一种矿用柔性喷涂密闭材料、制备方法及应用

技术领域

本发明涉及柔性喷涂材料技术领域，具体涉及一种矿用柔性喷涂密闭材料、制备方法及应用。

背景技术

随着矿井采掘作业的推进，在采掘过程中形成新的巷道和密闭等工程。为防止巷道在掘进作业过程中巷道顶板小的块状物体从顶板掉下，一般采用水泥、砂浆混合进行巷道喷浆，防止顶板物体掉落。在采掘结束后，需要施工密闭，在施工密闭的过程中同样也需要对施工搭建起来的密闭墙进行喷浆，喷浆可以防止向巷道内部漏风。目前，现施工技术主要存在以下问题：

1、水泥砂浆喷浆存在一定的刚性。在喷浆施工完成后，巷道表面形成一个整体性，在水泥砂浆干透，如果受到大的外力影响，会出现面积较大的脱离层，一般脱离层的位置在干湿交合处或者是覆喷交合处。而且根据矿井安全工作要求，在进入工作场所先要进行敲帮问顶工作，用钢钎找顶的过程中，钢钎容易将顶部浆皮戳掉。

2、水泥砂浆喷浆存在二次开裂问题。现在井下喷浆采用的混合喷浆方式，即用干水泥、干沙子在喷浆机里面混合，在喷浆机的出料口用水进行混合喷出，在三种液料混合过程中，难免存在不均匀现象，喷出的浆料里有干有湿。在井下潮湿环境中，喷在巷道上的喷浆料中的干水泥吸收潮气或洒水冲尘的影响，会出现二次开裂问题。

3、喷浆存在作业环境差的问题：大多数喷浆巷道在喷浆过程中，采用水泥和沙子在地上先人工干搅拌，在搅拌的过程中水泥的扬尘可以随风飘的很远，产生大量的粉尘。在喷浆口中存在未充分和水搅拌的水泥粉，在喷浆机的风压下，干的水泥粉直接吹出，又一次产生粉尘，对施工的工人身体造成一定的健康影响。

4、喷浆存在运输量大问题：根据现行矿井喷浆要求，要达到一条线即“挂线喷浆”。而巷道在成型过程中并不是相对平整的，有的地方需要加重喷浆厚度，根据喷浆厚度的要求，按照巷道断面15平方来计算，每米巷道大约需要4-5吨的喷浆材料。这样就存在运输量较大的问题。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种矿用柔性喷涂密闭材料、制备方法及应用，该喷涂材料延展性好，具有优良的防风化和防渗功能，对巷道表面动态变形有良好的应变能力，喷涂后不易开裂，解决了混合喷浆不均匀，形成的固结体刚性过大、井下潮湿环境易开裂等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明的一个目的是提供一种矿用柔性喷涂密闭材料，组成包括A组分、B组分和C组分，A组分为粉料，B、C组分为液料，其中，

