CN110643017A

CN110643017A - 一种亲水性环保型聚氨酯灌浆材料及制备方法和应用

Info

Publication number: CN110643017A
Application number: CN201910935757.2A
Authority: CN
Inventors: 兰支利; 薛忍; 范宇; 陈雅露; 肖自胜; 尹笃林
Original assignee: Hunan Normal University
Current assignee: Hangzhou Everstep Material Technology Co ltd
Priority date: 2019-09-29
Filing date: 2019-09-29
Publication date: 2020-01-03
Anticipated expiration: 2039-09-29
Also published as: CN110643017B

Abstract

一种亲水性环保型聚氨酯灌浆材料及制备方法和应用，所述灌浆材料包括：聚醚多元醇、多异氰酸酯化合物、稀释剂、缓凝剂、表面活性剂、增塑剂、小分子醇类和催化剂。所述制备方法为：（1）将聚醚多元醇加热搅拌并进行真空脱水，冷却；（2）在惰性气氛下，加入多异氰酸酯化合物，加热反应，再升温反应，降温后，加入稀释剂、缓凝剂、表面活性剂和增塑剂，搅拌反应；（3）进行灌浆操作前，加入小分子醇类和催化剂，搅拌均匀，即成。将所述灌浆材料用于防水、堵水。本发明灌浆材料亲水性好，粘度低，凝胶时间短，发泡率高，包水性好，遇水膨胀率大，弹性大，环境友好；本发明方法简单，成本低，适宜于工业化生产。

Description

一种亲水性环保型聚氨酯灌浆材料及制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯材料及制备方法和应用，具体涉及一种亲水性环保型聚氨酯灌浆材料及制备方法和应用。

背景技术

在矿业及其它工业发展过程中，由于地层岩石的结构、软硬程度不同以及岩石的不连续性，其施工过程中时常会出现渗水、漏水及产生裂缝等情况，常使用聚氨酯类灌浆材料进行堵漏。

常见的聚氨酯灌浆材料可分为亲水性聚氨酯灌浆材料和疏水性聚氨酯灌浆材料。亲水性聚氨酯灌浆材料作为一种新型高分子有机颗粒快凝型化学灌浆材料，广泛应用于建筑防水、水下填充堵漏、矿业动水填堵、隧道加固等领域，与传统的水泥等堵漏材料相比，聚氨酯灌浆材料粘度小，流动性强，更易渗透到小而深的细缝中进行填充堵漏。亲水性聚氨酯灌浆材料能与灌浆时所添加的水或岩缝中的水迅速反应，生成包水量高达15～20倍的弹性固结体，从而达到快速堵漏的效果，但是，如果灌入材料的发泡率低，堵漏时就需要灌入更多的灌浆材料，在浪费资源的同时，也会大量的损耗工程防水堵漏的成本。

CN108250403A公开了一种聚氨酯化学灌浆材料的制备方法，是通过在聚氨酯预聚体中添加甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙基硅酸钠、乙基硅酸钾、偏硅酸钠、偏硅酸钾等渗透结晶材料中的一种或几种，使所制备的聚氨酯灌浆材料具备渗透结晶功能，从而增强聚氨酯灌浆材料和无机材料的紧密结合度，提高了防水效果，而且具备一定的密实度和冬季耐冻融功能。但是，所得聚氨酯化学灌浆材料的发泡率低、遇水膨胀率差，灌浆效果并不是十分理想，而且其使用的稀释剂等原材料价格较贵，致使这一方法生产应用的可行性较差。

CN108129630A公开了一种无溶剂型单组分聚氨酯灌浆材料的制备方法，是用官能度2～3，数均分子量为8000～12000的亲水性聚醚多元醇参与反应，使用亲水型硅油来代替有机溶剂作为稀释剂，获得了一种无溶剂的单组分亲水性聚氨酯灌浆材料。但是，所得无溶剂型单组分聚氨酯灌浆材料未公开发泡率，且包水性较差，若发泡率不高，而要达到预计的堵漏效果，就要添加大量的聚氨酯灌浆材料，而添加的材料过多，遇水膨胀率太大时，就会将岩层或裂缝顶开，破坏土壤结构，致使土壤松动或者造成建筑裂缝加宽等不良后果，所以，采用这种低发泡率，高遇水膨胀率的聚氨酯灌浆材料很容易带来不良效果；而使用亲水性硅油来对产品进行稀释，也一定程度上增加了产品的成本。

