触变性是指在必定的温度下流体的黏度随剪切时刻而改变的行为，触变剂是参加系统中引起资料发生触变性的助剂。该文运用一种伯胺封端的聚酰胺作为聚氨酯灌浆料的反响型触变剂，研讨了该反响型触变剂在系统中的触变性，并将灌浆料运用于煤矿巷道支护过程中的锚杆锚固工程。反响型触变剂的提出处理了低黏度灌浆资料触变性问题，在不献身资料灌注性的情况下，赋予其优异的触变性。

  触变性是指在必定的温度下流体的黏度随剪切时刻而改变的行为，即流体遭到剪切时，黏度发生显着的改变（变小或变大），中止剪切后，黏度又逐渐康复的特性。触变剂是参加系统中引起资料发生触变性的助剂，当触变剂涣散在系统中时，其很多独立的单元（颗粒、纤维、分子链等）经过弱相互作用（堆砌、搭接、氢键、范德华力等）而结组成三维网络结构，这种网络结构会受剪切而被损坏，且剪切中止后，网络结构逐渐康复，从而为系统供给触变性。现在，触变剂已在涂料、油漆等高分子范畴大范围的运用，常见的有气相二氧化硅、膨润土、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油等[1,2,3,4]，触及的高分子系统包括环氧树脂、聚醋酸乙烯酯、聚乙二醇、不饱和树脂、聚氨酯等[5,6,7,8]。

  硅酸盐改性聚氨酯资料具有力学功用优异、化学功用安稳、阻燃等特色，已在灌浆资料、阻燃泡沫保温资料、防腐资料等范畴得到遍及运用，特别在灌浆资料范畴，硅酸盐改性聚氨酯资料已成为运用最为广泛的加固、堵水类灌浆资料[9]。常用的硅酸盐改性聚氨酯灌浆资料是溶胶-凝胶法[10]制备资料的典型代表，常被分为A、B两液体组分，A组分主要是由硅酸盐水溶液、催化剂、辅料等构成，B组分包括异氰酸酯、增塑剂等物料。A、B组分混合过程中，无机相可与聚氨酯网络构成互穿双网络结构，无机硅酸盐网络影响资料的硬度和强度，有机聚氨酯网络供给耐性和粘接性。

  传统触变剂（气相二氧化硅、膨润土、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油等）参加硅酸盐改性聚氨酯资猜中时，若系统具有触变性，则其组分黏度将飞速添加，使资料失掉灌注性，且因聚合MDI分子中-NCO基团的高活性，大多数触变剂与系统无法共存，导致组分凝胶沉积。因而，反响型触变剂的引进是完成系统高效触变性的要害。

  聚合MDI:PM200，万华化学集团股份有限公司；液体硅酸钠：模数2.2，波美度49 Be，淄博京联硅资料有限公司；邻苯二甲酸二丁酯（DBP），山东宇硕化工有限公司；伯胺封端的聚酰胺，分子量500～2000，克己。

  精细数显电动拌和器：JJ-1，姑苏威尔实验用品有限公司；旋转黏度计：DV-Ⅱ，美国Brookfield公司；DHR流变仪：美国TA仪器。

  按计量精确称取100份硅酸钠溶液，顺次定量参加1份聚氨酯催化剂、0～0.8份伯胺封端的聚酰胺触变剂，将拌和速度设置为500r/min，拌和3～5 min，混合均匀后可得到A组分；依照计量精确称取80份聚合MDI,20份邻苯二甲酸二丁酯，调理黏度，作为B组分。

  黏度测验：将装备好的A、B组分各取一部分，别离装入到黏度计丈量池中，将恒温水浴锅的温度调整为23±1℃，经过估测选取量程最为适宜的转子，设定转子转速为10～50 r/min，仪器清零后开端丈量黏度数据，待数据安稳后记载实验数据。

  流变测验：选用TA公司的DHR流变仪进行表征。实验温度：25℃；剪切速率：“0.01s-1-10s-1-0.01s-1”三段步阶速率组合测验；收集频率：1秒种收集1个点。

  运用旋转黏度计对资料A、B组分进行黏度测验。其间，B组分黏度为195cp，不同触变剂含量的A组分黏度见表1。经过比照发现，触变剂的参加可以略微进步灌浆资料组分黏度，但因其含量较少，无法在单组分系统中构成三维网络，因而仍具有杰出的活动性，且A、B组分黏度均小于500cp，资料具有杰出的灌注性。

