【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚氨酯，具体涉及一种煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料及其制备方法。
技术介绍
1、瓦斯突出事故是指随着煤矿开采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤层中形成了在地应力作用下，瓦斯释放的引力作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害所导致的事故。
2、壁面封堵作为防治瓦斯灾害的一主要措施引起了很多学者的深入研究，使用瓦斯封堵材料喷涂于煤矿巷道壁面，采用“封堵”的方式将巷道表面瓦斯渗漏通道堵住，并结合煤矿壁面内瓦斯抽采工艺，不仅可以有效防止巷道内瓦斯气体涌出，确保煤矿井下开采工作安全高效进行，同时又可提升煤层中的瓦斯气体浓度以利于抽采利用，从而使煤矿产能大幅提升。
3、中国专利技术专利cn104909636b记载有“包括快凝膨胀材料、内含愈合剂的微胶囊、催化剂组成。其中，快凝膨胀材料包括水泥熟料、粉煤灰、钢渣、石粉、盐泥、电石渣、膨胀剂、减水剂、沙子中的几种，微胶囊由壁材(高分子树脂)和芯材(愈合剂)构成；微胶囊的壁材为脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺脲醛树脂和聚氨酯中至少一种，愈合剂为聚氨酯预聚体、异氰酸酯、酚醛树脂、环氧树脂、苯乙烯、丙烯酸酯类、双环戊二烯(dcpd)等含有双键的烯烃中至少一种，催化剂为grubbs催化剂、二月桂酸二丁基锡和胺类中的至少一种，具有自动检测、自动愈合，适度膨胀，快速凝结，输送性好，固结性强，绿色环保，价格低廉的优点，上述专利虽然能够实现封堵效果，但是其缺少优异的阻燃和防燃烧人体中毒的功能，并且也缺少防电等效果，应用在煤矿中，安全性不佳。>
4、中国专利技术专利cn103388486b记载有“由2％-6％聚乙烯醇和1％-5％磷酸、1％-5％尿素在水溶剂中反应聚合后加入4％-10％白乳胶和2％-6％的三聚氰胺继续反应，再加入15％-25％的无机骨料充分搅拌混合最终得到产品。所述的无机骨料由滑石粉、高岭土、云母粉中的一种或几种的任意组合。材料附壁性强，可以方便的喷涂于煤体及隔风带表面；阻燃阻化性能好，形成的膨胀炭化层厚于原始的未碳化的厚度，且燃烧时仅仅在与火焰直接接触的地方发生炭化，火焰不会发生延伸。施工性能好，可以应用喷涂类设备进行喷涂应用，所提供的堵漏风材料，虽然具有阻燃功能，但是其仅仅依靠聚乙烯醇和多聚磷酸铵原料的自身特性进行阻燃，并且未对所使用的无机骨料进行改性，使得所提供的堵漏风材料，防阻燃效果不佳，同时，缺少优异的拉伸强度和防电等效果。
5、综上所述，研发一种阻燃性煤矿喷涂堵漏风材料，是封堵材料
中急需解决的关键问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提出一种煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料及其制备方法，通过加入制得的褶皱氧化石墨烯包覆uio-66-nh2/改性多壁碳纳米管，能明显提高制得的煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料的力学性能和强度，还明显提高了材料的阻燃性能如氧指数，还能一定程度改善了发泡倍数，制备方法简单，能明显改善阻燃和力学性能，具有广阔的应用前景。
2、本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术提供一种煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料的制备方法，将多壁碳纳米管预处理后，偶联植酸和硅烷偶联剂，与uio-66-nh2反应，表面包覆氧化石墨烯层，与聚醚多元醇、催化剂、抗静电剂混合加入水中，加入发泡剂和硅油，加热搅拌混合，转入模具中，加入二异氰酸酯，待发泡完成且材料的温度降低至室温后，干燥，加热熟化，制得煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料。
4、作为本专利技术的进一步改进，包括以下步骤：
5、s1.将多壁碳纳米管加入硝酸中，加热回流搅拌反应，离心，洗涤，干燥，制得预处理的多壁碳纳米管；
6、s2.将预处理的多壁碳纳米管加入水中，加入植酸和磷酸二氢钠，水热反应，离心，洗涤，固体干燥，加入乙醇中，加入复合硅烷偶联剂，加热搅拌反应，离心，洗涤，干燥，制得改性多壁碳纳米管；
7、s3.将四氯化锆和2-氨基对苯二甲酸溶于n,n-二甲基甲酰胺中，制得前驱体溶液，加入改性多壁碳纳米管，加热搅拌反应，离心，洗涤，干燥，制得uio-66-nh2/改性多壁碳纳米管；
8、s4.将uio-66-nh2/改性多壁碳纳米管加入氧化石墨烯水分散液中，喷雾干燥，制得褶皱氧化石墨烯包覆uio-66-nh2/改性多壁碳纳米管；
9、s5.将聚醚多元醇、褶皱氧化石墨烯包覆uio-66-nh2/改性多壁碳纳米管、催化剂、抗静电剂混合加入水中，加入发泡剂和硅油，加热搅拌混合，转入模具中，加入二异氰酸酯，待发泡完成且材料的温度降低至室温后，干燥，加热熟化，制得煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料。
10、作为本专利技术的进一步改进，步骤s1中所述硝酸的浓度为2-3mol/l，所述加热回流搅拌反应的时间为4-6h。
11、作为本专利技术的进一步改进，步骤s2中所述预处理的多壁碳纳米管、植酸、磷酸二氢钠和复合硅烷偶联剂的质量比为10:3-4:1-2:4-5，所述水热反应的温度为140-150℃，时间为2-4h，所述复合硅烷偶联剂选自kh550、kh560、kh570、kh580、kh590、kh602、kh792中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为35-45℃，时间为2-4h。
12、作为本专利技术的进一步改进，所述复合硅烷偶联剂为kh560、kh792的混合物，质量比为3-5:2-4。
13、作为本专利技术的进一步改进，步骤s3中所述四氯化锆、2-氨基对苯二甲酸、改性多壁碳纳米管的质量比为4：2-3：5-7，所述加热搅拌反应的温度为120-130℃，时间为20-24h。
14、作为本专利技术的进一步改进，步骤s4中所述uio-66-nh2/改性多壁碳纳米管和氧化石墨烯水分散液的固液比为1:3-5g/ml，所述氧化石墨烯水分散液的浓度为0.1-0.5mg/ml。