CN106866917A公开了一种单组份遇水发泡聚氨酯灌浆材料的制备方法，所得单组份遇水发泡聚氨酯灌浆材料主要针对二次堵水，但是，它的发泡率均在750%以下，并不是十分理想，且该方法所使用的稀释剂均为丙酮、丁酮等，这些溶剂均属于中等毒性管制药品，还具有易燃易爆、易挥发、毒性大等缺点，不仅污染环境，对生产及现场施工人员也会造成严重的健康危害。

因此，开发一种亲水性好，粘度低，凝胶时间短，发泡率高，包水性好，遇水膨胀率大，弹性大，环境友好的亲水性环保型聚氨酯灌浆材料就成了本领域重要的研究课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种亲水性好，粘度低，凝胶时间短，发泡率高，包水性好，遇水膨胀率大，弹性大，环境友好的亲水性环保型聚氨酯灌浆材料。

本发明进一步要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺简单，成本低，适宜于工业化生产的亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法和应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种亲水性环保型聚氨酯灌浆材料，包括以下组分：聚醚多元醇、多异氰酸酯化合物、稀释剂、缓凝剂、表面活性剂、增塑剂、小分子醇类和催化剂。聚醚多元醇、多异氰酸酯化合物反应可生成含端异氰酸基团的聚氨酯预聚体，预聚体中未参与反应的-NCO（异氰酸根）可与基体缝隙表面或疏松基材中的水分接触，发生扩链交联反应，最终在混凝土缝隙中或基材颗粒的孔隙间形成有一定强度的凝胶状固结体。过量的多异氰酸酯和聚醚多元醇多羟基化合物预先制成含有端异氰酸基团的低聚氨基甲酸酯预聚体，其反应式如下：

；

亲水性环保聚氨酯灌浆材料灌入基体后，过量异氰酸基团与水相遇便发生化学反应，放出二氧化碳，并形成脲的衍生物，其反应式如下：

，

在催化剂作用下，其反应继续进行，并产生链增长及交联作用，生成不溶于水的高聚物，从而达到防渗、堵漏和加固基体的目的，其反应式为：

，。

从以上反应机理可以看出，亲水性环保聚氨酯灌浆材料与水的反应特性是由于亲水性环保聚氨酯灌浆材料中含有端基异氰酸基团，只要亲水性环保聚氨酯灌浆材料和水相遇，就能发生化学反应，先起加成反应，生成不稳定的氨基甲酸，随即分解为胺化物，而放出CO₂，CO₂的产生使整个亲水性环保聚氨酯灌浆材料体系在性质上发生了很大变化，把原来是单纯的液相亲水性环保聚氨酯灌浆材料，转变为包含液体和气体的两相体系；由于两相体系内部产生的CO₂引起体积膨胀，促使整个体系向低压区扩散，这种扩散称为第二次扩散（在灌浆机器压力作用下的扩散称为第一次扩散），这种二次扩散的性能是聚氨酯浆液区别于其它化学浆液所独有的特殊性能，它对灌浆十分有益，因为气体的粘度较之液体要低很多，可以改善浆液的可灌性，这也是聚氨酯浆液之所以能够向着极微小的缝隙内渗透的根本原因，二次扩散可以增大浆液的扩散半径，从而实现更好的堵漏。加入小分子醇类后，少量小分子醇类中的羟基与聚氨酯低聚物中端异氰酸酯反应速度比较慢，所以与小分子醇反应消耗掉的量不多，但未来得及反应的小分子醇类加强了灌浆材料与水的互溶性，又充当了一定的物理发泡剂，所以发泡效果明显提升；增加产物发泡率的性能，可在同等条件下，在灌浆堵水过程中节省大量的原料，更有益于节省堵漏成本及满足环保要求，这是本发明灌浆材料的一个重大特征。