  在A组分不加聚氨酯催化剂情况下，A、B组分等体积混合，运用流变仪测验资料流变性，本文运用“低-高-低”三段剪切速率测验样品黏度对时刻的演化。从图1可知，以0.2%触变剂含量为例，设定初始流变仪剪切速率为0.01s-1，所测资料黏度高于10000Pa•s，系统没有活动性；当剪切速率瞬时添加到10s-1时，资料黏度降至100Pa•s左右，系统具有活动性；且当剪切速率再次下降至0.01s-1时，资料黏度当即升高至10000Pa•s左右，表现出杰出的触变性。一起，比照触变剂含量对系统功用的影响，发现跟着触变剂伯胺封端的聚酰胺含量的添加，系统相对黏度逐渐添加，且当剪切速率改变时，黏度改变后安稳所用时刻削减，表现出更优异的触变性。而不加触变剂的资料黏度随剪切速率的改变不大，无触变性。

  资料触变机理如图2所示，可知：当A、B组分混合后，A组分中触变剂分子上的伯胺基团当即与聚合MDI上的部分异氰酸根反响，生生长链分子，均匀涣散于混合系统中，且相邻分子中的酰胺基团、脲基间易构成氢键，在系统中构建弱键相连的三维网状结构，从而使系统黏度添加；当施加剪切力时，氢键所构成的弱交联被损坏，系统黏度减小；当去除剪切后，系统三维网络从头构建。

  反响型触变剂引进硅酸盐改性聚氨酯灌浆资猜中，处理了传统触变剂对高分子系统增稠的缺陷，既确保了资料各组分低黏度的灌注运用上的要求，又能满意资料混合运用时的优异触变性。

  作为具有触变性的灌注资料，已被运用于煤矿巷道支护过程中的锚杆锚固工程，代替传统的树脂药卷黏稠资料。图3是资料作为触变性灌注锚固资料在陕煤集团某煤矿井下的运用情况，资料具有杰出的灌注性和触变性，灌注的资料从锚杆周围钻孔返浆（图3b），不活动分散，完成了快速锚固锚杆的功用。

  图3 触变性资料灌注用双液注浆泵(a)及其在煤矿锚固注浆工程上的运用情况(b)

  (1）本文开发了一种适用于硅酸盐改性聚氨酯灌浆料的反响型触变剂，在不献身资料灌注性的情况下，赋予其优异的触变性。该触变剂对灌浆料单组分黏度影响较小，确保了资料杰出的灌注性，且当资料A、B组分混合后，触变剂与聚合MDI链上的-NCO官能团反响构生长链分子，这些长链分子间经过氢键构成三维网络结构，使系统具有触变性。与传统触变剂不同的是该触变剂需与-NCO基团反响后，才会使系统发生触变，反响前不具有触变性。

  制备的资料已在煤矿井下巷道支护中得到实践运用，可代替传统的树脂药卷黏稠资料，简化了锚杆锚固施工工艺。

  [1]冯钦邦.气相二氧化硅改性不饱和聚酯树脂研讨[D].广州:华南理工大学,2015.

  [4]林晓君,陈晓欢,林美青,等.聚酰胺蜡流变助剂在环氧涂猜中最佳功用的活化条件讨论[J].我国涂料,2016,31(07):39-44.

  [8]刘汉超,周永,李利伟,等.高触变性无填料水性环氧胶粘剂的制备与运用[J].新式建筑资料,2022(03):049.

  [9]冯志强.硅酸盐改性聚氨酯注浆资料在煤矿井下巷道加固的运用[C].全国化学灌浆学术交流会,2012.

  [10]史安定,吴怀国,魏洪亮,等.聚氨酯/硅酸盐纳米复合资料的研讨及运用发展[J].化学与粘合,2021,43(05);375-378.

  基金赞助:陕西省要点研制计划项目(2020GY-277); 陕西省秦创原“科学家+工程师”部队建设项目(2023KXJ-182);

  文章来历:胡国和,虎晓东,张音等.一种反响型触变剂的触变性及运用研讨[J].组成资料老化与运用,2023,52(05):11-12+18.

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