技术领域
[0001] 本申请涉及喷浆材料领域,尤其涉及一种喷浆料及制备方法。
相关背景技术
[0002] 喷浆堵漏是解决煤柱受压致裂产生漏风问题的常用手段。但是,现有的喷浆料存在诸多弊端,例如,无机发泡喷浆材料的附壁性差、喷浆薄、凝固时间长,当再次受到压力扰动易发生开裂、脱落,造成封堵效果差,再例如,有机发泡树脂喷浆材料的价格昂贵,反应过程中会产生高温易点燃煤体,造成生产隐患。
具体实施方式
[0027] 本申请提供一种喷浆料,包括A组分和B组分,其中,A组分包括以下重量份的原料:微胶囊高分子材料0.1‑0.5份份,膜助剂1‑5份,增塑剂1‑5份,防水剂1‑4份,耐候剂0.5‑2.5份,碳酸盐10‑20份,硅酸盐5‑10份,硅灰5‑10份,
[0028] B组分包括以下重量份的原料:无机分散剂0.1‑0.5份,有机分散剂0.1‑0.5份,膜助剂1‑5份,增塑剂1‑5份,防水剂1‑4份,耐候剂0.5‑2.5份,消泡剂0.1‑0.5份,反应修复剂0.5‑3份。
[0029] 微胶囊高分子材料作为自愈合喷浆材料体系中的主要基体物质,决定着自愈合喷浆材料的基本物理力学性能。本实例中,微胶囊高分子材料的化学式为:
[0030]
[0031] 膜助剂能够促进高分子化合物塑性流动和弹性变形,改善聚结性能,本实例中,膜助剂采用乙二醇单丁醚。
[0032] 增塑剂能够增加聚合物的塑性,本实例中,增塑剂采用邻苯二甲酸二辛酯,[0033] 防水剂的表面经过改性处理,因此,防水剂可分散在水中形成稳定的分散体,加入涂料中能在涂料成膜表面形成一种特殊抗水结构,本实例中,防水剂采用SI‑301,[0034] 耐候剂能够消除产生的自由基,促使氢过氧化物的分解,阻止链式反应的进行,本实例中,耐候剂采用412S。
[0035] 分散剂能够提高和改善固体或液体物料分散性能,本实例中,分散剂采用无机分散剂六偏磷酸钠和有机分散剂1030复配使用。
[0036] 消泡剂能巩固降低水、溶液、悬浮液等的表面张力,防止泡沫形成,本实例中,消泡剂采用NX。
[0037] 反应修复剂能够在线型的分子之间产生化学键,使线型分子相互连在一起,形成网状结构,这样提高高分子材料的强度和弹性,本实例中,反应修复剂采用PADI。
[0038] 碳酸盐能够增强对基层表面的沉积性和渗透性,本实例中,碳酸盐采用Ca‑800,[0039] 硅酸盐能够改进涂料的沉淀性、涂膜的机械力以及再涂覆性,本实例中,硅酸盐采用Si‑400,。
[0040] 硅灰能够增强涂料的扩张能力,减少裂纹,增强抗腐能力,本实例中,硅灰采用S‑1250,。
[0041] 纤维素作为增稠剂、保护剂使用,纤维素具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性,用作增稠剂、保护剂、粘合剂、稳定剂以及制备乳剂、冻胶、软膏、洗剂、清眼剂、栓剂和片剂的添加剂,亦用作亲水凝胶、骨架材料、制备骨架型缓释制剂,还可用作稳定剂等作用。本实例中,纤维素采用H250,添加量0.2%‑0.8%左右。
[0042] 本申请还提供一种喷浆料制备方法,具体包括以下步骤。
[0043] 步骤S100,制备A组分,其中,A组分制备过程具体包括:
[0044] 步骤S110,按比例称量适量的水加入搅拌桶中,转速600‑900r/min,依次加入无机分散剂、有机分散剂,分散搅拌均匀后加入纤维素,待纤维素软化、溶解后,将转速提高至900‑1300r/min待纤维素完全分散均匀,制得初级浆料;
