CN103215004A - 一种缓膨型建筑止水胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于防水材料技术领域，具体地讲公开了一种缓膨型建筑止水胶及其制备方法。其主要技术方案为：将QS-3020改性聚醚、QS2020改性聚醚、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、预聚体增塑剂抽入反应釜中，通过搅拌和加热，在真空条件下进行反应脱水，后加入甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯反应得亲水聚氨酯预聚体；然后在将亲水聚氨酯预聚体、乙酰乙酸乙酯或乙酰丙酮、偶联剂、高岭土、纳米改性碳酸钙、止水胶催化剂和玻璃微珠依次加入到搅拌缸中搅拌反应得缓膨型建筑止水胶。该止水胶在使用过程中具有膨胀倍率高、膨胀因子不流失并且反复膨胀后膨胀倍率保持率高的特点。

Description

一种缓膨型建筑止水胶及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑密封胶技术领域，并涉及一种使用于工程混凝土间或混凝土与钢筋等介质间构成的施工缝、连接缝间的由防水亲水聚氨酯预聚体构成的缓膨型建筑止水胶及其制备工艺。

背景技术

遇水膨胀止水胶主要应用于包括地下工程混凝土施工缝、钢筋与混凝土接缝、后浇带的防水，公路、铁路和海底隧道的环向纵向及水平施工缝的防水。目前市场所使用的遇水膨胀止水胶的吸水因子为添加型，即由添加高分子吸水树脂、膨润土和聚乙二醇材料等构成，这种添加型的止水胶在使用过程中存在着膨胀倍率小、膨胀因子易流失并且反复膨胀后的膨胀倍率保持率低的缺陷。

发明内容

本发明的第一目的就是提供一种非添加型吸水因子，可长期使用的缓膨型建筑止水胶。

本发明的第二目的就是提供一种制备上述缓膨型建筑止水胶的生产方法。

实现本发明第一目的所提出的技术方案为：

      一种缓膨型建筑止水胶，其特征在于：构成组份包括

40-60重量份的亲水聚氨酯预聚体、

2-6重量份的乙酰乙酸乙酯或乙酰丙酮、

3-8重量份的偶联剂、

10-20重量份的高岭土、

10-20重量份的纳米改性碳酸钙、 

         1-4重量份的止水胶催化剂和

         10-20重量份的炭黑330；其中，所述的亲水聚氨酯预聚体由

         15-30重量份的QS-3020改性聚醚、

         15-30重量份的QS2020改性聚醚、

         3-6重量份的聚氧化丙烯二醇、

3-6重量份的聚氧化丙烯三醇、

20-60重量份的增塑剂、

        0.01-0.04重量份的预聚体催化剂、

        3-7重量份的甲苯二异氰酸酯和

        3-7重量份的二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯

      构成。

构成上述缓膨型建筑止水胶的附加技术特征还包括：构成所述的组份中还包括2-5重量份的气相白炭黑R202；构成所述的组份中还包括3-6重量份的玻璃微珠。

制备本发明所提出的一种缓膨型建筑止水胶的方法包括下列步骤：

第一步  亲水聚氨酯预聚体的制备

将按重量份取得的QS-3020改性聚醚、QS2020改性聚醚、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、预聚体增塑剂抽入反应釜中，然后开启搅拌和加热，开启真空系统，使反应釜中真空度达到0.095～0.099MPa, 当物料温度升到升至100±5℃时，维持上述温度和真空度，开始计时脱水2-4小时后，冷却降温到50-60℃；

在搅拌条件下将甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯加入到所述的反应釜中，在1.0-1.5小时内缓慢升温到70±5℃，待反应温度平稳后，加入催化剂并计时反应1.5-5小时后，取样测试-NCO含量，当-NCO含量1.5-3.0%时，再降温到50℃以下得粘稠液体状的亲水聚氨酯预聚体；

第二步  缓膨型建筑止水胶的制备

将按重量份取得的亲水聚氨酯预聚体、乙酰乙酸乙酯或乙酰丙酮、偶联剂、高岭土、纳米改性碳酸钙、止水胶催化剂炭黑330、气相白炭黑R202 和玻璃微珠依次加入到搅拌缸中搅拌5-15分钟，并在0.095～0.099MPa真空度下，搅拌反应20-80分钟即可得到缓膨型建筑止水胶。

