CN102167544A - 一种用于水泥基材料修补的聚氨酯树脂砂浆 - Google Patents

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Abstract

一种用于水泥基材料修补的聚氨酯树脂砂浆组合物，该组合物由A、B、C三部分原料组成，A部分由下列重量份数的原料组成：多元醇100份，增塑剂5～60份，催化剂0.01～3份，消泡剂0～2份，扩链剂或交联剂0～30份，偶联剂0～3份，稳定剂0～10份；所述B部分为异氰酸酯或其预聚物；C部分为固体填料。A、B、C三部分的质量比为10∶1～30∶10～200。该组合物用于无砟轨道混凝土结构和水泥沥青砂浆的修补材料，具有固化速度快、低温固化性好、韧性好等优点。

Description

一种用于水泥基材料修补的聚氨酯树脂砂浆
技术领域
本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种用于水泥基材料修补的聚氨酯树脂砂浆。
背景技术
混凝土结构因其良好的力学性能及耐久性能被广泛应用于港口、大坝、公路、桥梁、市政等现代化工程建设中，然而，混凝土结构由于受到各种环境条件，如大气、水等物理、化学或生物的侵蚀作用，在服役期间往往会发生开裂、缺损等劣化损伤。这些裂缝等伤损部位将成为侵蚀介质进入混凝土内部的作用途径，在Cl-或CO2存在以及合适的环境下，将导致混凝土中钢筋锈蚀，锈蚀产物膨胀加剧混凝土开裂，从而降低混凝土结构的耐久性能。因此，对于发生开裂、缺损等伤损部位的混凝土结构或水泥沥青砂浆结构，必须及时进行修补。
目前常用于混凝土结构物和水泥沥青砂浆结构物修补的是环氧树脂类修补材料，该类修补材料具有强度高、价格低的优点，但是环氧树脂类修补材料也存在脆性大、耐老化性能差的缺点。同时环氧树脂砂浆固化时间较长，而且对温度十分敏感，当温度很低时，固化时间很长，强度增长很慢，对于需要快速修复的结构不能使用，这就限制了环氧树脂砂浆在混凝土结构和水泥沥青砂浆结构维修中的使用。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种固化速度快、柔韧性好的聚氨酯树脂砂浆组合物，本发明的另一个目的是提供聚氨酯树脂砂浆组合物作为混凝土和水泥沥青砂浆的修补材料。
本发明的技术方案：为了实现以上目的，本发明提供了一种用于水泥基材料修补的聚氨酯树脂砂浆组合物，该组合物由A、B、C三部分原料组成，所述A部分由下列重量份数的原料组成：多元醇100份，增塑剂5～60份，催化剂0.01～3份，消泡剂0～2份，扩链剂或交联剂0～30份，偶联剂0～3份，稳定剂0～10份，所述B部分为异氰酸酯或其预聚物，C部分为固体填料，且A、B、C三部分的质量比为10∶1～30∶10～200。
上述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其中多元醇为聚醚多元醇、聚烯烃多元醇、聚酯多元醇或植物油多元醇中的一种或几种。
上述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其中增塑剂为邻苯二甲酸酯，例如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂，脂肪族二酸酯中的一种或几种。
上述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其中催化剂为有机锡类催化剂，例如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡，叔胺类催化剂，例如三亚乙基二胺、三乙醇胺、三乙胺，铅、锌、钴、汞或钾的有机羧酸盐中的一种或多种。
上述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其中消泡剂为有机硅类消泡剂。
上述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其中扩链剂或交联剂为醇类扩链剂，例如1，4-丁二醇、1，6-己二醇、三羟甲基丙烷，胺类扩链剂，例如3，3’-二氯-4，4’-二氨基-二苯基甲烷(MOCA)中的一种或几种。
上述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其中偶联剂为有机硅类或钛酸酯类偶联剂中的一种或几种。
上述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其中稳定剂为抗氧化剂、紫外吸收剂、光稳定剂、水解稳定剂中的一种或几种。
上述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其中异氰酸酯为芳香族异氰酸酯，例如甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)，或脂肪族异氰酸酯，例如1，6-己二异氰酸酯(HDI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，或脂环族异氰酸酯，例如二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种或几种。
上述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其中固体填料为水泥、粉煤灰、矿粉、重钙、轻钙、硅灰、硅微粉、滑石粉、钛白粉、白炭黑、高岭土、陶土、河砂、石英砂、尾砂中的一种或几种。
上述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其制备方法为：将权利要求1所述的A组分各原料混合、搅拌、加热、真空脱水，得到A组分混合物，将权利要求1所述的C组分各原料混合，搅拌均匀得到C组分混合物。