[0045] 步骤S120,2000‑2300r/min转速条件下,向初级浆料中依次加入膜助剂、增塑剂、防水剂、耐候剂、碳酸盐、硅酸盐以及硅灰,待所有物料分散均匀,制得二级浆料;
[0046] 步骤S130,900‑1100r/min转速条件下,缓慢加入微胶囊高分子材料、聚合物乳液以及消泡剂,待所有物料分散均匀,制得A组分。
[0047] 步骤S200,制备B组分其中,B组分制备过程具体包括:
[0048] 步骤S210,按比例称量适量的水,加入搅拌桶中,转速调为600‑900r/min,依次加入无机分散剂、有机分散剂,分散搅拌均匀后加入纤维素,进行低速分散,待纤维素软化溶解后,将转速提高至900‑1300r/min,待所有物料分散均匀,制得初级浆料;
[0049] 步骤S220,在900‑1100r/min转速条件下,向初级浆料中依次加入膜助剂、增塑剂、防水剂、耐候剂、消泡剂和反应修复剂,待所有物料分散均匀,制得B组份。
[0050] 步骤S300,将组分A与B组分均匀混合,得到喷浆料。
[0051] 为便于本领域技术人员更好的理解本申请的喷浆料制备方法,以下将通过一实例进行具体说明。
[0052] 步骤S100,制备A组分,其中,A组分制备过程具体包括:
[0053] 步骤S110,按比例称量适量的水加入搅拌桶中,开动砂磨、分散、搅拌多用机,转速700r/min,依次加入无机分散剂、有机分散剂,分散搅拌均匀,加入纤维素进行低速分散,待纤维素软化、溶解后,将转速提高到1200r/min继续进行分散;保持此速度30min后,纤维素完全分散均匀,制得初级浆料;
[0054] 步骤S120,2200r/min转速条件下,向初级浆料中依次加入膜助剂、增塑剂、防水剂、耐候剂、碳酸盐、硅酸盐以及硅灰等填料,同时将沾贴在搅拌桶壁面的物料,用清水冲洗入搅拌桶中,保持此速度30min后,待所有物料分散均匀,制得二级浆料;
[0055] 步骤S130,1000r/min转速条件下,缓慢加入微胶囊高分子材料、聚合物乳液以及消泡剂等助剂,保持此速度30min,观察搅拌桶中物料粘稠度,可以根据情况添加清水,保持物料粘稠度合适,所有物料分散均匀,制得A组分。
[0056] 步骤S200,制备B组分其中,B组分制备过程具体包括:
[0057] 步骤S210,按比例称量适量的水,加入搅拌桶中,转速调为700r/min,依次加入无机分散剂、有机分散剂,分散搅拌均匀后加入纤维素,进行低速分散,待纤维素软化溶解后,停止分散,并将分散转头上的物料清理重新混入,继续并将转速提高1200r/min进行分散。保持此速度30min后,纤维素完全分散均匀,制得初级浆料;
[0058] 步骤S220,在1000r/min转速条件下,向初级浆料中依次加入膜助剂、增塑剂、防水剂、耐候剂、消泡剂和反应修复剂,待所有物料分散均匀,制得B组份。
[0059] 步骤S300,将组分A与B组分均匀混合,得到喷浆料。
[0060] 微胶囊高分子材料作为自愈合喷浆材料体系中的主要基体物质,决定着自愈合喷浆材料的基本物理力学性能。本申请中,微胶囊高分子材料的制备过程包括:在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管四口瓶,加入适量PER(季戊四醇)和DMSO(二甲基亚砜),搅拌升温至30‑50℃;待PER完全溶解后加入TDI(2,4‑甲苯二异氰酸酯)和1,4‑二氧六环,搅拌15~25分钟,分别加入APP(聚磷酸铵)、1,4‑二氧六环、OP‑10(烷基酚聚氧乙烯(10)醚)和DBTL(二月桂酸二丁基锡);然后加入一定量的PEG,升温到75‑95℃,反应1.5‑3小时后冷却到室温,经过滤、水洗、干燥后得到得微胶囊高分子材料。
