CN109810237B - 一种单浆可承重反应材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单浆可承重反应材料及其制备方法，制备的单浆可承重反应材料阻燃、粘度不高、适用大多数通用流体输送设备、可承重，便于水环境下修复地下管道渗漏，尤其便于水环境下非开挖修复地下管道渗漏。一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，粘度≤800 mPa•s(25℃)、密度≥1400kg/m3的氯代烷基磷酸酯混合物20‑40份，异氰酸酯20‑40份，多元醇10‑30份，稳泡表面活性剂1‑5份、催化剂DMDEE 0.01‑1份、苯甲酰氯0.01份，色浆0‑2份。

Description

一种单浆可承重反应材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及地下管道渗漏，尤其涉及用于修复地下管道渗漏的一种单浆可承重反应材料及其制备方法。

背景技术

渗漏是我国地下管道普遍存在的问题，混凝土管道腐蚀以及PCCP管道断丝开裂是导致这两类管道渗漏的主要原因之一。城市地面环境复杂，常常不具备管道开挖维修条件。国外现行非开挖修复多数属于整体更换管道，造价高，且对管道施工环境要求较高，本项目研发了环保耐腐蚀的地下管道单浆可承重反应材料。不仅使用单浆施工，工艺简单方便，而且可以有效解决由于管道渗漏导致的基础脱空和松散问题。

适用于地下管道非开挖修复的单浆可承重反应材料，特别在地下管道破裂并漏水条件进行修复需要具备以下特点：1、材料能够膨胀，可以达到较好的堵水效果；2、材料膨胀后仍具有较高的强度可承重，有效解决由于管道渗漏导致的基础脱空和松散问题；3、能够和水反应，可以和带水的管道和土石表面有较好的粘结力；4、原材料粘度不大，适用大多数通用流体输送设备；5、成型后的高聚物具有阻燃性能，阻燃级别C级；6、成型后的高聚物对水质没有影响。专利CN 104696664 B和CN 104652415 B中公开了地下管道高聚物修复的工艺与方法，对高聚物的组成以及成型方法没有涉及。

市面上一些常见的水性或者油性聚氨酯单组份堵漏剂遇水后也能发泡，但是同时存在一个严重的问题，堵漏剂经由注浆设备注入地下管道破裂形成的水中时，由于堵漏剂的流速较快在注浆出口会与水对撞，导致材料与水形成一种混合的效果，这种混和效果使堵漏剂中较多的异氰酸根官能团与水在催化剂作用下反应，放出了更多的二氧化碳发泡剂，使材料体积过分膨胀形成密度很低，密度＜25kg/m3，这种泡沫飘在水的表面，凝固后很软，没有强度，抗压小于0.5mpa，不能承担管道和管道中水的重量。

市面上一些常见的水性或者油性聚氨酯单组份堵漏剂存在的另一个问题是：由于在聚氨酯单组份堵漏剂生产聚合过程中多元醇会和异氰酸酯反应生成大分子，导致材料成品粘度很大，大多数通用流体输送设备无法注浆。市面上一些常见的水性或者油性聚氨酯单组份堵漏剂里面都通过添加＞20%的低沸点有机溶剂来解决粘度问题。这些有机溶剂降低了材料的固含量，在材料注浆过程中会部分散发到环境中，部分保留在材料中，使材料有机物有害物质限量不符合GB18583-2008要求。

最后，市面上一些常见的水性或者油性聚氨酯单组份堵漏剂通常不具有阻燃性，特别是里面添加＞20%的低沸点有机溶剂，遇火容易燃烧。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种单浆可承重反应材料及其制备方法，制备的单浆可承重反应材料阻燃、粘度不高、适用大多数通用流体输送设备、可承重，便于水环境下修复地下管道渗漏，尤其便于水环境下非开挖修复地下管道渗漏。

本发明的目的是以下述方式实现的：一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，粘度≤800 mPa•s(25℃)、密度≥1400kg/m3的氯代烷基磷酸酯混合物20-40份，异氰酸酯20-40份，多元醇10-30份，稳泡表面活性剂1-5份、催化剂DMDEE 0.01-1份、苯甲酰氯0.01份，色浆0-2份。

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、改性多亚甲基多苯基异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、改性甲苯二异氰酸酯中改性产品中的至少一种。

多元醇为蔗糖聚醚多元醇、山梨醇聚醚多元醇、小分子醇类聚醚多元醇、胺类聚醚多元醇、苯酐聚酯多元醇、己二酸聚酯多元醇中的至少一种。

稳泡表面活性剂为有机硅Si-C型表面活性剂，使材料中泡沫稳定发泡，并使泡孔结构均匀细密，不破泡的一种有机助剂.

