形变，但是当受到的负荷过大时，发生了形变之后，不会再恢复到原来的形状的聚氨醋泡沫材料。硬泡聚氨醋具有比强度较高、导热系数比较低、冲击吸能性能好、力学性能优异、绝缘隔热吸音良好等,较适合于支撑材料、隔热保温材料、路面修补和缓冲减震材料等。
1.2硬质聚氨醋泡沫在煤矿钻孔封孔中的应用
由于煤矿井下的开采条件复杂，挖掘和爆破作业的震动强度较大，...
煤矿用封孔材料硬质聚氨酯泡沫的基础研究
1硬质聚氨酯泡沫简述
1.1硬质聚氨醋泡沫的定义
硬质聚氨酷泡沫，简称硬泡聚氨酷或聚氨醋硬泡或硬泡PU，是指在受到一定的负荷作用下，不会发生形变，但是当受到的负荷过大时，发生了形变之后，不会再恢复到原来的形状的聚氨醋泡沫材料。硬泡聚氨醋具有比强度较高、导热系数比较低、冲击吸能性能好、力学性能优异、绝缘隔热吸音良好等,较适合于支撑材料、隔热保温材料、路面修补和缓冲减震材料等。
1.2硬质聚氨醋泡沫在煤矿钻孔封孔中的应用
由于煤矿井下的开采条件复杂，挖掘和爆破作业的震动强度较大，封孔材料必须能够承受足够的压力作用，要求的封孔材料硬度性能要大，因此，煤矿的井下封孔材料常常选择聚氨酯产品中的硬质聚氨酯泡沫材料，该材料除了具有硬度大的特点之外，还具有发泡倍数高、发泡迅速、泡沫致密、稳定性好等其他优点，节约了材料的用量，能够保证材料在外力冲击条件下不易变形，不易产生裂隙的要求，且聚氨酯封孔的方法简单，易于操作。硬质聚氨酯泡沫封孔材料所具有的优良性能是其他封孔材料所无法达到的。聚氨酯硬泡因为具有绝对的性能优势而在现今的煤矿钻孔封孔应用中迅速发展起来。目前，聚氨酯硬泡沫材料已经应用于瓦斯抽放钻孔的封孔、瓦斯压力测定钻孔的封孔以及煤层注水的钻孔封孔工艺中。
1.3 硬质聚氨酯泡沫的合成机理
聚氨酯封孔材料一般为双组分聚氨酯泡沫材料其中A料为由异氰酸酯和聚醚多元醇反应制备的端基为-NCH基团的聚氨酯预聚体B料由聚醚多元醇、催化剂、扩链剂、阻燃剂、抗静电剂、增塑剂、表面活性剂等组成聚氨酯封孔材料的制备一般采用两步法?首先将聚醚与多异氰酸酯反应制备端基为-NCH基的预聚物作为A料并根据配方比例准确称取B 料各组分并充分搅拌混合得到B料使用时将A料和B料按一定比例快速混合、注浆并固化在固化过程中料的-NCH基与B料中多元醇和扩链剂的活泼氢反应固化另外-NCH基团与A料和环境中的水反应生成聚脲的同时放出CO2发泡膨胀主要反应分为：发泡反应、扩链反应、交联反应。在聚氨酯硬泡的合成过程中，这些反应的速度较快。若在催化剂的存在下，有的反应在几分钟就能完成，最后形成高分子量和交联度的聚氨酯硬泡体。具体的制备反应过程如下：
1.4煤矿井下用聚氨酯硬泡性能研究的不足
目前，国内外对聚氨酯硬泡材料的力学性能研究最为广泛，其次是阻燃性、耐高温性、老化性等性质，而对于聚氨酯硬泡材料的静电性能、反应放热性、粘结性能以及渗透性能的研究基本没有，然而这些性能直接关系到煤矿井下用聚氨酯硬泡的钻孔封孔安全性问题。 静电性能是指聚氨酯硬泡在矿山封孔应用中，与煤壁、钻孔壁、软布等材料之间的摩擦静电位大小，若静电位较大，可能在聚氨酯硬泡封孔的过程中产生静电火花，容易引起瓦斯爆炸等事故，因此，需要对聚氨酯硬泡与上述材料间的静电位进行测量，保证可能产生的静电电位较低而无法产生静电火花，确保聚氨酯硬泡封孔的安全性。
1.5 研究内容及意义
1.5.1 研究内容
1、 聚氨酯基础配方的研究
（1）确定制备硬质聚氨酷泡沫塑料的基本配方，通过小规模单因素试验选择合适的异氰酸酯、多元醇、催化剂、发泡剂、泡沫稳定剂等原料，确定各个组分的种类和在配方
中的含量范围，要保证混合发泡体系有适中的发泡时间，足够的膨胀倍率以及良好的强度。
（2）在单因素实验的基础上，以发泡时间、熟化时间、膨胀倍数为研究目标，通过正交试验确定聚氨酯注浆材料的基础配方。
2、不同多元醇的影响
在基础配方的基础上，考察不同多元醇4110、330、PS-3152、460以及403对硬质聚氨酷泡沫塑料的性能影响。
3、高阻燃性的硬质聚氨酯泡沫的研究
在基本配方的基础上，分别添加阻燃剂TCPP、DMMP、6200、803对其阻燃性和力学性能进行研究。考察不同的阻燃剂对聚氨酯注浆材料阻燃性能及力学性能的影响规律。并优选出最优的阻燃剂种类及添加量。
4、硬质聚氨酯泡沫配方的优化
为提高硬质聚氨酯泡沫的性能，并且使其参数：起膨时间、膨胀倍率、阻燃性能等达到实际应用所需的工艺要求，采用复配方法优化基础配方，复配的原料包括聚醚多元醇、催化剂、发泡剂。
5、放大实验，制得标准样条进行各项性能测试。
1.5.2 研究目的
希望得到高阻燃性高强度的硬质聚氨酷泡沫塑料，各项参数满足在煤矿封孔方面的工艺要求，并得到最终应用。
1.5.3 技术路线
本研究的主要技术路线如图1-3所示。
图1-3 实验流程图
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