本发明所提供的的缓膨型建筑止水胶，与现有技术相比具有以下优点：其一，由于构成该止水胶的亲水聚氨酯预聚体是一种粘稠的液体，该预聚体在催化剂的作用下经最多7d的湿气固化后，该固化后的具有弹性的预聚体固体具有了遇水膨胀的性能，它克服了现有技术依靠添加高分子吸水树脂、膨润土、聚乙二醇等吸水因子而膨胀的不足，具有反复膨胀吸水因子不流失、膨胀可控（缓膨性）的优点，反复浸水膨胀倍率保持率达到96%以上；其二，该止水胶，遇水后能产生膨胀，起到很好的止水效果，体积膨胀率可达600%；具有橡胶的弹性止水和遇水后自身的体积膨胀止水的双重密封止水机理，最大能抗1.5Mpa的水压力；其三，由于构成止水胶的吸水因子亲水聚氨酯预聚体为非添加型，在止水胶中是一种连续相，因此具有经反复浸水膨胀亲水聚氨酯预聚体不会流失，具有使用期限长的特点；其四，该止水胶为单组分、膏状物，可使用标准嵌缝胶施工枪，施工，具有使用简单的特点。

具体实施方式

实施例1

第一步  亲水聚氨酯预聚体的制备

将20重量份的QS-3020改性聚醚、30重量份QS2020改性聚醚、4重量份聚氧化丙烯二醇、5.5重量份聚氧化丙烯三醇和45重量份的氯化石蜡构成的预聚体增塑剂抽入反应釜中搅拌和加热，开启真空系统，使反应釜中真空度达到0.096Mpa，当物料温度升到96℃时，维持上述温度和真空度，开始计时脱水2小时后，冷却降温到60℃；

在搅拌条件下，将6重量份甲苯二异氰酸酯和3重量份二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯加入到上述的反应釜中，在60分钟内缓慢升温到70℃，待反应温度平稳后，加入由0.03重量份二月桂酸二丁基锡和0.01重量份辛酸亚锡构成的催化剂，计时反应2.5小时后，取样测试-NCO含量，当-NCO含量2.5%时，再降温到50℃以下得粘稠液体状的亲水聚氨酯预聚体待用；

第二步  利用亲水聚氨酯预聚体制备缓膨型建筑止水胶的工艺：

取上述50重量份的亲水聚氨酯预聚体、3.0重量份的乙酰乙酸乙酯、3.0重量份的偶联剂KH—470、15重量份的高岭土、18重量份的纳米改性碳酸钙、2.0重量份的辛酸亚锡做催化剂、15重量份的炭黑330、2.5重量份的气相白炭黑R202 和5.0重量份的玻璃微珠依次加入到搅拌缸中搅拌5分钟，并在0.096MPa真空度下，搅拌反应20分钟即可得到缓膨型建筑止水胶。

实施例2

第一步  亲水聚氨酯预聚体的制备

将25重量份的QS-3020改性聚醚、20重量份QS2020改性聚醚、5重量份聚氧化丙烯二醇、4.5重量份聚氧化丙烯三醇和55重量份的氯化石蜡构成的预聚体增塑剂抽入反应釜中搅拌和加热，开启真空系统，使反应釜中真空度达到0.095MPa, 当物料温度升至102℃时，维持上述温度和真空度，开始计时脱水2.5小时后，冷却降温到55℃；

在搅拌条件下将7重量份甲苯二异氰酸酯和3重量份二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯加入到上述的反应釜中，在90分钟内缓慢升温到65℃，待反应温度平稳后，加入由0.02重量份二月桂酸二丁基锡和0.04重量份辛酸亚锡构成的催化剂计时反应2小时后，取样测试-NCO含量，当-NCO含量1.6%时，再降温到50℃以下得粘稠液体状的亲水聚氨酯预聚体；

第二步  利用亲水聚氨酯预聚体制备缓膨型建筑止水胶的工艺：

取上述45重量份的亲水聚氨酯预聚体、5.0重量份的乙酰丙酮、4.0重量份的偶联剂KH—550、16重量份的高岭土、12重量份的纳米改性碳酸钙、3.0重量份的三亚乙基二胺做催化剂、10重量份的炭黑330、3.0重量份的气相白炭黑R202 和3.0重量份的玻璃微珠依次加入到搅拌缸中搅拌10分钟，并在0.095MPa真空度下，搅拌反应60分钟即可得到缓膨型建筑止水胶。