15、作为本专利技术的进一步改进，步骤s5中所述聚醚多元醇、褶皱氧化石墨烯包覆uio-66-nh2/改性多壁碳纳米管、催化剂、抗静电剂、发泡剂、硅油和二异氰酸酯的质量比为10：2-3：0.01-0.015：0.2-0.5：1.5-2：1-2：9-11，所述加热搅拌混合的温度为50-60℃，所述加热熟化的温度为110-130℃，时间为3-5h。
16、作为本专利技术的进一步改进，所述聚醚多元醇选自双酚a双乙醇醚、聚三亚甲基醚二醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、聚氧化丙烯二醇中的至少一种，所述催化剂为雷尼镍催化剂，所述发泡剂为正己烷，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯、萘1,5-二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯中的至少一种，所述抗静电剂为炭黑。
17、本专利技术进一步保护一种上述的制备方法制得的煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料。
18、本专利技术具有如下有益效果：
19、本专利技术通过加入制得的褶皱氧化石墨烯包覆uio-66-nh2/改性多壁碳纳米管，能明显提高制得的煤矿喷涂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，将多壁碳纳米管预处理后，偶联植酸和硅烷偶联剂，与UiO-66-NH2反应，表面包覆氧化石墨烯层，与聚醚多元醇、催化剂、抗静电剂混合加入水中，加入发泡剂和硅油，加热搅拌混合，转入模具中，加入二异氰酸酯，待发泡完成且材料的温度降低至室温后，干燥，加热熟化，制得煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述硝酸的浓度为2-3mol/L，所述加热回流搅拌反应的时间为4-6h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述预处理的多壁碳纳米管、植酸、磷酸二氢钠和复合硅烷偶联剂的质量比为10:3-4:1-2:4-5，所述水热反应的温度为140-150℃，时间为2-4h，所述复合硅烷偶联剂选自KH550、KH560、KH570、KH580、KH590、KH602、KH792中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为35-45℃，时间为2-4h。
5.根据权利要求4所述的制备
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述四氯化锆、2-氨基对苯二甲酸、改性多壁碳纳米管的质量比为4：2-3：5-7，所述加热搅拌反应的温度为120-130℃，时间为20-24h。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述UiO-66-NH2/改性多壁碳纳米管和氧化石墨烯水分散液的固液比为1:3-5g/mL，所述氧化石墨烯水分散液的浓度为0.1-0.5mg/mL。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S5中所述聚醚多元醇、褶皱氧化石墨烯包覆UiO-66-NH2/改性多壁碳纳米管、催化剂、抗静电剂、发泡剂、硅油和二异氰酸酯的质量比为10：2-3：0.01-0.015：0.2-0.5：1.5-2：1-2：9-11，所述加热搅拌混合的温度为50-60℃，所述加热熟化的温度为110-130℃，时间为3-5h。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述聚醚多元醇选自双酚A双乙醇醚、聚三亚甲基醚二醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、聚氧化丙烯二醇中的至少一种，所述催化剂为雷尼镍催化剂，所述发泡剂为正己烷，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯、萘1,5-二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯中的至少一种，所述抗静电剂为炭黑。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料。
...【技术特征摘要】
1.一种煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料的制备方法，其特征在于，将多壁碳纳米管预处理后，偶联植酸和硅烷偶联剂，与uio-66-nh2反应，表面包覆氧化石墨烯层，与聚醚多元醇、催化剂、抗静电剂混合加入水中，加入发泡剂和硅油，加热搅拌混合，转入模具中，加入二异氰酸酯，待发泡完成且材料的温度降低至室温后，干燥，加热熟化，制得煤矿喷涂堵漏风用聚氨酯材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中所述硝酸的浓度为2-3mol/l，所述加热回流搅拌反应的时间为4-6h。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中所述预处理的多壁碳纳米管、植酸、磷酸二氢钠和复合硅烷偶联剂的质量比为10:3-4:1-2:4-5，所述水热反应的温度为140-150℃，时间为2-4h，所述复合硅烷偶联剂选自kh550、kh560、kh570、kh580、kh590、kh602、kh792中的至少一种，所述加热搅拌反应的温度为35-45℃，时间为2-4h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述复合硅烷偶联剂为kh560、kh792的混合物，质量比为3-5:2-4。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中所述四氯化锆、2-氨基对苯二甲酸、改性...
【专利技术属性】
技术研发人员：李亚辉，唐潮，郝桂，秦士岭，时虎，冯德龙，赵莹，
申请(专利权)人：内蒙古京润矿安科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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