优选地，所述亲水性环保型聚氨酯灌浆材料各组分的重量份为：聚醚多元醇50～60份、多异氰酸酯化合物15～25份、稀释剂10～20份、缓凝剂2～8份、表面活性剂0.1～2.0份、增塑剂0.1～2.0份、小分子醇类0.4～1.4份和催化剂0.1～2.0份。若稀释剂用量过多，则粘度将明显减小，其单位体积产物的发泡率将大大降低，若稀释剂用量过少，则产物的粘度就会过大，不利于在灌浆过程中灌浆管道对灌浆材料的输送，也不利于对细小裂缝的灌浆。适量缓凝剂的加入有助于预聚体在存放过程中的稳定性，但添加过多时，会延迟凝胶时间。适量表面活性剂的添加，可以很好地起到润湿、乳化、稳定和保护的作用，但若表面活性剂的用量过多，则产物可能会在反应过程中或储存过程中产生爆聚或自动聚合反应。添加适量的增塑剂可增加固结体的可塑性和柔软性，降低脆性，但若增塑剂的用量过多，则固结体会过于软化，影响堵水效果。适量小分子醇类的添加，使所得产物的发泡效果相比于未添加时所得产物的发泡效果有着明显的提升。若催化剂的用量过多，则反应时间过短，灌浆材料还没有被输送到需要堵漏的地方就已经开始发泡，甚至在管道中就开始发泡，堵塞管道，不利于灌浆过程的进行，若催化剂的添加量过少，则反应时间过长，对动水的堵漏效果将不明显。

更优选地，所述亲水性环保型聚氨酯灌浆材料各组分的重量份为：聚醚多元醇52～58份、多异氰酸酯化合物17～20份、稀释剂15～19份、缓凝剂2～8份、表面活性剂0.5～1.5份、增塑剂0.5～1.5份、小分子醇类0.5～1.0份和催化剂0.5～1.5份。

优选地，所述聚醚多元醇为三官能度和/或四官能度聚醚多元醇，分子量为6000～16000。本发明亲水性环保型聚氨酯灌浆材料选用官能度、相对分子质量较大的聚醚多元醇，能减少异氰酸酯化合物的使用量，减少对环境和施工人员的伤害，更为环保。

更优选地，所述三官能度和四官能度聚醚多元醇为EO与PO嵌段的聚醚多元醇，其中，EO嵌段的摩尔含量≥80%。当EO嵌段的摩尔含量≥80%时，所得聚氨酯低聚物与水具有很好的相溶性，有利于其实现快速反应，迅速发泡的效果。

更优选地，所述三官能度和四官能度聚醚多元醇混合使用时的质量比为1:5～8（更优选1:6～7）。使用混合聚醚多元醇时，由于不同相对分子量的聚醚多元醇与异氰酸酯化合物的反应产物的柔韧性不同，分子质量越小的聚醚多元醇的主链越短，与异氰酸酯化合物的反应产物的刚性越强，而分子质量越大的聚醚多元醇主链越长，与异氰酸酯化合物的反应产物的柔性越强；一条聚醚多元醇链上的官能度多少直接决定了它可以接取多少条支链，从而决定其空间立体网状结构的孔隙大小以及刚性强弱。因此，可以通过不同相对分子质量、不同官能度的混合聚醚多元醇做反应原料，来调节产物的刚性强弱以及凝胶后固结体的包水孔隙的个数和大小。

更优选地，所述四官能度聚醚多元醇的型号为Puranol P 8040、4015E、 N4110，其分子量为12000～16000，分别购于佳化化学、上海东大有限公司和科威化工有限公司；所述三官能度聚醚多元醇的型号为Puranol F 3600、3023E、N360，其分子量为6000～8000，分别购于佳化化学、上海东大有限公司和科威化工有限公司。

优选地，所述多异氰酸酯化合物为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或1,6-己二异氰酸酯等中的一种或几种。

