CN105037675A - 一种刚性聚氨酯加固灌浆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种刚性聚氨酯加固灌浆材料及其制备方法，属于灌浆材料的技术领域，其可解决现有的聚氨酯类灌浆材料固化速度太快，不利于施工操作的问题。本发明的刚性聚氨酯加固灌浆材料，由A和B两种组分组成，A组分是以70～90份的聚醚多元醇、10～30份的稀释剂、5～10份的潜固化剂、0～1份的催化剂、0～1份的消泡剂为原料混合均匀后制成的混合物；B组分是以95～100份的异氰酸酯、0～5份的聚醚多元醇合成的聚氨酯预聚体。本发明的刚性聚氨酯加固灌浆材料具有低粘度，强度高，不含溶剂的优点，其固化速度低，可操作时间长，适用于工业和民用建筑中各种混凝土裂缝的补强加固。

Description

一种刚性聚氨酯加固灌浆材料及其制备方法
技术领域
本发明属于灌浆材料技术领域，具体涉及一种刚性聚氨酯加固灌浆材料及其制备方法。
背景技术
混凝土材料因其抗压强度高、耐久性好等优点，广泛应用于各类土木工程。但是由于混凝土是一种多相非均匀的脆性材料，容易在荷载、温度、沉降等作用下产生裂缝。有的裂缝会导致结构的整体刚度和耐久性降低，因此需要采用有效的灌浆材料进行修补，恢复或增强因开裂而降低的结构承载能力。
环氧树脂灌浆材料凭借优良的粘接性能、力学性能、耐化学腐蚀性能和方便的施工性能，广泛应用于混凝土的裂缝灌浆修补。环氧树脂类灌浆材料广泛应用于建筑物梁、板、柱、地下室、桥梁、公路等宽度大于0.05mm的混凝土裂缝的灌浆修补。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：环氧树脂类灌浆材料在低温条件下(5℃以下)因固化反应速度降低，导致强度上升缓慢，影响冬季低温环境下的施工应用。而现有技术中的聚氨酯类灌浆材料，若要达到环氧树脂灌浆材料的高强度和高硬度等物理性能，则须加入较多固化剂，尽管在低温条件下，由于材料的活性低，能够保证材料具有适宜的固化速度，满足施工要求，但是当温度上升后，材料的固化速度太快，不利于施工操作，并且无法保证浆液能够顺利灌入裂缝并填充饱满。
发明内容
本发明针对现有的聚氨酯类灌浆材料在常温条件下固化速度太快，不利于施工操作的问题，提供一种刚性聚氨酯加固灌浆材料及其制备方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是：
一种刚性聚氨酯加固灌浆材料，由A和B两种组分组成，其中，按重量份数计：
A组分是以70～90份的聚醚多元醇、10～30份的稀释剂、5～10份的潜固化剂、0～1份的催化剂、0～1份的消泡剂为原料混合均匀后制成的混合物；
B组分是以95～100份的异氰酸酯、0～5份的聚醚多元醇合成的聚氨酯预聚体；
A、B两种组分的体积比为1∶1。
优选的，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚醚四元醇中的一种或一种以上的混合物。
优选的，所述聚醚多元醇的分子量为200～1000。
优选的，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物。
优选的，所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁脂(DBP)、邻苯二甲酸二异丁脂(DIBP)、邻苯二甲酸二异壬脂(DINP)中的一种或一种以上的混合物。
优选的，所述潜固化剂为亚胺类和/或恶唑烷类潜固化剂。
优选的，所述催化剂为有机金属盐类和/或胺类催化剂；所述消泡剂为有机硅类和/或聚合物类消泡剂。
优选的，所述刚性聚氨酯加固灌浆材料的可操作时间为45-60min。
优选的，在A、B组分混合后45min时间内，A、B组分混合物的浆液粘度不超过5000mPa.S。
优选的，在A、B组分混合60min时间内，A、B组分混合物的浆液粘度不超过10000mPa.S。
本发明还提供一种上述刚性聚氨酯加固灌浆材料的制备方法，包括下述步骤：
制备A组分：按重量份数将70～90份聚醚多元醇、10～30份稀释剂加入反应器，在搅拌下加热至100～110℃，真空度为-0.1MPa条件下脱水2～3小时，降温至60℃以下，加入5～10份潜固化剂、0～1份催化剂、0～1份消泡剂，搅拌0.5～1小时出料即为A组分；
制备B组分：按重量份数将95～100份异氰酸酯、0～5份聚醚多元醇加入反应器，在搅拌下加热至75～85℃，反应2～3小时，降温至60℃以下搅拌0.5～1小时出料即为B组分；
将A、B两种组分按体积比1∶1混合得到刚性聚氨酯加固灌浆材料。
其中，本发明所述的可操作时间的依据为行业标准JC/T1041-2007。
