CN110183607A - 一种双组份堵水加固灌浆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双组份堵水加固灌浆材料及其制备方法，包括：A组分和B组分；以重量份数计，A组分包括：聚醚多元醇40‑60份、聚酯多元醇20‑40份、增塑剂0‑20份、催化剂0.5‑3份，潜固化剂0.5‑3份和泡沫稳定剂0.5‑3份；B组分包括：多异氰酸酯；所述A组分与所述B组分的重量比为2‑1：1。本发明的灌浆材料为双组分聚氨酯灌浆材料，通过原料和组成改进，使得材料粘度低，固化物强度高，韧性好，操作方便，遇水时迅速反应形成硬质泡沫用于堵水，不遇水时形成刚性树脂用于加固补强。固化物与基层粘接牢固，不收缩，提高了堵漏加固效果。

Description

一种双组份堵水加固灌浆材料及其制备方法
技术领域
本发明属于防水堵漏技术领域，更具体地，涉及一种双组份堵水加固灌浆材料及其制备方法。
背景技术
化学灌浆是将一定的化学材料(无机或有机材料)配制成真溶液，用化学灌浆泵等压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其渗透、扩散、胶凝或固化，以增加地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝修补的一项加固基础，防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。即化学灌浆是化学与工程相结合，应用化学科学、化学浆材和工程技术进行基础和混凝土缺陷处理(加固补强、防渗止水)，保证工程的顺利进行或借以提高工程质量的一项技术。
化学罐浆技术已在我国水电、建筑、交通和采矿四大领域得到广泛应用。聚氨酯灌浆材料是目前化学灌浆材料中产品种类最多、适用范围最广、用量最大的一类灌浆材料，广泛应用于各类工程的堵水加固、充填密封，是快速抢险的首选材料。目前，堵水加固材料种类较多，如聚氨酯灌浆材料、水玻璃改性聚氨酯灌浆材料、环氧改性聚氨酯灌浆材料等，这些材料都存在性能不能兼顾的问题，聚氨酯灌浆材料反应速度受温度影响较大、潮湿基础粘接较差、水玻璃改性聚氨酯灌浆材料韧性较差、环氧改性聚氨酯灌浆材料潮湿基础粘接较差等。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种双组份堵水加固灌浆材料及其制备方法，使得制备的灌浆材料具有良好的强度和韧性，提高其与潮湿基面的粘接性能，并且具有良好的低温反应速率。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种双组份堵水加固灌浆材料，该堵水加固灌浆材料包括：A组分和B组分；
以重量份数计，所述A组分包括：聚醚多元醇40-60份、聚酯多元醇20-40份、增塑剂0-20份、催化剂0.5-3份，潜固化剂0.5-3份和泡沫稳定剂0.5-3份；
所述B组分包括：多异氰酸酯；
所述A组分与所述B组分的重量比为2-1：1。
本发明的另一方面提供上述双组份堵水加固灌浆材料的制备方法，该制备方法包括：
A组分的制备：将聚醚多元醇、聚酯多元醇和任选的增塑剂进行脱水、降温，然后与潜固化剂、泡沫稳定剂和催化剂混合均匀；
B组分的制备：配制计量的多异氰酸酯。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
(1)本发明的灌浆材料为双组分聚氨酯灌浆材料，通过原料和组成改进，使得材料粘度低，固化物强度高，韧性好，操作方便，遇水时迅速反应形成硬质泡沫用于堵水，不遇水时形成刚性树脂用于加固补强。固化物与基层粘接牢固，不收缩，提高了堵漏加固效果。
(2)本发明公开的聚氨酯灌浆材料，通过在A组分中引入苯酐聚酯多元醇，由于苯酐聚酯多元醇中含有较多苯环，提高了树脂中苯环含量，从而提高了固化物的强度和韧性，同时苯酐聚酯多元醇中含有较大极性的聚酯基团，提高了固化物与潮湿基面的粘接性能；通过在A组分中引入潜固化剂，潜固化剂在低温下能很快水解生成端氨基扩链剂，能快速与异氰酸酯反应，从而提高了低温下的反应速率。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的一方面提供一种双组份堵水加固灌浆材料，该堵水加固灌浆材料包括：A组分和B组分；
以重量份数计，所述A组分包括：聚醚多元醇40-60份、聚酯多元醇20-40份、增塑剂0-20份、催化剂0.5-3份，潜固化剂0.5-3份和泡沫稳定剂0.5-3份；
所述B组分包括：多异氰酸酯；
所述A组分与所述B组分的重量比为2-1：1。
