一种无机喷涂砂浆及其制备方法、应用和粘结剂与流程

本发明涉及建筑材料
技术领域：
，具体为一种无机喷涂砂浆及其制备方法、应用和粘结剂。
背景技术：
：煤炭是我国的主要能源，煤矿井下巷道是采煤和运煤的必经之道。随着煤矿的开采，矿井的安全事故不断增加，巷道内岩石掉落、局部塌方、巷道透水和瓦斯泄露等事故严重威胁着井下工人的生命安全，不利于煤炭的安全高效开采。为有效解决这一问题，减少事故的发生，必须对巷道进行安全防护，一般采用水泥砂浆或混凝土对巷道表面进行喷涂处理。当前的喷涂砂浆存在粘结性差、固化时间长的问题。在喷涂过程中，砂浆流挂性差，喷涂表面不均匀，且材料固化后，由于粘结性问题，喷浆材料容易开裂脱落，继而造成严重的矿井事故。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种无机喷涂砂浆及其制备方法、应用和粘结剂，解决了传统无机材料与巷道煤岩体间粘结性问题，可与巷道表面煤岩体形成统一的整体，有效解决了喷浆材料开裂脱落问题，保障了煤炭的安全高效开采。本发明是通过以下技术方案来实现：一种粘结剂，该粘结剂的原料按质量份数计，以如下步骤得到：步骤1，将30～50份的异佛尔酮二异氰酸酯、10～30份的聚醚多元醇330n和0.5～1份二月硅酸二丁基锡混合均匀，在60～80℃下反应0.5～2h，得到反应液a；步骤2，向反应液a中加入10～30份的甲基丙烯酸羟乙酯，在60～80℃下保温0.5～2h，得到反应液b；步骤3，向反应液b中加入40～80份的甲基丙烯酸甲酯和0.5～1份的过氧化苯甲酰，在60～80℃下反应3～5h，得到所述的粘结剂。一种无机喷涂砂浆，该砂浆的组分按质量份数计，包括水泥100份、沙子50～200份、促凝剂1～5份、增稠剂5～10份、减水剂1～3份、水40～80份、粘结剂5～20份。进一步，所述的减水剂为萘系减水剂。进一步，所述的促凝剂为碳酸钠、碳酸锂、氯化钠、氯化钙和氟铝酸钙中的一种或多种。进一步，所述的增稠剂为粉状羟甲基纤维素和粉状聚乙烯醇中的一种或两种。一种无机喷涂砂浆的制备方法，将100份的水泥、50～200份的沙子、1～5份的促凝剂、1～3份的减水剂、5～10份的增稠剂、40～80份的水和5～20份粘结剂混合均匀，得到无机喷涂砂浆。进一步，所述的减水剂为萘系减水剂；所述的促凝剂为碳酸钠、碳酸锂、氯化钠、氯化钙和氟铝酸钙中的一种或多种。进一步，所述的增稠剂为粉状羟甲基纤维素和粉状聚乙烯醇中的一种或两种。一种由上述任意一项所述的无机喷涂砂浆的制备方法得到的无机喷涂砂浆。无机喷涂砂浆在煤矿井下的应用，将无机喷涂砂浆在煤矿井下对巷道表面进行喷涂，喷涂距离为1～2m，喷涂厚度为2～10mm。与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：本发明一种粘结剂，首先聚醚多元醇330n的羟基和异佛尔酮二异氰酸酯的部分异氰酸根在二月硅酸二丁基锡的催化下进行加成反应，得到一种含有异氰酸根的聚氨酯，甲基丙烯酸羟乙酯中的羟基与异佛尔酮二异氰酸酯中剩余的异氰酸根进行加成反应，得到含有碳碳双键的聚氨酯，最后甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰的引发下发生自由基聚合，同时与聚氨酯上的双键发生加成反应，得到粘结剂。由于该粘结剂结合了聚氨酯和丙烯酸树脂的强极性，可与混凝土中的部分离子发生键合，从而可为之后制备的喷涂砂浆提供高粘结性能，使该喷涂砂浆均匀喷涂在巷道表面，从而解决喷浆材料开裂脱落的问题。本发明一种无机喷涂砂浆，将新合成的粘结剂作为核心原料，然后搭配水泥、沙子、减水剂、促凝剂、增稠剂和水，它们在一定的配比下混合均匀可得到无机喷涂砂浆，由于该粘结剂结合了聚氨酯和丙烯酸树脂的强极性，可与形成的混凝土中的部分离子发生键合，从而构成一个整体，从而为喷涂砂浆提供高粘结性能，可均匀喷涂在巷道表面，解决喷浆材料开裂脱落问题；同时在促凝剂的作用下进一步使砂浆的硬化时间变短，进而在一定范围内可调。