本发明专利技术提供一种矿用堵漏风酚脲醛发泡树脂，其原料包括苯酚、脲素、多聚甲醛，三者的摩尔比为苯酚∶脲素∶多聚甲醛=1∶0.5∶3。本发明专利技术还提供了利用酚脲醛发泡树脂制备矿用堵漏风复合泡沫的方法。本发明专利技术合成了低成本发泡树脂，筛选了适宜的催化体系，通过聚乙二醇、玻璃纤维和纳米粘土对其进行改性，使泡沫材料具备了发泡倍数高，生产成本低；抗静电、阻燃性和热稳定性好；矿用充填过程中发泡速度可调，适合长距离输送；具有较高的弹性和压缩强度，粘结力强；泡孔为闭孔结构，堵漏风效果好，非常适合煤矿井下堵漏风，能有效防治煤炭自燃、瓦斯积聚等问题。
【技术实现步骤摘要】
一种矿用堵漏风酚脲醛发泡树脂、复合泡沬及其制备方法
本专利技术涉及煤矿安全、化工领域，尤其涉及。
技术介绍
近十年来，随着国外高分子泡沫生产技术的引进，以及本国泡沫材料的研发，有机固化泡沫堵漏技术在我国煤矿安全领域得到广泛应用。目前，有机固化泡沫堵漏风的主要产品有罗克休、马丽散、艾格劳尼等。主要应用范围包括:各种废巷、老硐室、溜煤眼、空穴的充填；漏风通道和采空区的封堵等。虽然，国内外有机固化泡沫的产品众多，但是，按化学成分主要分为三种类型:聚氨酯泡沫、酚醛泡沫和脲醛泡沫。其中，聚氨酯泡沫的优点包括:其良好的柔韧性能承受地层运动，防震抗压，固化后不开裂，不脱落；泡沫尺寸稳定性好，填充后无缝隙；具有极好的粘合能力，与地层可形成很强的粘合力；泡沫的细胞都是闭孔结构，密封效果好；但其也存在缺点:聚氨酯为易燃物，遇火会燃烧；燃烧产生大量有毒烟雾；发泡反应剧烈，放热较多，发泡温度较高；生产成本高。酚醛泡沫是由酚醛树脂在发泡剂、固化剂、表面活性剂及其它助剂的作用下，经过聚合反应制备的闭孔硬质泡沫。目前，煤矿井下广泛应用的罗克休泡沫就属于此类材料，主要用于构筑防火密闭墙，充填高冒区及瓦斯钻场废弃空间。酚醛泡沫的优点表现在:本身难燃、低烟、抗高温歧变；具有均匀的闭孔结构，导热系数低，绝热性能好；耐候性强，尺寸稳定性好，可在140°C -160°C下长期使用；酚醛泡沫的主要缺点:泡沫脆性大、易碎、掉粉；生产过程中产生大量难降解的致癌废水；脲醛泡沫是在脲醛树脂中加入表面活性剂、硬化剂和发泡剂等助剂，通过机械搅拌或化学发泡制备的高分子泡沫。目前浩珂伟博矿业公司生产的艾格劳尼泡沫就属此类，主要用于工作面架后充填，上、下隅 角封堵瓦斯等。脲醛泡沫的优势表现在:质量轻，膨胀倍数高，不传热；生产成本低，为酚醛泡沫成本的一半；本身不燃，安全系数高；对防止瓦斯等气体积聚、封堵裂隙防治漏风效果明显；反应放热温度低；脲醛泡沫的缺点为:泡沫的强度低，承压能力弱；反应过程中放出刺激性气体，污染工作环境。因此，亟需开发一种新的充填泡沫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种新型酚脲醛发泡树脂及其使用该发泡树脂制备的复合泡沫、该复合泡沫的制备方法。一种酚脲醛发泡树脂，其原料包括苯酚、脲素、多聚甲醛，三者的摩尔比为苯酚:脲素:多聚甲醛=1: 0.5: 3。一种制备所述酚脲醛发泡树脂的方法，包括以下步骤:(I)、在氢氧化钡作为催化剂的条件下，将摩尔比为苯酚:脲素为1: 0.5的苯酚和脲素同时加入反应釜内，控制反应温度在75°C，反应时间为3小时，其中，氢氧化钡的摩尔量为苯酚摩尔量的0.05倍；(2)、将多聚甲醛分成三等分，分3次加入反应液内，每次间隔半小时，其中，多聚甲醛的摩尔量为苯酚的3倍。一种复合泡沫，其原料包括酚脲醛发泡树脂、固化剂、表面活性剂、发泡剂、增韧剂、增强剂；所述固化剂的量为酚脲醛发泡树脂质量的10-15%，所述表面活性剂的用量为酚脲醛发泡树脂质量的3-10%，所述发泡剂的用量为酚脲醛发泡树脂质量的5-12%，所述增韧剂的量为酚脲醛发泡树脂质量的1_5%，所述增强剂的量为酚脲醛发泡树脂质量的1-7%。进一步地，如上所述的复合泡沫，所述固化剂为盐酸、苯磺酸、对苯磺酸中一种或几种酸混合；所述表面活性剂为吐温-80与硅油中的一种或几种，所述发泡剂为环戊烷、二氯甲烷或一氟二氯乙烷中的一种或两种，所述增韧剂为聚乙二醇600，聚乙二醇1000，聚乙二醇2000，聚乙二醇4000中的一种或几种，所述增强剂为纳米粘土和玻璃纤维中的一种或几种，所述增强剂为经过硅烷偶联剂进行改性的纳米粘土和玻璃纤维，改性后的纳米粘土和玻璃纤维与酚脲醛树脂能够在树脂中分散均匀。