本发明中，优选地，所述多异氰酸酯中的异氰酸酯基与聚醚多元醇和聚酯多元醇中含有的羟基的摩尔比为1.1-1.2：1。
本发明中，将A组分和B组分按照计量直接均匀混合后即可进行灌浆，可凭借灌浆泵压力和自身的低粘性渗入各类渗漏水通道中去，由于本发明中的聚氨酯灌浆材料中的A组分中包括催化剂，从而使得聚氨酯灌浆材料在无水环境下灌浆使用时生成有一定韧性的高强树脂，该树脂不仅可以加固且具有韧性，具有一定的形变，可大大减少基础形变引起的破损，进一步增强加固能力、尺寸稳定性、工程耐久性。本发明中的聚氨酯灌浆材料在有大流量涌水环境下使用，即使在温度较低的环境下，A组分中潜固化剂也能快速水解生成端氨基扩链剂，使得该灌浆材料可以迅速发泡生成硬质泡沫进行堵水。
根据本发明，优选地，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇和/或聚醚三元醇；
所述聚醚多元醇的数均分子量优选为300-1000。
根据本发明，优选地，所述聚酯多元醇为苯酐聚酯多元醇。
本发明中，所述苯酐聚酯多元醇为由苯酐与二乙二醇，已二醇，丁二醇，丙三醇，乙二醇、1、3-丙二醇、1、2-丙二醇，新戊二醇和季戊四醇中的至少一种，经催化反应而制成的聚酯多元醇。优选地，所述苯酐聚酯多元醇为华峰集团公司的HF-8040、HF-8031、HF-8765和HF-8725中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述潜固化剂为噁唑烷类潜固化剂和/或酮亚胺类潜固化剂。
根据本发明，本发明所用的泡沫稳定剂为本领域常规的表面活性剂，所述泡沫稳定剂优选为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的至少一种。例如为南京美思德新材料公司的AK-8803、AK-8876和赢创工业集团的B1048。
根据本发明，优选地，所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI)和MDI-50中的至少一种。
本发明中，所述MDI-50为2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯与4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物。
根据本发明，优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、烷基磺酸苯酯、氯化石蜡和环氧大豆油中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述催化剂由胺类催化剂和金属催化剂组成，所述胺类催化剂和金属催化剂的重量比为1-2：1；其中，所述胺类催化剂为三乙胺、十二叔胺、十四叔胺、三乙烯二胺、二乙烯三胺、双吗啉基二乙基醚和三-(二甲胺基甲基)苯酚中的至少一种；所述金属催化剂为有机锡、有机锌、有机铋和有机锆中的至少一种。
本发明的另一方面提供上述双组份堵水加固灌浆材料的制备方法，该制备方法包括：
A组分的制备：将聚醚多元醇、聚酯多元醇和任选的增塑剂进行脱水、降温，然后与潜固化剂、泡沫稳定剂和催化剂混合均匀；
B组分的制备：配制计量的多异氰酸酯。
根据本发明，优选地，所述脱水为：在温度为110-120℃，真空度为-0.09至-0.1MPa的条件下脱水2-3h至水分含量小于0.05wt％；所述降温为降温至40℃以下。
以下通过实施例进一步说明本发明：
以下各实施例和对比例所用的聚醚多元醇分别购自山东东大化学工业(集团)公司的MN-500、MN-700、DL-1000、DV-125；
所用聚酯多元醇均为苯酐聚酯多元醇，购自华峰集团公司的HF-8725、HF-8040、HF-8031、HF-8765；
潜固化剂购自艾利特的ALT-101、ALT-401，骏和化工上海有限公司的702，上海博信景创新材料科技有限公司的LCA-3000；
泡沫稳定剂购自南京美思德新材料公司的AK-8803、AK-8876，赢创工业集团的B1048；
多苯基多亚甲基多异氰酸酯购自陶氏化学，MDI-50购自万华化学集团股份有限公司。
实施例1
本实施例提供一种双组份堵水加固灌浆材料，包括：A组分和B组分，
所述A组分的包括：45重量份聚醚多元醇MN-500(羟值：340；聚醚三元醇)、35重量份聚酯多元醇HF-8725(羟值：240)、1.5重量份胺类催化剂DMDEE(双吗啉基二乙基醚)、0.8重量份金属催化剂T12、2重量份潜固化剂ALT-101(恶唑烷类潜固化剂)、1.5重量份泡沫稳定剂AK-8803、14.2重量份的增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯；