所述A组分由以下重量百分比的原料组成：白水泥60-80％，硅微粉6-17％，重质碳酸钙8-17％，阻燃剂3-10％，氧化镁0.4-1％；

所述B组分由以下重量百分比的原料组成：聚乙烯醇3-14％，丙三醇6-14％，防腐剂0.05-0.1％，水70-88％；

所述C组分由以下重量百分比的原料组成：硼砂0.1-0.3％，甲酸钙1-14％，水95-97％。

进一步地，所述白水泥选自白度大于60％的硅酸盐水泥、硫酸盐水泥、耐火铝酸盐水泥中的任一一种或两种以上组合。

进一步地，所述阻燃剂选自聚磷酸铵、三聚氰胺、三聚氰胺尿酸盐的任一一种或两种以上组合。

本发明的另一个目的是提供一种矿用柔性喷涂密闭材料的制备方法，包括以下步骤：

A组分：按重量百分配比称取硅酸盐水泥、硅微粉、重质碳酸钙、聚磷酸铵、三聚氰胺和氧化镁，将其搅拌混合均匀后装袋备用；

B组分：按重量百分配比称取聚乙烯醇、丙三醇和防腐剂，在搅拌条件下将聚乙烯醇溶于热水中，再依次加入丙三醇、防腐剂，搅拌均匀后装桶备用；

C组分：按重量百分配比称取硼砂和甲酸钙，将两者溶于水中，装桶备用。

本发明的第三个目的是提供一种矿用柔性喷涂密闭材料在矿用防火中的应用，应用方法为：预先配制好A组分、B组分和C组分；将A组分加入B组分中，通过搅拌1-2min形成均匀混合液D；将混合液D与C组分按照质量比1-2:1分别雾化后混合喷涂到目标物上即可。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本申请提供的喷涂材料延展性好，喷涂材料的拉伸率超过100％，对巷道表面动态变形有良好的应变能力，喷涂后不存在开裂现象。由于硼砂与聚乙烯醇混合后瞬间交联，形成具有封闭作用和粘结性的膜，具有柔软韧性和即时拉伸能力，形成了致密网络结构，对巷道表面动态变形有良好的应变能力，喷涂后不存在开裂现象；

2.本申请提供的喷涂材料阻燃性能优越。硼砂与聚乙烯醇交联过程中，在形成膜的同时释放出部分水，具有降温、灭火作用，提高阻燃剂的阻燃效果；

3.本申请提供的喷涂材料防风化，具有优良的防渗功能，可确保巷道表面长期不风化。水泥作为骨料，在硼砂与聚乙烯醇形成的网络结构中起骨架支撑的作用，在巷道表面形成一个密实的整体性固结体；添加的硅微粉可以提高水泥的早期强度，氧化镁作为水泥固化的促进剂，促使喷涂材料形成的网络骨架结构更稳定；甲酸钙不仅对水泥具有促凝作用，使其短时间固化产生一定的强度，还具有杀菌抑菌能力，防腐性能好；

4.本发明提供的喷涂材料粘附性强，在煤岩体、金属木材等表面高度粘结，附着力较强；

5.本申请提供的喷涂材料使用运输方便，根据实验可知按照巷道断面15平方来计算，每米巷道大约需要75-80公斤的材料，极大地方便了运输，减轻了井下运输压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1提供的一种矿用柔性喷涂密闭材料的拉伸前后状态对比图，其中(A)为拉伸前状态，(B)为拉伸后状态；

图2为本发明实施例1提供的一种矿用柔性喷涂密闭材料的高温火焰烘烤前后状态对比图，高温火焰对准材料表面引燃，其中(C)为火焰烘烤前，(D)为火焰烘烤中，(E)为火焰离开后；

图3为本发明实施例1提供的一种矿用柔性喷涂密闭材料的喷涂后效果对比图，其中(F)为现有技术出现的开裂现象，(G)为本申请喷涂后的正常涂面。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种矿用柔性喷涂密闭材料，由A、B、C三组分组成，A组分为粉料，B、C组分为液料，其中：

