自限溫聚氨酯注漿加固材料的自限溫機理及應用性能

楊紹斌,洪曉東,董 偉,穆泊源,王 陽

(遼寧工程技術大學材料科學與工程學院,遼寧阜新 123000)

自限溫聚氨酯注漿加固材料的自限溫機理及應用性能

楊紹斌,洪曉東,董 偉,穆泊源,王 陽

(遼寧工程技術大學材料科學與工程學院,遼寧阜新 123000)

鑒于普通聚氨酯注漿加固材料蓄熱溫度高,井下應用時存在發煙、著火隱患,以Na2SiO3和NaCl的水溶液為自限溫添加劑,與聚醚多元醇混合作為白料,以異氰酸酯作為黑料,制備了一種新型自限溫聚氨酯注漿加固材料,研究了其組成、結構、蓄熱性能和自限溫機理。結果表明,自限溫聚氨酯注漿材料的最高蓄熱溫度顯著降低,為101.5℃。注漿材料斷面存在很多泡孔,孔中含有固體微球,二者之間存在環形縫隙。自限溫添加劑中的Na2SiO3吸收異氰酸酯和水的反應產物CO2,生成了Si(OH)4微球,Si(OH)4的脫水吸熱是限制體系溫度上升的主要原因;環形縫隙中存在的水溶液的汽化吸熱是限制體系溫度上升的最后屏障。綜合性能測試和井下注漿實驗表明,自限溫注漿加固材料的性能達到或超過煤體加固用高分子材料的國家行業標準,尤其是在蓄熱溫度上具有突出優勢。

自限溫;聚氨酯;注漿材料

聚氨酯注漿加固材料屬于化學注漿材料,因其具有黏度適中、凝結速度快,且時間可調、固結體具有可塑性、質量輕和耐水性好等特點[1-2],在眾多化學注漿材料中獨占鰲頭,已成為解決煤礦巖體加固最直接有效的方法之一[3-5]。近年來,聚氨酯注漿加固材料得到了廣泛的開發和利用。……