[0061] 为便于本领域技术人员更好的理解微胶囊高分子材料的制备过程,以下将通过一实例进行具体说明。
[0062] 本实例中,微胶囊高分子材料的制备过程包括:在500ml四口瓶中加入适量PER和40mlDMSO,搅拌升温至40℃,其中,四口瓶内装有温度计、搅拌器和回流冷凝管,四口瓶的尾端与装有无水氯化钙的干燥管相连;待PER完全溶解后加入7.28gTDI和40ml1,4‑二氧六环;
在40℃温度条件下搅拌15~25分钟,分别加入100gAPP、200ml1,4‑二氧六环、0.5gOP‑10和
0.24gDBTL,然后加入一定量的PEG,升温到85℃,反应2小时后冷却到室温,经过滤、水洗、干燥后得到得微胶囊高分子材料。
[0063] 上述微胶囊高分子材料的制备过程中,涉及的化学反应为:
[0064]
[0065] 聚合物乳液的制备过程包括乳胶粒的形成,乳胶粒的成长以及聚合反应三个阶段。本申请中,聚合物乳液的制备过程具体包括:引发剂在水中分解生成自由基,随之进入乳化剂形成的胶束中与单体分子结合构成单体自由基;单体自由基和单体分子结合形成链自由基,形成既具有低分子聚合物又具有单体的乳胶粒;乳胶粒的直径随着链自由基的不停增长而逐渐变大,链自由基通过双基歧化或双基结合的方式形成直径为5‑200nm的聚合物乳胶粒,制得聚合物乳液。
[0066] 为制备高性能和低成本的喷浆材料,通过SEM、万能拉伸试验机、数显式砼渗透仪等手段研究喷浆材料的各个物理力学性能。图1为本申请喷浆料的扫描电镜表面图,如图1所示,本申请制备的喷浆料的涂膜切面比较光滑无微小气泡,且没有出现明显的涂层分离现象,表明浆料中的两个组分混合均匀,形成了氨基甲酸酯键、脲键等化学键,各个化学键相互作用结构致密,具有较强的拉伸强度和粘结强度。
[0067] 为进一步说明采用本申请喷浆料具有优异的性能,以下将通过试验数据进行具体说明,表1为本申请喷浆料的各项性能的测试数据。
[0068] 表1本申请喷浆料的各项性能的测试数据。
[0069]
[0070] 试验结果分析:
[0071] 根据表1中的试验数据可知,本申请的喷浆料具有良好的喷射流动性、抗流挂性,拉伸性能(4.1MPa)、抗渗透(0.65MPa)、阻燃性能(氧指数30)、粘结强度(2.6MPa)以及不透水性(0.3MPa,30min无渗水)。
[0072] 综上,本申请的喷浆料兼有弹性和韧性、耐候性、高阻燃、高强度、流动性、抗流挂性、抗裂、抗渗性、不透水性、高弹性模量、高断裂伸长率,且本申请的喷浆料具备较好的抗压强度,过载后受压不开裂,保持了材料的密闭性,对受压破碎物体起到良好的保护作用。
[0073] 本申请提供了一种喷浆料及制备方法,喷浆料包括A组分和B组分,其中,A组分包括配比优化的微胶囊高分子材料、膜助剂、增塑剂、防水剂、耐候剂、碳酸盐、硅酸盐以及硅灰,并各组分的与用量,B组分包括配比优化的无机分散剂、有机分散剂、膜助剂、增塑剂、防水剂、耐候剂、消泡剂以及反应修复剂,制备的喷浆料的附着力、拉伸强度和断裂伸长率等性能均达到行业指标。
[0074] 以上所述为本申请最佳实施方式的举例,其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本申请的保护范围以权利要求的内容为准,任何基于本申请的技术启示而进行的等效变换,也在本申请的保护范围之内。