更优选地，所述多异氰酸酯化合物的型号为TDI-80，MDI-50，HDI，购于烟台万华或拜耳公司。

优选地，所述稀释剂为乙酸乙酯、丙酮、甲苯或亲水性硅油等中的一种或几种。更优选地，所述稀释剂为乙酸乙酯。选用乙酸乙酯对发泡率、遇水膨胀率没有影响，且相对于现有聚氨酯灌浆材料使用的稀释剂多为丙酮、甲苯等中等毒性的管制品，使用乙酸乙酯作为稀释剂更为环保，可减少对环境和施工人员的伤害，并且稀释效果同样优异。因此，从环保、节约成本的角度考虑，选用乙酸乙酯作为稀释剂更佳。

优选地，所述缓凝剂为磷酸、柠檬酸、环糊精或无机盐等中的一种或几种。所述磷酸的质量分数为83～98%。

优选地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、吐温-80或脂肪酸山梨坦等中的一种或几种。

优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类化合物。更优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸甲酯、邻苯二甲酸丁酯或邻苯二甲酸二甲酯等中的一种或几种。

优选地，所述小分子醇类为甲醇、无水乙醇、丙醇或异丙醇等中的一种或几种。

优选地，所述催化剂为三乙烯二胺的醇溶液、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、三乙胺、三乙醇胺或N,N-二甲基苄胺等中的一种或几种。更优选地，所述三乙烯二胺的醇溶液为三乙烯二胺的1,4丁二醇溶液，其中，三乙烯二胺与1,4丁二醇的质量比为1:2～4。

本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚醚多元醇加热搅拌，并进行真空脱水，冷却后，得脱水原料；

（2）在惰性气氛下，在步骤（1）所得脱水原料中，加入多异氰酸酯化合物，加热反应后，再升温反应，降温后，加入稀释剂、缓凝剂、表面活性剂和增塑剂，搅拌反应，得聚氨酯预聚体；

（3）进行灌浆操作前，在步骤（2）所得聚氨酯预聚体中，加入小分子醇类和催化剂，搅拌均匀，得亲水性环保型聚氨酯灌浆材料。

优选地，步骤（1）中，所述加热搅拌的温度为110～130℃，时间为1～3h。若温度过低，则不利于脱水过程的进行，水分会脱不干净或者所花费的时间过长，若温度过高，则很容易将高分子聚醚多元醇的结构破坏，影响反应进行。

优选地，步骤（1）中，所述真空脱水的真空度-1.0～0MPa，脱水至水含量＜0.05%为止。脱水的目的是为了避免在后续过程中因水分引起的凝胶现象。

优选地，步骤（1）中，所述冷却至30～40℃。

优选地，步骤（2）中，所述惰性气氛为氮气、二氧化碳或氦气等中的一种或几种。本发明所使用的惰性气体均为高纯气体，纯度≥99.9%。

优选地，步骤（2）中，所述加热反应的温度为50～70℃，时间为0.4～0.6h。若温度过低，则反应缓慢，不易于聚氨酯预聚体的形成，若温度过高，则反应过快，且此反应本身属于放热反应，易产生其它杂质。

优选地，步骤（2）中，所述升温反应的温度为70～90℃，时间为1～2h。随着反应的进行，聚醚多元醇与多异氰酸酯化合物的浓度降低，升温有益于加快聚氨酯预聚体的生成，但若温度过高，则容易产生其它杂质。

优选地，步骤（2）中，所述降温至50～70℃。

优选地，步骤（2）中，所述搅拌反应的时间为5～15min。

优选地，步骤（3）中，所述搅拌的时间为5～15min。

本发明更进一步解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的应用，将所述亲水性环保型聚氨酯灌浆材料用于防水、堵水。本发明亲水性环保型聚氨酯灌浆材料特别适宜运用在矿山大坝大型工程中动水的防堵上。本发明亲水性环保型聚氨酯灌浆材料是一种低粘度的液体材料，将浆液材料高压灌入混凝土裂缝后，与渗漏水相遇产生交联反应，发泡生成多元网状封闭弹性体，释放出CO₂，又一次产生压强会对材料进行二次渗压，高压推力与二次渗压将弹性体压入并充满所有缝隙，从而能够十分完善的进行止漏，与此同时，反应过程中还会有脲的衍生物形成，这种脲的衍生物具有很强的粘性，可以牢固的附着在裂缝表面。