实施例3

第一步  亲水聚氨酯预聚体的制备

将15重量份的QS-3020改性聚醚、25重量份QS2020改性聚醚、6重量份聚氧化丙烯二醇、4.0重量份聚氧化丙烯三醇和由25重量份的氯化石蜡、10重量份的邻苯二甲酸二丁酯和5重量份的邻苯二甲酸丁卞酯构成的预聚体增塑剂抽入反应釜中搅拌和加热，开启真空系统，使反应釜中真空度达到0.098MPa, 当物料温度升至100℃时，维持上述温度和真空度，开始计时脱水3.5小时后，冷却降温到58℃；

在搅拌条件下将4重量份甲苯二异氰酸酯和4.5重量份二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯加入到上述的反应釜中，在80分钟内缓慢升温到75℃，待反应温度平稳后，加入由0.01重量份二月桂酸二丁基锡和0.04重量份辛酸亚锡构成的催化剂，计时反应3.5小时后，取样测试-NCO含量，当-NCO含量1.8%时，再降温到50℃以下得粘稠液体状的亲水聚氨酯预聚体； 

第二步  利用亲水聚氨酯预聚体制备缓膨型建筑止水胶的工艺：

取上述55重量份的亲水聚氨酯预聚体、5.0重量份的乙酰乙酸乙酯、6.0重量份的偶联剂KH—470、18重量份的高岭土、18重量份的纳米改性碳酸钙、3.0重量份的辛酸亚锡做催化剂、20重量份的炭黑330、5.0重量份的气相白炭黑R202 和3.5重量份的玻璃微珠依次加入到搅拌缸中搅拌15分钟，并在0.098MPa真空度下，搅拌反应75分钟即可得到缓膨型建筑止水胶。

实施例4

第一步  亲水聚氨酯预聚体的制备

将30重量份的QS-3020改性聚醚、21重量份QS2020改性聚醚、3重量份聚氧化丙烯二醇、5.0重量份聚氧化丙烯三醇和由30重量份的氯化石蜡、5重量份的邻苯二甲酸二丁酯和10重量份的邻苯二甲酸丁卞酯构成的预聚体增塑剂抽入反应釜中搅拌和加热，开启真空系统，使反应釜中真空度达到0.099MPa, 当物料温度升至105℃时，维持上述温度和真空度，开始计时脱水4小时后，冷却降温到57℃；

在搅拌条件下将5.5重量份甲苯二异氰酸酯和4.0重量份二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯加入到上述的反应釜中，在75分钟内缓慢升温到70℃，待反应温度平稳后，加入由0.02重量份二月桂酸二丁基锡和0.02重量份辛酸亚锡构成的催化剂，计时反应4小时后，取样测试-NCO含量，当-NCO含量2.0%时，再降温到50℃以下得粘稠液体状的亲水聚氨酯预聚体；

第二步  利用亲水聚氨酯预聚体制备缓膨型建筑止水胶的工艺：

取上述60重量份的亲水聚氨酯预聚体、5.0重量份的乙酰丙酮、8.0重量份的偶联剂KH—560、12重量份的高岭土、20重量份的纳米改性碳酸钙、3.0重量份的三亚乙基二胺做催化剂、18重量份的炭黑330、4.5重量份的气相白炭黑R202 和5.5重量份的玻璃微珠依次加入到搅拌缸中搅拌8分钟，并在0.098MPa真空度下，搅拌反应50分钟即可得到缓膨型建筑止水胶。

实施例5

第一步  亲水聚氨酯预聚体的制备

将20重量份的QS-3020改性聚醚、18重量份QS2020改性聚醚、4.5重量份聚氧化丙烯二醇、4.0重量份聚氧化丙烯三醇和由35重量份的氯化石蜡和15重量份的邻苯二甲酸丁卞酯构成的预聚体增塑剂抽入反应釜中搅拌和加热，开启真空系统，使反应釜中真空度达到0.098MPa, 当物料温度升至103℃时，维持上述温度和真空度，开始计时脱水3.5小时后，冷却降温到60℃；

在搅拌条件下将5.5重量份甲苯二异氰酸酯和4.0重量份二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯加入到上述的反应釜中，在70分钟内缓慢升温到65℃，待反应温度平稳后，加入由0.02重量份二月桂酸二丁基锡和0.02重量份辛酸亚锡构成的催化剂，计时反应4.5小时后，取样测试-NCO含量，当-NCO含量3.0%时，再降温到50℃以下得粘稠液体状的亲水聚氨酯预聚体；

