一、樹脂錨固劑的固化原理

樹脂錨固劑中主要靠樹脂發生聚合反應而固化。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,但經過數月到數年后,自己也能逐漸固化。在生產上,使用樹脂時,為使樹脂錨固劑適合各生產礦井地質條件及使用者技術能力，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,就能發生交聯聚合。聚合是靠自由基引發,而固化劑為有機過氧化物,到一定溫度(一般70℃以上)才能發生分解出自由基。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線性樹脂和苯乙烯交聯固化,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,化學上稱為交聯聚合過程。從物理現象可分為三個階段。

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為軟膠狀態。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變為固體狀態,膠泥內溫度上升速度加快。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發展,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填料,充填到樹脂中不起化學反應的各種礦物質填料,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,如雙環戊二烯樹脂、環氧樹脂等。這些樹脂均是很好的粘結材料,任何一種在調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。兩種引發劑外觀均為白色粉末,干品極不穩定,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生的熱量,防止樹脂產生熱烈現象。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、小顆粒花崗巖等。目前國內錨固劑廠家使用多的是石灰石和小顆粒花崗巖，因石灰石粉、小顆粒花崗巖價廉質優,原材料來源廣泛。