本发明的有益效果如下：

（1）本发明亲水性环保型聚氨酯灌浆材料亲水性好，粘度为500～1000（mPa·s/25℃），凝胶时间≤37s，发泡率为900～1600%，包水性≤60s，遇水膨胀率为65～160%，固结体具有良好的弹性，环境友好，各项性能均远远优于亲水性聚氨酯灌浆材料的行业标准JC/T2041-2010；

（2）本发明方法工艺简单，成本低，适宜于工业化生产；

（3）本发明亲水性环保型聚氨酯灌浆材料具有优良的堵水性能，可广泛应用于矿山大坝大型工程中动水的防堵等领域。

附图说明

图1是本发明实施例4制备48h后检测、实施例4制备后立即检测、对比例2制备48h后检测的红外光谱对比图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

本发明实施例所使用的四官能度聚醚多元醇Puranol P 8040，分子量为15000、购于佳化化学，三官能度聚醚多元醇3023E，分子量为7300，购于上海东大有限公司，三官能度聚醚多元醇N360，分子量为6000，购于科威化工有限公司；本发明实施例所使用的异氰酸酯化合物TDI-80和MDI-50，均购于烟台万华公司；上述四官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇均为EO与PO嵌段的聚醚多元醇，其中，EO嵌段的摩尔含量≥80%；本发明实施例所使用的磷酸的质量分数为85%；本发明实施例所使用的氮气、二氧化碳均为高纯气体，纯度≥99.9%；本发明实施例所使用的原料或化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。

亲水性环保型聚氨酯灌浆材料实施例1～4

本发明实施例亲水性环保型聚氨酯灌浆材料实施例1～4和对比例1、2的组分表如表1所示。

表1 亲水性环保型聚氨酯灌浆材料实施例1～4和对比例1、2的组分表

注：表中“-”表示未添加；三乙烯二胺的1,4丁二醇溶液中，“/”前后分别代表三乙烯二胺和1,4丁二醇的重量份。

亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法实施例1

（1）按照表1实施例1中的相应原料组分，将聚醚多元醇置于三口瓶中，在油浴锅中，在120℃下，油浴加热搅拌1h，并于-0.1MPa下，用循环水式多用真空泵进行真空脱水至水含量＜0.05%，冷却至40℃后，得脱水原料；

（2）按照表1实施例1中的相应原料组分，在高纯氮气气氛下，在步骤（1）所得脱水原料中，加入多异氰酸酯化合物，在60℃下，加热反应0.5h，再升温至70℃反应1.5h后，降温至55℃后，加入稀释剂、缓凝剂、表面活性剂和增塑剂，搅拌反应10min，得聚氨酯预聚体；

（3）按照表1实施例1中的相应原料组分，进行灌浆操作前，在步骤（2）所得聚氨酯预聚体中，加入小分子醇类和催化剂，搅拌10min至均匀，得亲水性环保型聚氨酯灌浆材料1。

亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法实施例2

（1）按照表1实施例2中的相应原料组分，将聚醚多元醇置于三口瓶中，在油浴锅中，在115℃下，油浴加热搅拌1.5h，并于-0.1MPa下，用循环水式多用真空泵进行真空脱水至水含量＜0.05%，冷却至30℃后，得脱水原料；

（2）按照表1实施例2中的相应原料组分，在高纯二氧化碳气氛下，在步骤（1）所得脱水原料中，加入多异氰酸酯化合物，在65℃下，加热反应0.4h，再升温至80℃反应2h后，降温至60℃后，加入稀释剂、缓凝剂、表面活性剂和增塑剂，搅拌反应8min，得聚氨酯预聚体；