本发明的有益效果：本发明提供的一种用于水泥基材料修补的聚氨酯树脂砂浆组合物，经过大量试验研究，该组分的各组分配比科学合理，该组合物具有以下优异的性能：(1)固化速度快，可用于无砟轨道水泥基材料的快速修补，且固化时间可调，适用于不同气候条件，不同施工工况下作业；(2)修补材料韧性好，不会发生脆性破坏；(3)低温固化性好，能满足冬季快速修补作业要求；(5)收缩小，修补部位不会再次开裂；(6)与混凝土和水泥沥青砂浆粘结力好，耐久性优良。
具体实施方式
下面以实施例说明具体实施方式，这些实施例仅限于解释说明本发明，而不限定本发明的范围。
实施例1
聚氨酯树脂砂浆的组成：A组分：聚醚多元醇100份，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯20份，催化剂二月桂酸二丁基锡0.2份，消泡剂A-530(德国毕克)0.1份，扩链剂1，4-丁二醇10份，偶联剂KH-550 2份，紫外吸收剂UV-327 2份，抗氧化剂1010 2份。将上述份数的材料倒入反应釜中，在转速为100转/分钟，温度为90℃，压力为-0.1MPa条件下搅拌1小时，冷却后出料包装作为A组分。
B组分：MDI(烟台万华)，直接包装作为B组分。
C组分：水泥20份，河砂80份。采用搅拌机搅拌均匀后出料包装作为C组分。
取以上A、B、C三部分原料按重量比10∶5∶50搅拌混合得到本发明所述的聚氨酯树脂砂浆组合物。
固化物主要性能：抗压强度：24.6MPa(2h)，39.8MPa(7d)，抗折强度：9.8MPa(2h)，15.6MPa(7d)，粘结强度：4.9MPa(7d)。
实施例2
聚氨酯树脂砂浆的组成：A组分：聚氧化丙烯三醇40份，聚四氢呋喃二醇60份，增塑剂邻苯二甲酸二辛脂5份，催化剂辛酸亚锡0.01份，消泡剂BYK-066N(德国毕克)0.5份，扩链剂3，3’-二氯-4，4’-二氨基-二苯基甲烷(MOCA)30份，偶联剂KH-560 3份，光稳定剂744 5份。将上述份数的材料倒入反应釜中，在转速为150转/分钟，温度为80℃，压力为-0.09MPa条件下搅拌0.5小时，冷却后出料包装作为A组分。
B组分：PAPI(烟台万华)，直接包装作为B组分。
C组分：石英砂。直接包装作为C组分。
取以上A、B、C三部分原料按重量比10∶10∶30搅拌混合得到本发明所述的聚氨酯树脂砂浆组合物。
固化物主要性能：抗压强度：22.16MPa(2h)，38.7MPa(7d)，抗折强度：12.8MPa(2h)，19.4MPa(7d)，粘结强度：5.6MPa(7d)。
实施例3
聚氨酯树脂砂浆的组成：A组分：聚丁二烯二醇100份，增塑剂二苯甲酸二乙二醇酯60份，催化剂异辛酸铅1份，催化剂醋酸钾2份，消泡剂A-530 2份，扩链剂三羟甲基丙烷15份，水解稳定剂1份。将上述份数的材料倒入反应釜中，在转速为120转/分钟，温度为110℃，压力为-0.08MPa条件下搅拌1.5小时，冷却后出料包装作为A组分。
B组分：HMDI(巴斯夫)，直接包装作为B组分。
C组分：重钙30份，硅灰10份，钛白粉20份，河砂50份。采用搅拌机搅拌均匀后出料包装作为C组分。
取以上A、B、C三部分原料按重量比10∶1∶100搅拌混合得到本发明所述的聚氨酯树脂砂浆组合物。
固化物主要性能：抗压强度：35.2MPa(2h)，53.9MPa(7d)，抗折强度：14.3MPa(2h)，20.1MPa(7d)，粘结强度：3.1MPa(7d)。
实施例4
聚氨酯树脂砂浆的组成：A组分：高活性聚醚多元醇N330(高桥石化)100份，增塑剂癸二酸二辛脂30份，催化剂三亚乙基二胺0.5份，扩链剂1，6-己二醇20份，紫外吸收剂UV-327 2份，抗氧化剂10102份。将上述份数的材料倒入反应釜中，在转速为80转/分钟，温度为95℃，压力为-0.09MPa条件下搅拌2小时，冷却后出料包装作为A组分。
B组分：MDI预聚物(亨斯迈)，直接包装作为B组分。
C组分：粉煤灰10份，矿粉10份，滑石粉5份，河砂75份。采用搅拌机搅拌均匀后出料包装作为C组分。
取以上A、B、C三部分原料按重量比10∶30∶200搅拌混合得到本发明所述的聚氨酯树脂砂浆组合物。
固化物主要性能：抗压强度：18.9MPa(2h)，35.7MPa(7d)，抗折强度：10.5MPa(2h)，16.8MPa(7d)，粘结强度：4.8MPa(7d)。
实施例5
聚氨酯树脂砂浆的组成：A组分：植物油多元醇100份，增塑剂邻苯二甲酸二丁酯40份，催化剂异辛酸锌1份，偶联剂KH-560 2份，紫外吸收剂UV-327 5份，抗氧化剂1010 5份。将上述份数的材料倒入反应釜中，在转速为100转/分钟，温度为90℃，压力为-0.1MPa条件下搅拌1小时，冷却后出料包装作为A组分。
B组分：IPDI(赢创)，直接包装作为B组分。
C组分：水泥30份，石英砂60份，白炭黑10份。采用搅拌机搅拌均匀后出料包装作为C组分。
取以上A、B、C三部分原料按重量比10∶10∶180搅拌混合得到本发明所述的聚氨酯树脂砂浆组合物。
固化物主要性能：抗压强度：43.5MPa(2h)，65.9MPa(7d)，抗折强度：15.9MPa(2h)，26.8MPa(7d)，粘结强度：2.9MPa(7d)。
实施例6
聚氨酯树脂砂浆的组成：A组分：聚己二酸乙二醇酯二醇20份，聚ε-己内酯二醇80份，增塑剂邻苯二甲酸二丙二醇酯20份，催化剂2-乙基己酸汞0.05份，偶联剂苯胺甲基三乙氧基硅烷1份，水解稳定剂碳化二亚胺5份。将上述份数的材料倒入反应釜中，在转速为160转/分钟，温度为100℃，压力为-0.1MPa条件下搅拌0.5小时，冷却后出料包装作为A组分。
B组分：PAPI(陶氏)，直接包装作为B组分。
C组分：水泥10份，河砂70份，高岭土20份。采用搅拌机搅拌均匀后出料包装作为C组分。
取以上A、B、C三部分原料按重量比10∶8∶90搅拌混合得到本发明所述的聚氨酯树脂砂浆组合物。
固化物主要性能：抗压强度：28.1MPa(2h)，41.3MPa(7d)，抗折强度：13.7MPa(2h)，21.4MPa(7d)，粘结强度：3.9MPa(7d)。