本发明一种无机喷涂砂浆的制备方法，首先合成了一种水溶性聚合物作为粘结剂，即首先聚醚多元醇330n的羟基和异佛尔酮二异氰酸酯的部分异氰酸根在二月硅酸二丁基锡的催化下进行加成反应，得到一种含有异氰酸根的聚氨酯，甲基丙烯酸羟乙酯中的羟基与异佛尔酮二异氰酸酯中剩余的异氰酸根进行加成反应，得到含有碳碳双键的聚氨酯，最后甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰的引发下发生自由基聚合，同时与聚氨酯上的双键发生加成反应，得到粘结剂，之后将水泥、沙子、粘结剂、减水剂、促凝剂、增稠剂和水搅拌均匀，得到无机喷涂砂浆，由于粘结剂结合了聚氨酯和丙烯酸树脂的强极性，为喷涂砂浆提供高粘结性能，解决喷浆材料开裂脱落问题，同时在促凝剂的作用下进一步使砂浆的硬化时间变短。本发明的喷涂砂浆具有高粘结、固化时间可调的特点；喷涂砂浆可均匀喷涂在巷道表面，固化后喷浆材料不发生开裂脱落，是一种煤矿安全功能性材料，有利于煤矿井下的安全生产。附图说明图1为本发明实施例1得到的砂浆在煤矿井下巷道喷涂后的整体图。图2为图1的局部放大图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。本发明一种高粘结无机煤矿井下巷道用喷涂砂浆，由下述质量份数的原料制备而成：水泥100份，沙子50～200份，粘结剂5～20份，萘系减水剂1～3份，促凝剂1～5份，增稠剂5～10份，水40～80份。粘结剂由下述质量份数的原料制备而成：异佛尔酮二异氰酸酯30～50份，甲基丙烯酸羟乙酯10～30份，聚醚多元醇330n10～30份，甲基丙烯酸甲酯40～80份，过氧化苯甲酰0.5-1份，二月硅酸二丁基锡0.5～1份。促凝剂为碳酸钠、碳酸锂、氯化钠、氯化钙和氟铝酸钙中的一种或多种；增稠剂为粉状羟甲基纤维素和粉状聚乙烯醇中的一种或两种。相应地，本发明的高粘结无机矿用喷涂砂浆为原料混合搅拌制备而成，粘结剂的制备方法如下：1)将30～50份的异佛尔酮二异氰酸酯、10～30份的聚醚多元醇330n和0.5～1份二月硅酸二丁基锡加入反应釜中，搅拌均匀，升温至60～80℃后，反应0.5～2h，聚醚多元醇330n的羟基和异佛尔酮二异氰酸酯的部分异氰酸根在二月硅酸二丁基锡的催化下进行加成反应，得到一种含有异氰酸根的聚氨酯；2)反应结束后，继续向反应釜中加入10～30份的甲基丙烯酸羟乙酯，保温0.5～2h，甲基丙烯酸羟乙酯中的羟基与异佛尔酮二异氰酸酯中剩余的异氰酸根进行加成反应，得到含有碳碳双键的聚氨酯；3)向反应釜中加入40～80份的甲基丙烯酸甲酯和0.5～1份的过氧化苯甲酰，保温持续反应3～5h，甲基丙烯酸甲酯在过氧化苯甲酰的引发下发生自由基聚合，同时与聚氨酯上的双键发生加成反应，得到丙烯酸封端的聚氨酯，降温出料得到固体状的粘结剂。本发明的喷涂砂浆的制备方法为：在料罐中加入100份的水泥、50～200份的沙子、5～20份的粘结剂、1～3份的萘系减水剂、1～5份的促凝剂、5～10份的增稠剂和40～80份的水，搅拌均匀，得到无机喷涂砂浆，粘结剂具有很大的极性，可与混凝土中的部分离子发生键合，从而构成一个整体。然后在煤矿井下对巷道表面进行喷涂，喷涂距离为1～2m，喷涂厚度为2～10mm，喷涂距离一般根据井下空间和喷涂设备工作压力确定即可。实施例1将40份的异佛尔酮二异氰酸酯、20份的聚醚多元醇330n和0.5份二月硅酸二丁基锡加入反应釜中，搅拌均匀，升温至75℃后，反应1h。反应结束后，继续向反应釜中加入20份的甲基丙烯酸羟乙酯，保温2h后。向反应釜中加入70份的甲基丙烯酸甲酯和0.5份的过氧化苯甲酰，保温持续反应4h。降温出料得到粘结剂。然后，利用上述产物粘结剂制备粘结性无机喷涂砂浆：在料罐中加入100份的水泥、200份的沙子、15份的粘结剂、2份的萘系减水剂、3份的碳酸锂、5份的粉状羟甲基纤维素和50份的水，搅拌混合30min，得到无机喷涂砂浆。在煤矿井下对巷道表面进行喷涂，喷涂距离为1m，喷涂厚度为5mm。无机喷涂砂浆喷涂到煤矿井下巷道的情况如图1和图2所示，可以解决喷浆材料开裂脱落的问题,可均匀喷涂在巷道表面。实施例2将30份的异佛尔酮二异氰酸酯、10份的聚醚多元醇330n和0.5份二月硅酸二丁基锡加入反应釜中，搅拌均匀，升温至60℃后，反应1h。反应结束后，继续向反应釜中加入15份的甲基丙烯酸羟乙酯，保温2h后。