第二步  利用亲水聚氨酯预聚体制备缓膨型建筑止水胶的工艺：

取上述40重量份的亲水聚氨酯预聚体、6.0重量份的乙酰乙酸乙酯、6.0重量份的偶联剂KH—550、10重量份的高岭土、18重量份的纳米改性碳酸钙、4.0重量份的辛酸亚锡做催化剂、16重量份的炭黑330、2.0重量份的气相白炭黑R202 和6.0重量份的玻璃微珠依次加入到搅拌缸中搅拌7分钟，并在0.098MPa真空度下，搅拌反应40分钟即可得到缓膨型建筑止水胶。

实施例6

第一步  亲水聚氨酯预聚体的制备

将25重量份的QS-3020改性聚醚、20重量份QS2020改性聚醚、5.5重量份聚氧化丙烯二醇、5.0重量份聚氧化丙烯三醇和由40重量份的氯化石蜡构成的预聚体增塑剂抽入反应釜中搅拌和加热，开启真空系统，使反应釜中真空度达到0.096MPa, 当物料温度升至97℃时，维持上述温度和真空度，开始计时脱水3小时后，冷却降温到50℃；

在搅拌条件下将4.5重量份甲苯二异氰酸酯和4.0重量份二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯加入到上述的反应釜中，在65分钟内缓慢升温到70℃，待反应温度平稳后，加入由0.03重量份二月桂酸二丁基锡和0.02重量份辛酸亚锡构成的催化剂，计时反应4小时后，取样测试-NCO含量，当-NCO含量2.8%时，再降温到50℃以下得粘稠液体状的亲水聚氨酯预聚体；

第二步  利用亲水聚氨酯预聚体制备缓膨型建筑止水胶的工艺：

取上述50重量份的亲水聚氨酯预聚体、2.5重量份的乙酰乙酸乙酯、4.0重量份的偶联剂KH—470、20重量份的高岭土、16重量份的纳米改性碳酸钙、1.0重量份的辛酸亚锡做催化剂、18重量份的炭黑330、4.0重量份的气相白炭黑R202 和4.0重量份的玻璃微珠依次加入到搅拌缸中搅拌12分钟，并在0.096MPa真空度下，搅拌反应30分钟即可得到缓膨型建筑止水胶。

实施例7

第一步  亲水聚氨酯预聚体的制备

将21重量份的QS-3020改性聚醚、25重量份QS2020改性聚醚、4重量份聚氧化丙烯二醇、6.0重量份聚氧化丙烯三醇和由60重量份的氯化石蜡构成的预聚体增塑剂抽入反应釜中搅拌和加热，开启真空系统，使反应釜中真空度达到0.095MPa, 当物料温度升至98℃时，维持上述温度和真空度，开始计时脱水2.5时后，冷却降温到55℃；

在搅拌条件下将3.5重量份甲苯二异氰酸酯和3.0重量份二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯加入到上述的反应釜中，在90分钟内缓慢升温到75℃，待反应温度平稳后，加入由0.04重量份二月桂酸二丁基锡和0.01重量份辛酸亚锡构成的催化剂，计时反应3小时后，取样测试-NCO含量，当-NCO含量1.7%时，再降温到50℃以下得粘稠液体状的亲水聚氨酯预聚体；

第二步  利用亲水聚氨酯预聚体制备缓膨型建筑止水胶的工艺：

取上述48重量份的亲水聚氨酯预聚体、4.0重量份的乙酰丙酮、6.0重量份的偶联剂KH—560、18重量份的高岭土、15重量份的纳米改性碳酸钙、3.5重量份的三亚乙基二胺做催化剂、12重量份的炭黑330、3.5重量份的气相白炭黑R202 和4.5重量份的玻璃微珠依次加入到搅拌缸中搅拌15分钟，并在0.095MPa真空度下，搅拌反应70分钟即可得到缓膨型建筑止水胶。

实施例8

第一步  亲水聚氨酯预聚体的制备

将18重量份的QS-3020改性聚醚、15重量份QS2020改性聚醚、5重量份聚氧化丙烯二醇、3.0重量份聚氧化丙烯三醇和由20重量份的氯化石蜡、15重量份的邻苯二甲酸二丁酯和5重量份的邻苯二甲酸丁卞酯构成的预聚体增塑剂抽入反应釜中搅拌和加热，开启真空系统，使反应釜中真空度达到0.098MPa, 当物料温度升至100℃时，维持上述温度和真空度，开始计时脱水3小时后，冷却降温到60℃；