所述B组分包括：65重量份多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
本实施例还提供上述的灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备：将聚醚多元醇、聚酯多元醇和增塑剂在温度为112℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2小时至水分含量小于0.05wt％，降温至50℃以下，加入潜固化剂、泡沫稳定剂和催化剂，搅拌均匀后出料，过滤充氮气包装；
B组分的制备：将多异氰酸酯充氮包装。
使用时将A组分、B组分按照上述重量比100:65均匀混合后即可室温固化。
实施例2
本实施例提供一种双组份堵水加固灌浆材料，包括：A组分和B组分，
所述A组分包括：40重量份聚醚多元醇DL-1000(羟值：56；聚醚二元醇)、40重量份聚酯多元醇FH-8040(羟值：400)、1重量份胺类催化剂12-DMA(十二烷基二甲基叔胺)、1重量份金属催化剂异辛酸铋、2重量份泡沫稳定剂AK-8876、3重量份潜固化剂ALT-401(恶唑烷类潜固化剂)和13重量份的增塑剂烷基磺酸苯酯；
所述B组分包括：30重量份多苯基多亚甲基多异氰酸酯和20重量份MDI-50。
本实施例还提供上述的灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备：将聚醚多元醇、聚酯多元醇和增塑剂在温度为118℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2.5小时至水分含量小于0.05wt％，降温至40℃以下，加入泡沫稳定剂、催化剂和潜固化剂，搅拌均匀后出料，过滤充氮气包装；
B组分的制备：将MDI-50和多苯基多亚甲基多异氰酸酯在22℃下充氮搅拌0.5小时，过滤出料充氮包装。
将A组分、B组分按照上述重量比2:1均匀混合后即可室温固化。
实施例3
本实施例提供一种双组份堵水加固灌浆材料，包括：A组分和B组分，
所述A组分包括：60重量份聚醚多元醇DV-125(羟值450；聚醚三元醇)、35重量份聚酯多元醇FH-8031(羟值：315)、1重量份胺类催化剂DMP-30(三-(二甲胺基甲基)苯酚)、0.5份金属催化剂有机锆、2重量份泡沫稳定剂AK-8876；1.5份潜固化剂702(酮亚胺类潜固化剂)；
所述B组分包括：60重量份多苯基多亚甲基多异氰酸酯、40重量份MDI-50。
本实施例还提供上述的灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备：将聚醚多元醇和聚酯多元醇在温度为118℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水3小时至水分含量小于0.05wt％，降温至50℃以下，加入泡沫稳定剂、催化剂和潜固化剂搅拌均匀后出料，过滤充氮气包装；
B组分的制备：将多苯基多亚甲基多异氰酸酯、MDI-50在23℃下充氮搅拌0.1小时，过滤出料充氮包装。
将A组分、B组分按照上述重量比1:1直接均匀混合后即可室温固化。
实施例4
本实施例提供一种双组份堵水加固灌浆材料，包括：A组分和B组分，
所述A组分包括：50重量份的聚醚多元醇MN-700(羟值：240，聚醚三元醇)、25重量份聚酯多元醇FH-8765(羟值：660)、17重量份的增塑剂氯化石蜡、1.5重量份的胺类催化剂三乙胺和1重量份的金属催化剂异辛酸锌、2.5重量份的泡沫稳定剂B1048、3重量份潜固化剂LCA-3000(恶唑烷类潜固化剂)；
制备所述B组分：85重量份的多苯基多亚甲基多异氰酸酯；
本实施例还提供上述的灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备：在夹层反应釜内，按配方量先加入50重量份的聚醚多元醇MN-700、25重量份的聚酯多元醇FH-8765份和18.5重量份的氯化石蜡，在温度为110～120℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至40℃以下，加入0.31重量份的胺类催化剂三乙胺、2.5重量份的泡沫稳定剂B1048、3重量份潜固化剂LCA-3000，搅拌均匀后出料，充氮密封包装。使用时打开包装直接使用。