本发明的刚性聚氨酯加固灌浆材料，由A和B两种组分组成，其中，按重量份数计：A组分是以70～90份的聚醚多元醇、10～30份的稀释剂、5～10份的潜固化剂、0～1份的催化剂、0～1份的消泡剂为原料混合均匀后制成的混合物；B组分是以95～100份的异氰酸酯、0～5份的聚醚多元醇合成的聚氨酯预聚体；A、B两种组分的体积比为1∶1。本发明的刚性聚氨酯加固灌浆材料遇到空气中的潮气，体系中的潜固化剂先与水气发生水解反应，生成含有-NH2及-OH的含活泼氢的小分子固化剂，然后才与异氰酸酯组分反应，因此本发明的刚性聚氨酯加固灌浆材料具有低粘度，强度高，不含溶剂的优点，并且其固化速度较低，可操作时间长。本发明的刚性聚氨酯加固灌浆材料适用于地铁、隧道、公路、桥梁、水工以及工业和民用建筑中各种混凝土裂缝的补强加固。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种刚性聚氨酯加固灌浆材料，由A和B两种组分组成，其中，按重量份数计：
A组分是以80份的聚醚三元醇(蓝星东大DV-125)、14.85份的稀释剂(蓝帆化工DBP)、5份的潜固化剂(英国Incorez公司IncozolBH)、0.05份的催化剂(美国气体化学T-12)、0.1份的消泡剂(毕克化学BYK-054)为原料混合均匀后制成的混合物；
B组分是以97.5份的异氰酸酯(烟台万华PM-200)、2.5份的聚醚三元醇(蓝星东大MN-700)合成的聚氨酯预聚体；
A、B两种组分体积比为1∶1。
具体包括以下制备步骤：
制备A组分：将80份的聚醚三元醇、14.85份的稀释剂加入反应釜，在搅拌下加热至110℃，真空度为-0.1MPa条件下脱水2小时，降温至60℃以下，加入5份的潜固化剂、0.05份的催化剂、0.1份的消泡剂搅拌1小时出料即为A组分；
制备B组分：将97.5份的异氰酸酯、2.5份的聚醚三元醇依次加入反应釜，在搅拌下加热至80℃，反应2小时，降温至60℃以下出料即为B组分；
A、B两种组分按体积比1∶1混合得到刚性聚氨酯加固灌浆材料。
本实施例的刚性聚氨酯加固灌浆材料遇到空气中的潮气，体系中的潜固化剂先与水气发生水解反应，生成含有-NH2及-OH的含活泼氢的小分子固化剂，然后才与异氰酸酯组分反应，因此本实施例的刚性聚氨酯加固灌浆材料具有低粘度，强度高，不含溶剂的优点，并且其固化速度较低，可操作时间长。本发明的刚性聚氨酯加固灌浆材料适用于地铁、隧道、公路、桥梁、水工以及工业和民用建筑中各种混凝土裂缝的补强加固。
实施例2：
本实施例提供一种刚性聚氨酯加固灌浆材料，由A和B两种组分组成，其中，按重量份数计：
A组分是以75份的聚醚三元醇(蓝星东大MN-500)、18.4份的稀释剂(蓝帆化工DIBP)、6.5份的潜固化剂(英国Incorez公司IncozolEH)、0.05份的催化剂(美国气体化学T-12)、0.1份的消泡剂(毕克化学BYK-054)为原料混合均匀后制成的混合物；
B组分是以97份的异氰酸酯(烟台万华PM-200)、3份的聚醚三元醇(蓝星东大MN-500)合成的聚氨酯预聚体；
A、B两种组分体积比为1∶1。
具体包括以下制备步骤：
制备A组分：将75份的聚醚三元醇、18.4份的稀释剂加入反应釜，在搅拌下加热至110℃，真空度为-0.1MPa条件下脱水2小时，降温至60℃以下，加入6.5份的潜固化剂、0.05份的催化剂、0.1份的消泡剂混合均匀后制成的混合物；搅拌1小时出料即为A组分；
制备B组分：将97份的异氰酸酯、3份的聚醚三元醇依次加入反应釜，在搅拌下加热至80℃，反应2小时，降温至60℃以下出料即为B组分；
A、B两种组分按体积比1∶1混合得到刚性聚氨酯加固灌浆材料。
实施例3：
本实施例提供一种刚性聚氨酯加固灌浆材料的制备方法，包括下述步骤：
制备A组分：按重量份数将70份聚醚多元醇、10份稀释剂加入反应器，在搅拌下加热至100℃，真空度为-0.1MPa条件下脱水2小时，降温至60℃以下，加入5份潜固化剂、0.1份催化剂、0.1份消泡剂，搅拌0.5小时出料即为A组分；
制备B组分：按重量份数将95份异氰酸酯、0.1份聚醚多元醇依次加入反应器，在搅拌下加热至75℃，反应2小时，降温至60℃以下搅拌0.5小时出料即为B组分；
将A、B两种组分按体积比为1∶1混合得到刚性聚氨酯加固灌浆材料。
实施例4：
本实施例提供一种刚性聚氨酯加固灌浆材料的制备方法，包括下述步骤：
制备A组分：按重量份数将90份聚醚多元醇、30份稀释剂加入反应器，在搅拌下加热至110℃，真空度为-0.1MPa条件下脱水3小时，降温至60℃以下，加入10份潜固化剂、1份催化剂、1份消泡剂，搅拌1小时出料即为A组分；
制备B组分：按重量份数将100份异氰酸酯、5份聚醚多元醇依次加入反应器，在搅拌下加热至85℃，反应3小时，降温至60℃以下搅拌1小时出料即为B组分；