Claims (11)

1.一种用于水泥基材料修补的聚氨酯树脂砂浆组合物，其特征在于：该组合物由A、B、C三部分原料组成，所述A部分由下列重量份数的原料组成：多元醇100份，增塑剂5～60份，催化剂0.01～3份，消泡剂0～2份，扩链剂或交联剂0～30份，偶联剂0～3份，稳定剂0～10份，所述B部分为异氰酸酯或其预聚物，C部分为固体填料，且A、B、C三部分的质量比为10∶1～30∶10～200。
2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其特征在于：所述多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚烯烃多元醇或植物油多元醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸酯，例如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂，脂肪族二酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其特征在于：所述催化剂为有机锡类催化剂，例如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡，叔胺类催化剂，例如三亚乙基二胺、三乙醇胺、三乙胺，铅、锌、钴、汞或钾的有机羧酸盐中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其特征在于：所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其特征在于：所述扩链剂或交联剂为醇类扩链剂，例如1，4-丁二醇、1，6-己二醇、三羟甲基丙烷，胺类扩链剂，例如3，3’-二氯-4，4’-二氨基-二苯基甲烷(MOCA)中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其特征在于：所述偶联剂为有机硅类或钛酸酯类偶联剂中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其特征在于：所述稳定剂为抗氧化剂、紫外吸收剂、光稳定剂、水解稳定剂中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其特征在于：所述异氰酸酯为芳香族异氰酸酯，例如甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)，或脂肪族异氰酸酯，例如1，6-己二异氰酸酯(HDI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，或脂环族异氰酸酯，例如二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物，其特征在于：所述固体填料为水泥、粉煤灰、矿粉、重钙、轻钙、硅灰、硅微粉、滑石粉、钛白粉、白炭黑、高岭土、陶土、河砂、石英砂、尾砂中的一种或几种。
11.根据权利要求1所述的一种聚氨酯树脂砂浆组合物的制备方法：将权利要求1所述的A组分各原料混合、搅拌、加热、真空脱水，得到A组分混合物，将权利要求1所述的C组分各原料混合，搅拌均匀得到C组分混合物。
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