有机硅Si-C型表面活性剂为L6900。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至48℃-52℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、异氰酸酯、多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至78℃-82℃，然后反应1.9h-2.2h；

（5）然后将反应釜降温至48℃-52℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌26min-34min，即得产物。

本发明中提供的单浆可承重反应材料中，异氰酸酯过量，其中一部分异氰酸酯和多元醇反应掉了，剩余一部分作为官能团留在材料分子链末端，苯甲酰氯阻止异氰酸根的自聚。

本发明公开了适用于地下管道非开挖修复的单浆可承重反应材料及制备方法，本发明通过在材料中添加高密度原料—粘度≤800 mPa•s(25℃)、密度≥1400kg/m3的氯代烷基磷酸酯混合物，材料经由注浆设备注入地下管道破裂形成的水中时，虽然材料的流速较快在注浆出口会与水对撞形成一种混合的效果，由于材料混合浆液密度明显大于水的密度，材料会快速沉淀在水的底部并相互融合在一起形成一个连续相后在水的底部整体均匀膨胀凝固，形成的高聚物密度较高，密度＞120kg/m3，能够满足抗压＞0.5mpa的要求。

通过在材料中添加20-40%的粘度≤800 mPa•s(25℃)、密度≥1400kg/m3的氯代烷基磷酸酯混合物，能够控制材料粘度≤1200 mPa·s（25℃），适用大多数通用流体输送设备；同时本发明不需要通过添加＞20%的低沸点有机溶剂来解决粘度问题，而且制备的材料固含量≥99%，有机物有害物质限量符合GB18583-2008要求。

通过在材料中添加20-40%的粘度≤800 mPa•s(25℃)、密度≥1400kg/m3的氯代烷基磷酸酯混合物，同时解决了注浆材料中的阻燃问题：密度大于1400kg/m3的氯代烷基磷酸酯混合物密度大的原因是由于混合物中磷、氯含量总和＞40%，提供了很好的阻燃性能，使材料达到了阻燃级别C级（测试标准GB8624）。

本发明提供的单浆可承重反应材料在地下管道破裂并漏水条件下注浆，同时满足以下指标：施工设备与工艺简单，避免了多组分配比不准或者现场配料计量不准的问题，适用大多数通用流体输送设备，材料经由注浆设备注入地下管道破裂凝固后密度≥120kg/m3，能够满足抗压≥0.5mpa的要求；而且材料能够控制粘度≤1200 mPa·s（25℃），固含量≥99%，有机物有害物质限量符合GB18583-2008要求；材料具有良好的阻燃性能，测试标准GB8624下，阻燃级别可以达到C级。固化反应后材料中砷、镉、铬（六价）、铅、汞、硒重金属符合GB/T 17219-1998的要求，材料即可以用作输水管道也可以用作排水管道，尤其适合于输水管道。

本发明所使用的氯代烷基磷酸酯混合物为浙江万盛股份有限公司的产品WSFR-118，粘度为500-800 mPa•s(25℃)，密度为1.465±0.005g/cm3（25℃）。

具体实施方式

实施例1：

一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，粘度≤800 mPa•s(25℃)、密度≥1400kg/m3的氯代烷基磷酸酯混合物20-40份，异氰酸酯20-40份，多元醇10-30份，稳泡表面活性剂L6900 1-5份、催化剂DMDEE0.01-1份、苯甲酰氯0.01份，色浆0-2份。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至48℃-52℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、异氰酸酯、多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至78℃-82℃，然后反应1.9h-2.2h；

（5）然后将反应釜降温至48℃-52℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌26min-34min，即得产物。