向反应釜中加入50份的甲基丙烯酸甲酯和1份的过氧化苯甲酰，保温持续反应4h。降温出料得到粘结剂。然后，利用上述产物粘结剂制备粘结性无机喷涂砂浆：在料罐中加入100份的水泥、100份的沙子、10份的粘结剂、2份的萘系减水剂、2份的碳酸钠、5份的粉状聚乙烯醇和40份的水，搅拌混合30min，得到无机喷涂砂浆，在煤矿井下对巷道表面进行喷涂，喷涂距离为2m，喷涂厚度为10mm。实施例3将50份的异佛尔酮二异氰酸酯、20份的聚醚多元醇330n和0.5份二月硅酸二丁基锡加入反应釜中，搅拌均匀，升温至80℃后，反应1h。反应结束后，继续向反应釜中加入30份的甲基丙烯酸羟乙酯，保温2h后。向反应釜中加入70份的甲基丙烯酸甲酯和0.5份的过氧化苯甲酰，保温持续反应4h。降温出料得到粘结剂。然后，利用上述产物粘结剂制备粘结性无机喷涂砂浆：在料罐中加入100份的水泥、200份的沙子、20份的粘结剂、2份的萘系减水剂、3份的碳酸钠、5份的粉状羟甲基纤维素和60份的水，搅拌混合30min，得到无机喷涂砂浆，在煤矿井下对巷道表面进行喷涂，喷涂距离为1.5m，喷涂厚度为2mm。实施例4将50份的异佛尔酮二异氰酸酯、30份的聚醚多元醇330n和1份二月硅酸二丁基锡加入反应釜中，搅拌均匀，升温至80℃后，反应0.5h。反应结束后，继续向反应釜中加入30份的甲基丙烯酸羟乙酯，保温0.5h后。向反应釜中加入40份的甲基丙烯酸甲酯和0.5份的过氧化苯甲酰，保温持续反应3h。降温出料得到粘结剂。然后，利用上述产物粘结剂制备粘结性无机喷涂砂浆：在料罐中加入50份的水泥、200份的沙子、5份的粘结剂、1份的萘系减水剂、5份的氯化钠、10份的粉状羟甲基纤维素和80份的水，搅拌混合30min，得到无机喷涂砂浆，在煤矿井下对巷道表面进行喷涂，喷涂距离为1.5m，喷涂厚度为8mm。实施例5将50份的异佛尔酮二异氰酸酯、20份的聚醚多元醇330n和0.5份二月硅酸二丁基锡加入反应釜中，搅拌均匀，升温至80℃后，反应2h。反应结束后，继续向反应釜中加入30份的甲基丙烯酸羟乙酯，保温1h后。向反应釜中加入70份的甲基丙烯酸甲酯和0.5份的过氧化苯甲酰，保温持续反应5h。降温出料得到粘结剂。然后，利用上述产物粘结剂制备粘结性无机喷涂砂浆：在料罐中加入100份的水泥、150份的沙子、10份的粘结剂、3份的萘系减水剂、1份的氯化钙、8份的粉状羟甲基纤维素和70份的水，搅拌混合30min，得到无机喷涂砂浆，在煤矿井下对巷道表面进行喷涂，喷涂距离为1.5m，喷涂厚度为2mm。实施例6将50份的异佛尔酮二异氰酸酯、20份的聚醚多元醇330n和0.5份二月硅酸二丁基锡加入反应釜中，搅拌均匀，升温至80℃后，反应1h。反应结束后，继续向反应釜中加入30份的甲基丙烯酸羟乙酯，保温2h后。向反应釜中加入70份的甲基丙烯酸甲酯和0.5份的过氧化苯甲酰，保温持续反应4h。降温出料得到粘结剂。然后，利用上述产物粘结剂制备粘结性无机喷涂砂浆：在料罐中加入100份的水泥、200份的沙子、20份的粘结剂、2份的萘系减水剂、4份的氟铝酸钙、5份的粉状羟甲基纤维素和60份的水，搅拌混合30min，得到无机喷涂砂浆，在煤矿井下对巷道表面进行喷涂，喷涂距离为1.5m，喷涂厚度为2mm。按照gbt1346/t2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法、gb/t17671-1999水泥胶砂强度试验、gb/t16777-2008建筑防水涂料试验方法中的测试标准测试上述的实施例中材料的性能，性能指标如表1所列。表1序号初凝时间/min终凝时间/h28d抗压强度/mpa粘结强度/mpa实施例1222.5423.4实施例2364452.7实施例3323.5384.2实施例4353.5432.6实施例5343.5423.1实施例6263394.0以上内容是结合具体的优选实施方法对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。当前第1页1 2 3 

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