在搅拌条件下将5重量份甲苯二异氰酸酯和4.5重量份二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯加入到上述的反应釜中，在80分钟内缓慢升温到70℃，待反应温度平稳后，加入由0.03重量份二月桂酸二丁基锡和0.02重量份辛酸亚锡构成的催化剂，计时反应3.5小时后，取样测试-NCO含量，当-NCO含量1.6%时，再降温到50℃以下得粘稠液体状的亲水聚氨酯预聚体；

第二步  利用亲水聚氨酯预聚体制备缓膨型建筑止水胶的工艺：

取上述55重量份的亲水聚氨酯预聚体、4.5重量份的乙酰丙酮、4.5重量份的偶联剂KH—550、16重量份的高岭土、16重量份的纳米改性碳酸钙、2.5重量份的三亚乙基二胺做催化剂、10重量份的炭黑330、2.5重量份的气相白炭黑R202 和4.0重量份的玻璃微珠依次加入到搅拌缸中搅拌10分钟，并在0.098MPa真空度下，搅拌反应60分钟即可得到缓膨型建筑止水胶。

构成上述缓膨型建筑止水胶的高岭土和纳米改性碳酸钙用作填料，以降低生产成本，气相白炭黑R202用于防止所构成的止水胶的下垂作用、炭黑用于提高止水胶的拉伸强度；玻璃微珠的添加用于降低止水胶的密度。

本发明解决了膨胀因子反复膨胀流失、膨胀倍率低以及膨胀不可控的问题（缓膨型），而且具有工艺简单成本低的优点。主要应用于以下方面：地下工程混凝土施工缝，钢筋与混凝土接缝，后浇带防水；公路，铁路，海底隧道的环向纵向及水平施工缝的防水；城市地铁隧道和地下车站施工缝、连接缝的防水。利用本专利申请制备的止水胶的性能参数：

体积膨胀倍率： 150%-600%；下垂度≤3mm；抗拉强度≥8Mpa；断裂伸长率≥550%；抗水压≥1.5Mpa；长期浸水体积；膨胀倍率保持率≥96%；7天后的拉伸粘结强度≥0.4Mpa。 

Claims (4)

1.一种缓膨型建筑止水胶，其特征在于：构成组份包括

40-60重量份的亲水聚氨酯预聚体、

2-6重量份的乙酰乙酸乙酯或乙酰丙酮、

3-8重量份的偶联剂、

10-20重量份的高岭土、

10-20重量份的纳米改性碳酸钙、 

   1-4重量份的止水胶催化剂和

   10-20重量份的炭黑330；其中，所述的亲水聚氨酯预聚体由

   15-30重量份的QS-3020改性聚醚、

   15-30重量份的QS2020改性聚醚、

   3-6重量份的聚氧化丙烯二醇、

3-6重量份的聚氧化丙烯三醇、

20-60重量份的增塑剂、

  0.01-0.04重量份的预聚体催化剂、

  3-7重量份的甲苯二异氰酸酯和

  3-7重量份的二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯

构成。

2.如权利要求1所述的一种缓膨型建筑止水胶，其特征在于：构成所述的组份中还包括2-5重量份的气相白炭黑R202。

3.如权利要求1所述的一种缓膨型建筑止水胶，其特征在于：构成所述的组份中还包括3-6重量份的玻璃微珠。

4.制备权利要求1所述的一种缓膨型建筑止水胶的方法，包括：

第一步  亲水聚氨酯预聚体的制备

将按重量份取得的QS-3020改性聚醚、QS2020改性聚醚、聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、预聚体增塑剂抽入反应釜中，然后开启搅拌和加热，开启真空系统，使反应釜中真空度达到0.095～0.099MPa, 当物料温度升到升至100±5℃时，维持上述温度和真空度，开始计时脱水2-4小时后，冷却降温到50-60℃；

在搅拌条件下将甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷-4,4′-二异氰酸酯加入到所述的反应釜中，在1.0-1.5小时内缓慢升温到70±5℃，待反应温度平稳后，加入催化剂并计时反应1.5-5小时后，取样测试-NCO含量，当-NCO含量在1.5-3.0%范围时，再降温到50℃以下得粘稠液体状的亲水聚氨酯预聚体；

第二步  缓膨型建筑止水胶的制备

将按重量份取得的亲水聚氨酯预聚体、乙酰乙酸乙酯或乙酰丙酮、偶联剂、高岭土、纳米改性碳酸钙、止水胶催化剂炭黑330、气相白炭黑R202 和玻璃微珠依次加入到搅拌缸中搅拌5-15分钟，并在0.095～0.099MPa真空度下，搅拌反应20-80分钟即可得到缓膨型建筑止水胶。