实施例2：

一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，粘度≤800 mPa•s(25℃)、密度≥1400kg/m3的氯代烷基磷酸酯混合物20-40份，异氰酸酯20-40份，多元醇10-30份，有机硅Si-C型表面活性剂 1-5份、催化剂DMDEE0.01-1份、苯甲酰氯0.01份，色浆0-2份。

有机硅Si-C型表面活性剂，使材料中泡沫稳定发泡，并使泡孔结构均匀细密，不破泡的一种有机助剂。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至48℃-52℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、异氰酸酯、多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至78℃-82℃，然后反应1.9h-2.2h；

（5）然后将反应釜降温至48℃-52℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌26min-34min，即得产物。

实施例3：

一种单浆可承重反应材料，包括如下表表1中重量份的以下原料，

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至48℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、异氰酸酯、多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至78℃，然后反应1.9h；

（5）然后将反应釜降温至48℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌26min，即得产物。

所制的材料颜色为均匀灰色，经在水环境下注浆各种物理性能如下表表2：

实施例4

一种单浆可承重反应材料，包括如下表表3中重量份的以下原料，

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至52℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、异氰酸酯、多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至82℃，然后反应2.2h；

（5）然后将反应釜降温至52℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌34min，即得产物。

所制的材料颜色为均匀灰色，在水环境下注浆各种物理性能如下表表4：

单浆可承重反应材料的原料组成及制备方法还可以如以下实施例所述。

实施例5：

一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，氯代烷基磷酸酯混合物20份，甲苯二异氰酸酯20份，蔗糖聚醚多元醇10份，表面活性剂L6900 1份、催化剂DMDEE0.01份、苯甲酰氯0.01份。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至48℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、甲苯二异氰酸酯、蔗糖聚醚多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至78℃，然后反应1.9h；

（5）然后将反应釜降温至48℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌26min，即得产物。

实施例6：

一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，氯代烷基磷酸酯混合物40份，异氰酸酯40份，多元醇30份，表面活性剂L6900 5份、催化剂DMDEE 1份、苯甲酰氯0.01份，色浆2份。

异氰酸酯中为多亚甲基多苯基异氰酸酯10份、二苯基甲烷二异氰酸酯为30份。

多元醇为山梨醇聚醚多元醇。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至52℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、异氰酸酯、多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至82℃，然后反应2.2h；

（5）然后将反应釜降温至52℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌34min，即得产物。

实施例7：

一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，氯代烷基磷酸酯混合物30份，异氰酸酯30份，多元醇20份，表面活性剂L6900 3份、催化剂DMDEE 0.50份、苯甲酰氯0.01份，色浆1份。

异氰酸酯中多亚甲基多苯基异氰酸酯为10份，二苯基甲烷二异氰酸酯为10份，甲苯二异氰酸酯中为10份。多元醇中苯酐聚酯多元醇。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至50℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、异氰酸酯、多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至80℃，然后反应2.0h；

（5）然后将反应釜降温至50℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌30min，即得产物。

实施例8：

一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，氯代烷基磷酸酯混合物25份，异氰酸酯35份，多元醇15份，表面活性剂L6900 4份、催化剂DMDEE 0.02份、苯甲酰氯0.01份，色浆1.8份。

异氰酸酯为改性二苯基甲烷二异氰酸酯。

多元醇为己二酸聚酯多元醇。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至49℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、异氰酸酯、多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至81℃，然后反应2.0h；

（5）然后将反应釜降温至50℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌32min，即得产物。

实施例9：

一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，氯代烷基磷酸酯混合物38份，异氰酸酯25份，多元醇26份，表面活性剂L6900 2份、催化剂DMDEE 0.80份、苯甲酰氯0.01份，色浆1.5份。

异氰酸酯为改性甲苯二异氰酸酯。多元醇中为蔗糖聚醚多元醇10份、山梨醇聚醚多元醇16份。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至49℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、异氰酸酯、多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至79℃，然后反应2.1h；

（5）然后将反应釜降温至52℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌28min，即得产物。

实施例10：

一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，氯代烷基磷酸酯混合物32份，异氰酸酯28份，多元醇11份，表面活性剂L6900 2份、催化剂DMDEE 0.6份、苯甲酰氯0.01份，色浆1份。

