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一、树脂锚固剂的固化原理
树脂锚固剂中主要靠树脂发生聚合反应而固化。由于树脂有双键存在,与单体树脂的混合物在室温及氧、光的作用下,能逐渐聚合而固化。加入阻聚剂可降低聚合速度,延长储存期,但经过数月到数年后,自己也能逐渐固化。在生产上,使用树脂时,为使树脂锚固剂适合各生产矿井地质条件及使用者技术能力，是时快速固化,按所需加入一定量的固化剂,树脂在加热或加速剂后,就能发生交联聚合。聚合是靠自由基引发,而固化剂为有机过氧化物,到一定温度(一般70℃以上)才能发生分解出自由基。因此,在常温条件下固化(冷固化),必须加入加速剂(促进剂),促进有机过氧化物(固化剂)提前分解出自由基。这些自由基能很快引发线性树脂和苯乙烯交联固化,反应生成不溶的坚硬固体。
二、树脂锚固剂固化过程
树脂与锚固剂的固化过程实际上是一个放热反应过程,化学上称为交联聚合过程。从物理现象可分为三个阶段。
1、凝胶阶段。固化剂、加速剂与树脂锚固剂搅拌开始到锚固剂变为软胶状态。这时,胶泥温度上升。其所需时间称为胶凝时间。
2、硬化阶段。锚固剂胶泥由软胶状态变为固体状态,胶泥内温度上升速度加快。这一变化过程中所需时间称为增长时间。
3、完全固化阶段。变硬后的胶泥的硬度继续发展,直至完全固化。可能需要几天、几星期或更长时间。
三、锚固剂中使用的主要原材料
树脂锚固剂生产中所需的主要原材料有树脂(一般为不饱和聚酯树脂),固化剂和填充到树脂中不起化学反应的各种矿物质填料,充填到树脂中不起化学反应的各种矿物质填料,以及某些改善树脂锚固剂性能的触变剂、膨胀剂、消泡剂等。
1、树脂。目前国内锚固剂厂家所用的树脂大部分为不饱和聚酯树脂,也有其他树脂在使用,如双环戊二烯树脂、环氧树脂等。这些树脂均是很好的粘结材料,任何一种在调试后都能满足锚固剂的所有性能指标,只是互相间稍有所差异。
2、固化剂。针对不饱和聚酯树脂的固化剂主要为有机过氧化物类,如过氧化苯甲酰、二氯过氧化苯甲酰、过氧化叔丁烷等。目前常用的为过氧化苯甲酰,俗称BPO和在超快速锚固剂中使用的二氯过氧化苯甲酰,俗称DC。两种引发剂外观均为白色粉末,干品极不稳定,摩擦、撞击、遇热或遇还原剂即能引起爆炸。为了贮存安全,一般加入25～30%的水。固化剂糊中的BPO含量严格讲是有效氧含量,为固化剂糊的重要检测指标。有效氧含量直接影响锚固剂的凝胶时间,特别在中速型号的锚固剂表现更明显,有效氧含量越高,凝胶时间越快,但也有上限。在超快速锚固剂中必须通过DC来辅助。
3、促进剂。为加速树脂固化反应,提高固化剂速度的少量化合物叫促进剂。
目前常用的促进剂为N,N—二甲基苯胺(简称DMA),是由甲醇与苯胺在加压下由硫酸做催化剂制成。二甲基苯胺与过氧化苯甲酰配合使用,其冷固化速度快,效果良好。树脂中DMA掺量的多少直接影响锚固剂的凝胶时间,和固化剂配合,可以很方便的调整锚固剂的凝胶时间,满足所需要的指标。但DMA的掺量不是越大越好,一定的掺量后对凝胶时间影响不大,但是却会一定程度上降低锚固剂的强度指标,太少又分离不出足量的自由基,效果同样不理想。
4、填料（简称：骨料）。树脂锚固剂中加入骨料是十分必要的,它可以相对地减少树脂用量,降低成本,可以调整树脂稠度,增加树脂触变性,防止树脂在锚孔中外流,可以增加锚固剂密实度,降低树脂收缩率,提高粘结可靠性,以及在树脂快速固化过程中,能及时吸收化学反应产生的热量,防止树脂产生热烈现象。选择的骨料,应是不含水的惰性材料,并与树脂、固化剂、加速剂不发生化学反应。许多矿物原料均可作为填料,如白云石粉、石灰石、瓷粉、小颗粒花岗岩等。目前国内锚固剂厂家使用多的是石灰石和小颗粒花岗岩，因石灰石粉、小颗粒花岗岩价廉质优,原材料来源广泛。
