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一、樹脂錨固劑的固化原理
樹脂錨固劑中主要靠樹脂發(fā)生聚合反應而固化。由于樹脂有雙鍵存在,與單體樹脂的混合物在室溫及氧、光的作用下,能逐漸聚合而固化。加入阻聚劑可降低聚合速度,延長儲存期,但經(jīng)過數(shù)月到數(shù)年后,自己也能逐漸固化。在生產(chǎn)上,使用樹脂時,為使樹脂錨固劑適合各生產(chǎn)礦井地質(zhì)條件及使用者技術(shù)能力，是時快速固化,按所需加入一定量的固化劑,樹脂在加熱或加速劑后,就能發(fā)生交聯(lián)聚合。聚合是靠自由基引發(fā),而固化劑為有機過氧化物,到一定溫度(一般70℃以上)才能發(fā)生分解出自由基。因此,在常溫條件下固化(冷固化),必須加入加速劑(促進劑),促進有機過氧化物(固化劑)提前分解出自由基。這些自由基能很快引發(fā)線性樹脂和苯乙烯交聯(lián)固化,反應生成不溶的堅硬固體。
二、樹脂錨固劑固化過程
樹脂與錨固劑的固化過程實際上是一個放熱反應過程,化學上稱為交聯(lián)聚合過程。從物理現(xiàn)象可分為三個階段。
1、凝膠階段。固化劑、加速劑與樹脂錨固劑攪拌開始到錨固劑變?yōu)檐浤z狀態(tài)。這時,膠泥溫度上升。其所需時間稱為膠凝時間。
2、硬化階段。錨固劑膠泥由軟膠狀態(tài)變?yōu)楣腆w狀態(tài),膠泥內(nèi)溫度上升速度加快。這一變化過程中所需時間稱為增長時間。
3、完全固化階段。變硬后的膠泥的硬度繼續(xù)發(fā)展,直至完全固化。可能需要幾天、幾星期或更長時間。
三、錨固劑中使用的主要原材料
樹脂錨固劑生產(chǎn)中所需的主要原材料有樹脂(一般為不飽和聚酯樹脂),固化劑和填充到樹脂中不起化學反應的各種礦物質(zhì)填料,充填到樹脂中不起化學反應的各種礦物質(zhì)填料,以及某些改善樹脂錨固劑性能的觸變劑、膨脹劑、消泡劑等。
1、樹脂。目前國內(nèi)錨固劑廠家所用的樹脂大部分為不飽和聚酯樹脂,也有其他樹脂在使用,如雙環(huán)戊二烯樹脂、環(huán)氧樹脂等。這些樹脂均是很好的粘結(jié)材料,任何一種在調(diào)試后都能滿足錨固劑的所有性能指標,只是互相間稍有所差異。
2、固化劑。針對不飽和聚酯樹脂的固化劑主要為有機過氧化物類,如過氧化苯甲酰、二氯過氧化苯甲酰、過氧化叔丁烷等。目前常用的為過氧化苯甲酰,俗稱BPO和在超快速錨固劑中使用的二氯過氧化苯甲酰,俗稱DC。兩種引發(fā)劑外觀均為白色粉末,干品極不穩(wěn)定,摩擦、撞擊、遇熱或遇還原劑即能引起爆炸。為了貯存安全,一般加入25～30%的水。固化劑糊中的BPO含量嚴格講是有效氧含量,為固化劑糊的重要檢測指標。有效氧含量直接影響錨固劑的凝膠時間,特別在中速型號的錨固劑表現(xiàn)更明顯,有效氧含量越高,凝膠時間越快,但也有上限。在超快速錨固劑中必須通過DC來輔助。
3、促進劑。為加速樹脂固化反應,提高固化劑速度的少量化合物叫促進劑。
目前常用的促進劑為N,N—二甲基苯胺(簡稱DMA),是由甲醇與苯胺在加壓下由硫酸做催化劑制成。二甲基苯胺與過氧化苯甲酰配合使用,其冷固化速度快,效果良好。樹脂中DMA摻量的多少直接影響錨固劑的凝膠時間,和固化劑配合,可以很方便的調(diào)整錨固劑的凝膠時間,滿足所需要的指標。但DMA的摻量不是越大越好,一定的摻量后對凝膠時間影響不大,但是卻會一定程度上降低錨固劑的強度指標,太少又分離不出足量的自由基,效果同樣不理想。4、填料（簡稱：骨料）。樹脂錨固劑中加入骨料是十分必要的,它可以相對地減少樹脂用量,降低成本,可以調(diào)整樹脂稠度,增加樹脂觸變性,防止樹脂在錨孔中外流,可以增加錨固劑密實度,降低樹脂收縮率,提高粘結(jié)可靠性,以及在樹脂快速固化過程中,能及時吸收化學反應產(chǎn)生的熱量,防止樹脂產(chǎn)生熱烈現(xiàn)象。選擇的骨料,應是不含水的惰性材料,并與樹脂、固化劑、加速劑不發(fā)生化學反應。許多礦物原料均可作為填料,如白云石粉、石灰石、瓷粉、小顆?；◢弾r等。目前國內(nèi)錨固劑廠家使用較多的是石灰石和小顆?；◢弾r，因石灰石粉、小顆?；◢弾r價廉質(zhì)優(yōu),原材料來源廣泛。
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