异氰酸酯中改性二苯基甲烷二异氰酸酯14份、改性甲苯二异氰酸酯中14份。

多元醇中苯酐聚酯多元醇3份、己二酸聚酯多元醇中8份。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至50℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、异氰酸酯、多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至78℃，然后反应2.2h；

（5）然后将反应釜降温至52℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌33min，即得产物。

实施例11：

一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，氯代烷基磷酸酯混合物28份，异氰酸酯23份，多元醇27份，有机硅Si-C型表面活性剂3份、催化剂DMDEE 0.55份、苯甲酰氯0.01份，色浆1.6份。

异氰酸酯中多亚甲基多苯基异氰酸酯5份、二苯基甲烷二异氰酸酯8份、改性二苯基甲烷二异氰酸酯6份、改性甲苯二异氰酸酯9份。

多元醇中蔗糖聚醚多元醇7份、山梨醇聚醚多元醇3份、苯酐聚酯多元醇8份、己二酸聚酯多元醇份。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，如实施例1所述。

实施例12：

一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，氯代烷基磷酸酯混合物36份，异氰酸酯29份，多元醇18份，有机硅Si-C型表面活性剂4份、催化剂DMDEE 0.35份、苯甲酰氯0.01份，色浆0.8份。

异氰酸酯中二苯基甲烷二异氰酸酯16份、改性多亚甲基多苯基异氰酸酯20份。

多元醇中蔗糖聚醚多元醇3份、苯酐聚酯多元醇6份、己二酸聚酯多元醇9份。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，所述的单浆可承重反应材料的制备方法，如实施例1所述。

实施例13：

一种单浆可承重反应材料，包括按重量份的以下原料，氯代烷基磷酸酯混合物33份，异氰酸酯25份，多元醇15份，有机硅Si-C型表面活性剂1份、催化剂DMDEE 0.9份、苯甲酰氯0.01份，色浆0.5份。

异氰酸酯中多亚甲基多苯基异氰酸酯6份、改性多亚甲基多苯基异氰酸酯8份、改性二苯基甲烷二异氰酸酯9份、改性甲苯二异氰酸酯10份。

多元醇中山梨醇聚醚多元醇5份、苯酐聚酯多元醇5份、己二酸聚酯多元醇5份。

所述的单浆可承重反应材料的制备方法，所述的单浆可承重反应材料的制备方法，如实施例1所述。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种单浆可承重反应材料，其特征在于：包括按重量份的以下原料，粘度≤800 mPa•s(25℃)、密度≥1400kg/m3的氯代烷基磷酸酯混合物20-40份，异氰酸酯20-40份，多元醇10-30份，稳泡表面活性剂1-5份、催化剂DMDEE 0.01-1份、苯甲酰氯0.01份，色浆0-2份；制备的浆液密度大于水的密度。

2.根据权利要求1所述的单浆可承重反应材料，其特征在于：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、改性多亚甲基多苯基异氰酸酯、改性二苯基甲烷二异氰酸酯、改性甲苯二异氰酸酯中改性产品中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的单浆可承重反应材料，其特征在于：多元醇为蔗糖聚醚多元醇、山梨醇聚醚多元醇、小分子醇类聚醚多元醇、胺类聚醚多元醇、苯酐聚酯多元醇、己二酸聚酯多元醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的单浆可承重反应材料，其特征在于：稳泡表面活性剂为有机硅Si- C型表面活性剂。

5.根据权利要求4所述的单浆可承重反应材料，其特征在于：有机硅Si- C型表面活性剂为L6900。

6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的单浆可承重反应材料的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤，（1）按重量份数称量各原料；

（2）将反应釜加热至48℃-52℃；

（3）将称量好的氯代烷基磷酸酯混合物、异氰酸酯、多元醇、表面活性剂、苯甲酰氯、色浆加入到反应釜中；

（4）将反应釜加热升温至78℃-82℃，然后反应1.9h-2.2h；

（5）然后将反应釜降温至48℃-52℃，将称量好的催化剂加入到反应釜中，搅拌26min-34min，即得产物。