一种制备所述复合泡沫的方法，包括以下步骤:(I)、制备组分A，首先称取一定量的酚脲醛发泡树脂，在该酚脲醛发泡树脂中加入增韧剂和表面活性剂，搅拌均匀；(2)、制备组分B，将发泡剂、增强剂、固化剂混合并搅拌均匀；(3)、通过气动双组份泵将步骤(1)制备的组分A与步骤(2)制备的组分B混合，并通过混合器快速搅拌均匀，由喷枪喷出制得复合泡沫。一种所述复合 泡沫的应用，应用于煤矿井下堵漏风。本专利技术合成了低成本发泡树脂，筛选了适宜的催化体系，通过聚乙二醇、玻璃纤维和纳米粘土对其进行改性，使泡沫材料具备了发泡倍数高，生产成本低；抗静电、阻燃性和热稳定性好；矿用充填过程中发泡速度可调，适合长距离输送；具有较高的弹性和压缩强度，粘结力强；泡孔为闭孔结构，堵漏风效果好，并将矿用充填复合泡沫应用于煤矿井下堵漏风，收到了良好的效果。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面首先介绍酚脲醛发泡树脂的原料组成及其制备工艺。本专利技术以苯酚、脲素和多聚甲醛为原料，通过控制反应时间、温度等条件合成酚脲醛发泡树脂，分析反应温度、时间、物料配比、催化剂用量等因素对发泡树脂的粘度、固含量(固含量是乳液或涂料在规定条件下烘干后剩余部分占总量的质量百分数)、羟甲基指数、有害单体含量等参数的影响，确定合成“酚-脲-醛”发泡树脂的最佳配方和工艺。具体地，所述酚脲醛发泡树脂的制备方法如下:在氢氧化钡作为催化剂的条件下，将苯酚和脲素同时加入反应釜内，在一定的温度下反应一定的时间；然后将多聚甲醛分成三等分，分3次加入到反应釜内，每次间隔半小时。实验方法:采用一次合成法，即将苯酚、脲素、多聚甲醛作为反应单体，在分子水平进行共缩聚反应，通过控制不同的物料配比，催化剂用量、反应温度和时间，制备不同性能的苯酚-脲素-甲醛共缩聚树脂。其中，苯酚和脲素在反应开始时一次性加入，多聚甲醛分次加入。发泡树脂粘度的测定:用烧杯取约200g树脂，冷却至室温25 °C，将旋转粘度的探针插入树脂液面下，使刻度线与液面齐平，待指针稳定后读数，并记录相关数据(粘度单位为 mPa.s) ο树脂固含量的测定:采用称量法测定树脂的固含量。树脂中游离酚含量测定:采用溴化法测定树脂中游离酚的含量。树脂中游离醛含量测定:采用盐酸羟胺法测定树脂中游离醛的含量。树脂结构及羟甲基指数测定:采用NIC0LET380型傅立叶变换红外光谱仪对苯酚-脲素-甲醛树脂进行红外光谱测定。按照CH2OH Index=Al / AO来计算树脂的羟甲基指数，式中CH2OH Index，树脂的羟甲基指数;A1:在1025cm_l处产生的吸光度；A0:在1608cm-l处产生的吸光度。表1实验正交表本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种酚脲醛发泡树脂，其特征在于，其原料包括苯酚、脲素、多聚甲醛，三者的摩尔比为苯酚∶脲素∶多聚甲醛=1∶0.5∶3。
【技术特征摘要】
1.一种酚脲醛发泡树脂，其特征在于，其原料包括苯酚、脲素、多聚甲醛，三者的摩尔比为苯酚:脲素:多聚甲醛=1: 0.5: 3。2.一种制备权利要求1所述酚脲醛发泡树脂的方法，其特征在，包括以下步骤: (1)、在氢氧化钡作为催化剂的条件下，将摩尔比为苯酚:脲素为1: 0.5的苯酚和脲素同时加入反应釜内，控制反应温度在75°C，反应时间为3小时，其中，氢氧化钡的摩尔量为苯酚摩尔量的0.05倍； (2)、将多聚甲醛分成三等分，分3次加入反应液内，每次间隔半小时，其中，多聚甲醛的摩尔量为苯酚的3倍。3.一种复合泡沫，其特征在于，其原料包括酚脲醛发泡树脂、固化剂、表面活性剂、发泡剂、增韧剂、增强剂；所述固化剂的量为酚脲醛发泡树脂质量的10-15%，所述表面活性剂的用量为酚脲醛发泡树脂质量的3-10%，所述发泡剂的用量为酚脲醛发泡树脂质量的5-12%,所述增韧剂的量为酚脲醛发泡树脂质量的1-5%，所述增强剂的量为酚脲醛发泡树脂质量的1_7%。4.根据权利要求3所述的复合泡沫，...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡相明，赵艳云，程卫民，
申请(专利权)人：胡相明，
类型：发明
国别省市：山东;37
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