（3）按照表1实施例2中的相应原料组分，进行灌浆操作前，在步骤（2）所得聚氨酯预聚体中，加入小分子醇类和催化剂，搅拌8min至均匀，得亲水性环保型聚氨酯灌浆材料2。

亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法实施例3

（1）按照表1实施例3中的相应原料组分，将聚醚多元醇置于三口瓶中，在油浴锅中，在110℃下，油浴加热搅拌2.5h，并于-0.1MPa下，用循环水式多用真空泵进行真空脱水至水含量＜0.05%，冷却至40℃后，得脱水原料；

（2）按照表1实施例3中的相应原料组分，在高纯氮气气氛下，在步骤（1）所得脱水原料中，加入多异氰酸酯化合物，在55℃下，加热反应0.6h，再升温至75℃反应2h后，降温至60℃后，加入稀释剂、缓凝剂、表面活性剂和增塑剂，搅拌反应12min，得聚氨酯预聚体；

（3）按照表1实施例3中的相应原料组分，进行灌浆操作前，在步骤（2）所得聚氨酯预聚体中，加入小分子醇类和催化剂，搅拌12min至均匀，得亲水性环保型聚氨酯灌浆材料3。

亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法实施例4

（1）按照表1实施例4中的相应原料组分，将聚醚多元醇置于三口瓶中，在油浴锅中，在115℃下，油浴加热搅拌1.8h，并于-0.1MPa下，用循环水式多用真空泵进行真空脱水至水含量＜0.05%，冷却至35℃后，得脱水原料；

（2）按照表1实施例4中的相应原料组分，在高纯二氧化碳气氛下，在步骤（1）所得脱水原料中，加入多异氰酸酯化合物，在60℃下，加热反应0.5h，再升温至85℃反应1.5h后，降温至65℃后，加入稀释剂、缓凝剂、表面活性剂和增塑剂，搅拌反应10min，得聚氨酯预聚体；

（3）按照表1实施例4中的相应原料组分，进行灌浆操作前，在步骤（2）所得聚氨酯预聚体中，加入小分子醇类和催化剂，搅拌10min至均匀，得亲水性环保型聚氨酯灌浆材料4。

亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法对比例1

本对比例1与实施例1的区别仅在于：步骤（3）中不添加小分子醇类，余同实施例1。

亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法对比例2

本对比例2与实施例4的区别仅在于：步骤（3）中不添加小分子醇类，余同实施例4。

如图1所示，由实施例4制备48h后检测、实施例4制备后立即检测、对比例2制备48h后检测的红外光谱对比图可知，在2274cm^-1处的-NCO吸收峰明显，同时1726cm^-1处出现强的共轭碳氧双键伸缩振动峰，3449cm^-1处出现酰胺伸缩振动峰；由此可知，聚醚多元醇与异氰酸酯化合物反应生成了聚氨酯，但是，由于多异氰酸酯基团有剩余，得以在遇水时可以与水发生化学反应。另外比较可知，三条红外谱线除了-NCO的吸收峰变化明显之外，其它吸收峰含量变化并不大；实施例4制备后立即检测与对比例2制备48h后检测的红外光谱中-NCO的吸收峰值均很高，而实施例4制备48h后检测与对比例2制备48h后检测的红外光谱比较，实施例4制备48h后检测的-NCO的峰值明显减小，说明刚加入小分子醇类时，小分子醇类中的羟基与未反应完的异氰酸酯化合物还来不及发生反应，所以反应消耗-NCO的量不多，所以实施例4制备后立即检测与对比例2制备48h后检测的红外光谱中-NCO的吸收峰值均很高，而放置一段时间后-NCO峰值减小，说明异氰酸根与羟基如果存放时间过长会发生反应使异氰酸根含量下降，此时其发泡率也会大大降低，所以小分子醇类只能在使用时进行添加，才会有大大增加其发泡效果的作用。