A组分由以下重量百分比的原料组成：32.5硅酸盐水泥(白度87％)72％，硅微粉8％，重质碳酸钙15％，聚磷酸铵1％，三聚氰胺3％，氧化镁1％；

B组分由以下重量百分比的原料组成：聚乙烯醇5％，丙三醇7％，卡松防腐剂0.05％，水87.95％；

C组分由以下重量百分比的原料组成：硼砂0.2％，甲酸钙6.8％，水93％。

制备步骤如下：

A组分：将硅酸盐水泥、硅微粉、重质碳酸钙、聚磷酸铵、三聚氰胺和氧化镁搅拌混合均匀后装袋。

B组分：在搅拌条件下将聚乙烯醇溶于热水中，再依次加入丙三醇、卡松防腐剂，搅拌均匀后装桶即可。

C组分：将硼砂与甲酸钙溶于水中，装桶即可。

使用方法：先将A组分加入B组分中，通过搅拌1-2min形成均匀混合液D。将混合液D与C组分按照质量比2:1分别雾化后混合喷涂到目标物上即可。

实施例2

一种矿用柔性喷涂密闭材料，由A、B、C三组分组成，A组分为粉料，B、C组分为液料，其中：

A组分由以下重量百分比的原料组成：32.5硫酸盐水泥70％(白度70％)，硅微粉16％，重质碳酸钙10％，三聚氰胺尿酸盐3％，氧化镁1％；

B组分由以下重量百分比的原料组成：聚乙烯醇8％，丙三醇6％，卡松防腐剂0.05％，水85.95％；

C组分由以下重量百分比的原料组成：硼砂0.2％，甲酸钙4％，水95.8％。

制备步骤如下：

A组分：将硫酸盐水泥、硅微粉、重质碳酸钙、三聚氰胺尿酸盐和氧化镁搅拌混合均匀后装袋。

B组分：在搅拌条件下将聚乙烯醇溶于热水中，再依次加入丙三醇、卡松防腐剂，搅拌均匀后装桶即可。

C组分：将硼砂与甲酸钙溶于水中，装桶即可。

使用方法：将A组分加入B组分中，通过搅拌1-2min形成均匀混合液D。将混合液D与C组分按照质量比1:1分别雾化后混合喷涂到目标物上即可。

对比例1

一种矿用柔性喷涂密闭材料，由A、B、C三组分组成，A组分为粉料，B、C组分为液料，其中：

A组分由以下重量百分比的原料组成：32.5硫酸盐水泥73％(白度70％)，硅微粉13％，重质碳酸钙10％，三聚氰胺尿酸盐3％，氧化镁1％；

B组分由以下重量百分比的原料组成：聚乙烯醇8％，丙三醇6％，卡松防腐剂0.05％，水85.95％；

C组分由以下重量百分比的原料组成：甲酸钙4％，水96.0％。

制备步骤如下：

A组分：将硫酸盐水泥、硅微粉、重质碳酸钙和氧化镁搅拌混合均匀后装袋。

B组分：在搅拌条件下将聚乙烯醇溶于热水中，再依次加入丙三醇、卡松防腐剂，搅拌均匀后装桶即可。

C组分：将甲酸钙溶于水中，装桶即可。

使用方法：将A组分加入B组分中，通过搅拌1-2min形成均匀混合液D。将混合液D与C组分按照质量比1:1分别雾化后混合喷涂到目标物上即可。

对比例2

一种矿用柔性喷涂密闭材料，由A、B、C三组分组成，A组分为粉料，B、C组分为液料，其中：

A组分由以下重量百分比的原料组成：32.5硫酸盐水泥70％(白度70％)，硅微粉16％，重质碳酸钙10％，三聚氰胺尿酸盐3％，氧化镁1％；

B组分由以下重量百分比的原料组成：聚乙烯醇2％，丙三醇7％，卡松防腐剂0.05％，水90.95％；

C组分由以下重量百分比的原料组成：硼砂0.2％，甲酸钙4％，水95.8％。

制备步骤如下：

A组分：将硫酸盐水泥、硅微粉、重质碳酸钙、三聚氰胺尿酸盐和氧化镁搅拌混合均匀后装袋。

B组分：在搅拌条件下将聚乙烯醇溶于热水中，再依次加入丙三醇、卡松防腐剂，搅拌均匀后装桶即可。

C组分：将硼砂与甲酸钙溶于水中，装桶即可。

使用方法：将A组分加入B组分中，通过搅拌1-2min形成均匀混合液D。将混合液D与C组分按照质量比1:1分别雾化后混合喷涂到目标物上即可。

按照《AQ 1088-2011煤矿喷涂堵漏风用高分子材料技术条件》、MT/T 113-1995《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电性通用试验方法和判定规则》检测上述实施例1-2及对比例1-2制备的喷涂材料的固化时间、拉伸剪切强度、抗拉强度、拉断伸长率、空气透过率、阻燃性能、表面电阻等技术指标。其结果如下：

从上述数据可以看出，对比例1与实施例1-2的区别在于，对比例1中C组分中不添加硼砂，无法发生交联反应，拉伸性能大大降低，喷涂后存在开裂现象，阻燃性能差，存在火焰燃烧，可重复弯折次数减少；对比例2中B组分降低聚乙烯醇的添加量，拉断伸长率降低，喷涂后存在开裂现象，无火焰燃烧时间延长。

本申请实施例1和实施例2的密闭喷涂材料性能均符合《AQ1088-2011煤矿喷涂堵漏风用高分子材料技术条件》及MT/T 113-1995《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电性通用试验方法和判定规则》，图1-图3中可以看出，实施例1的拉伸率超过100％，通过高温火焰烘烤后的涂层不燃烧，仅表面轻微碳化，具有优秀的拉伸性能、封闭性能、阻燃性、粘附性、防水性和抗静电性能，更具有固化时间短、不放热、即时拉伸能力的特点。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本发明。对这些实施例的多种修改方式对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的范围内，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会受限于本文所示的实施例，而是要符合本文公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。