B组分的制备：在夹层反应釜内，将多苯基多亚甲基多异氰酸酯在23℃充氮密封包装。
将A组分、B组分按照上述重量比100:85直接均匀混合后即可室温固化。
对比例1
本对比例与实施例1的区别为：将A组分中的35重量份聚酯多元醇FH-8725(羟值：400)替换为35重量份的聚醚多元醇MN-700(羟值：240；聚醚三元醇)；
其他各组分及其用量和制备方法均与实施例2相同；
将A组分、B组分按照上述重量比100:65均匀混合后即可室温固化。
对比例2
本对比例与实施例2的区别为：将A组分中的3重量份潜固化剂ALT-401去除；
其他各组分及其用量和制备方法均与实施例2相同；
将A组分、B组分按照上述重量比97:50均匀混合后即可室温固化。
测试例
分别对上述实施例和对比例中的灌浆材料进行了检测，其中，A、B组分的粘度按照GB/T2794-1995标准进行测试，抗压强度和抗拉强度按照GB/T2567-2008标准进行测试，干粘接强度和湿粘接强度按照JC/T1041-2007标准进行测试，凝固时间按照JC/T2041-2010标准进行测试，具体测试结果见表1。
表1主要性能测试指标
由表1测试数据可知，实施例1-4中的灌浆材料粘度低、强度高、与基层粘接强，特别是与潮湿基础粘接牢固，遇水时迅速反应形成硬质泡沫用于堵水，不遇水时形成刚性树脂用于加固补强。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种双组份堵水加固灌浆材料，其特征在于，该堵水加固灌浆材料包括：A组分和B组分；
以重量份数计，所述A组分包括：聚醚多元醇40-60份、聚酯多元醇20-40份、增塑剂0-20份、催化剂0.5-3份，潜固化剂0.5-3份和泡沫稳定剂0.5-3份；
所述B组分包括：多异氰酸酯；
所述A组分与所述B组分的重量比为2-1：1。
2.根据权利要求1所述的双组份堵水加固灌浆材料，其中，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇和/或聚醚三元醇；
所述聚醚多元醇的数均分子量优选为300-1000。
3.根据权利要求1所述的双组份堵水加固灌浆材料，其中，所述聚酯多元醇为苯酐聚酯多元醇。
4.根据权利要求1所述的双组份堵水加固灌浆材料，其中，所述潜固化剂为噁唑烷类潜固化剂和/或酮亚胺类潜固化剂。
5.根据权利要求1所述的双组份堵水加固灌浆材料，其中，所述泡沫稳定剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的双组份堵水加固灌浆材料，其中，所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯和MDI-50中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的双组份堵水加固灌浆材料，其中，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛脂、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、烷基磺酸苯酯、氯化石蜡和环氧大豆油中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的双组份堵水加固灌浆材料，其中，所述催化剂由胺类催化剂和金属催化剂组成，所述胺类催化剂和金属催化剂的重量比为1-2：1；其中，所述胺类催化剂为三乙胺、十二叔胺、十四叔胺、三乙烯二胺、二乙烯三胺、双吗啉基二乙基醚和三-(二甲胺基甲基)苯酚中的至少一种；所述金属催化剂为有机锡、有机锌、有机铋和有机锆中的至少一种。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的双组份堵水加固灌浆材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
A组分的制备：将聚醚多元醇、聚酯多元醇和任选的增塑剂进行脱水、降温，然后与潜固化剂、泡沫稳定剂和催化剂混合均匀；
B组分的制备：配制计量的多异氰酸酯。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述脱水为：在温度为110-120℃，真空度为-0.09至-0.1MPa的条件下脱水2-3h至水分含量小于0.05wt％；所述降温为降温至40℃以下。
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