将实施例1～4和对比例1、2所得亲水性环保型聚氨酯灌浆材料按照亲水性聚氨酯灌浆材料的行业标准JC/T 2041-2010对其性能进行检测，检测结果如表2所示。

表2 亲水性环保型聚氨酯灌浆材料实施例1～4和对比例1、2的性能表

由表2可知，亲水性环保型聚氨酯灌浆材料实施例1～4的各项性能均远远优于亲水性聚氨酯灌浆材料的行业标准JC/T 2041-2010；通过比较实施例1与对比例1、实施例4与对比例2可以看出，添加适量小分子醇类能明显地增加所得聚氨酯灌浆材料的发泡率，并降低粘度，增加凝胶和包水时间；将使用单独一种四官能度的聚醚多元醇的实施例1、2、对比例1，与使用三官能度、四官能度的混合聚醚多元醇的实施例3、4、对比例2所得亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的性能比较可知，使用三官能度、四官能度的混合聚醚多元醇所得亲水性环保型聚氨酯灌浆材料在粘度、凝胶时间、发泡率、包水时间和遇水膨胀率方面都更优异。

亲水性环保聚氨酯灌浆材料应用实施例1～4

将亲水性环保型聚氨酯灌浆材料1～4用于防水、堵水。

高发泡率的亲水性聚氨酯灌浆材料在施工过程中不仅能更快速地达到堵水的目的，还能节省大量材料，同时减少施工过程中由于空气中水分造成管道堵塞的风险，而且在遇水膨胀率等方面也较为突出，二次堵漏效果明显。

Claims

1.一种亲水性环保型聚氨酯灌浆材料，其特征在于，包括以下组分：聚醚多元醇、多异氰酸酯化合物、稀释剂、缓凝剂、表面活性剂、增塑剂、小分子醇类和催化剂。

2.根据权利要求1所述亲水性环保型聚氨酯灌浆材料，其特征在于，所述各组分的重量份为：聚醚多元醇50～60份、多异氰酸酯化合物15～25份、稀释剂10～20份、缓凝剂2～8份、表面活性剂0.1～2.0份、增塑剂0.1～2.0份、小分子醇类0.4～1.4份和催化剂0.1～2.0份。

3.根据权利要求1或2所述亲水性环保型聚氨酯灌浆材料，其特征在于：所述聚醚多元醇为三官能度和/或四官能度聚醚多元醇，分子量为6000～16000；所述三官能度和四官能度聚醚多元醇为EO与PO嵌段的聚醚多元醇，其中，EO嵌段的摩尔含量≥80%；所述三官能度和四官能度聚醚多元醇混合使用时的质量比为1:5～8；所述多异氰酸酯化合物为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯或1,6-己二异氰酸酯中的一种或几种；所述稀释剂为乙酸乙酯、丙酮、甲苯或亲水性硅油中的一种或几种；所述缓凝剂为磷酸、柠檬酸、环糊精或无机盐中的一种或几种；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、吐温-80或脂肪酸山梨坦中的一种或几种；所述增塑剂为邻苯二甲酸酯类化合物；所述小分子醇类为甲醇、无水乙醇、丙醇或异丙醇中的一种或几种；所述催化剂为三乙烯二胺的醇溶液、二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、三乙胺、三乙醇胺或N,N-二甲基苄胺中的一种或几种。

4.一种如权利要求1～3之一所述亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述加热搅拌的温度为110～130℃，时间为1～3h；所述真空脱水的真空度-1.0～0MPa，脱水至水含量＜0.05%为止；所述冷却至30～40℃。

6.根据权利要求4或5所述亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述惰性气氛为氮气、二氧化碳或氦气中的一种或几种；所述加热反应的温度为50～70℃，时间为0.4～0.6h；所述升温反应的温度为70～90℃，时间为1～2h；所述降温至50～70℃；所述搅拌反应的时间为5～15min。

7.根据权利要求4～6之一所述亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述搅拌的时间为5～15min。

8.一种如权利要求1～3之一所述亲水性环保型聚氨酯灌浆材料的应用，其特征在于：将所述亲水性环保型聚氨酯灌浆材料用于防水、堵水。