将A、B两种组分按体积比为1∶1混合得到刚性聚氨酯加固灌浆材料。
对比例1：
本实施例提供一种刚性聚氨酯加固灌浆材料，其制备方法与实施例1类似，不同之处在于：
A组分原料份数为：50份的聚醚三元醇(蓝星东大DV-125)、5份的聚醚三元醇(蓝星东大MN-500)和39.85份的稀释剂(蓝帆化工DBP)，5份的潜固化剂(英国Incorez公司IncozolBH)、0.05份的催化剂(美国气体化学T-12)、0.1份的消泡剂(毕克化学BYK-054)；
B组分原料份数为：80份的异氰酸酯(烟台万华PM-200)、20份的聚醚三元醇(蓝星东大MN-500)。
对比例2：
本实施例提供一种刚性聚氨酯加固灌浆材料，其制备方法与实施例1类似，不同之处在于：
A组分原料中5份潜固化剂用2份1,4-丁二醇代替。
实施例1、实施例2、对比例1及对比例2的性能测试结果见表1。其中，抗压强度、拉伸强度、可操作时间的测试依据为JC/T1041-2007，邵氏硬度的测试依据为GB/T2411-2008，其中A、B组分按体积比为1∶1混合制成2mm厚度的试样并在常温养护24h后进行测试。固化时间测试依据为记录在指定温度下，A、B组分按体积比为1∶1混合开始，至材料失去流动性时的时间。
表1性能测试结果
由上述数据可以看出，本发明的刚性聚氨酯加固灌浆材料粘度低，强度高，不含溶剂，可操作时间长，适用于地铁、隧道、公路、桥梁、水工以及工业和民用建筑中各种混凝土裂缝的补强加固。
显然，上述各实施例的具体实施方式还可进行许多变化；例如：本领域技术人员可以根据经验在原料中加入一定的助剂，或者原料份数可以根据不同需要进行改变，具体反应时间、反应温度可以根据具体情况进行改变，聚醚多元醇可选自聚醚二元醇、聚醚三元醇或聚醚四元醇等。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种刚性聚氨酯加固灌浆材料，其特征在于，由A和B两种组分组成，其中，按重量份数计：
A组分是以70～90份的聚醚多元醇、10～30份的稀释剂、5～10份的潜固化剂、0～1份的催化剂和0～1份的消泡剂为原料混合均匀后制成的混合物；
B组分是以95～100份的异氰酸酯和0～5份的聚醚多元醇为原料合成的聚氨酯预聚体；
A、B两种组分的体积比为1∶1。
2.根据权利要求1所述的刚性聚氨酯加固灌浆材料，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚醚四元醇中的一种或一种以上的混合物；
优选的，所述聚醚多元醇的分子量为200～1000。
3.根据权利要求1所述的刚性聚氨酯加固灌浆材料，其特征在于，所述异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的刚性聚氨酯加固灌浆材料，其特征在于，所述稀释剂为邻苯二甲酸二丁脂、邻苯二甲酸二异丁脂、邻苯二甲酸二异壬脂中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的刚性聚氨酯加固灌浆材料，其特征在于，所述潜固化剂为亚胺类和/或恶唑烷类潜固化剂。
6.根据权利要求1所述的刚性聚氨酯加固灌浆材料，其特征在于，所述催化剂为有机金属盐类和/或胺类催化剂；所述消泡剂为有机硅类和/或聚合物类消泡剂。
7.根据权利要求1所述的刚性聚氨酯加固灌浆材料，其特征在于，所述刚性聚氨酯加固灌浆材料的可操作时间为45-60min。
8.根据权利要求1所述的刚性聚氨酯加固灌浆材料，其特征在于，在A、B组分混合后45min时间内，A、B组分混合物的浆液粘度不超过5000mPa.S。
9.根据权利要求1所述的刚性聚氨酯加固灌浆材料，其特征在于，在A、B组分混合60min时间内，A、B组分混合物的浆液粘度不超过10000mPa.S。
10.一种刚性聚氨酯加固灌浆材料的制备方法，其特征在于，所述灌浆材料为权利要求1～9任一项所述的刚性聚氨酯加固灌浆材料，具体包括下述步骤：
制备A组分：按重量份数将70～90份聚醚多元醇、10～30份稀释剂加入反应器，在搅拌下加热至100～110℃，真空度为-0.1MPa条件下脱水2～3小时，降温至60℃以下，加入5～10份潜固化剂、0～1份催化剂、0～1份消泡剂，搅拌0.5～1小时出料即为A组分；
制备B组分：按重量份数将95～100份异氰酸酯、0～5份聚醚多元醇依次加入反应器，在搅拌下加热至75～85℃，反应2～3小时，降温至60℃以下搅拌0.5～1小时出料即为B组分；
将A、B两种组分按体积比为1∶1混合得到刚性聚氨酯加固灌浆材料。
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