CN112521577A - 一种高韧性聚氨酯灌浆材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高韧性聚氨酯灌浆材料及其制备方法，包括A组分和B组分，所述A组分与所述B组分的重量比为2~1:1；以重量份数计，所述A组分包括：四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇30~40份、四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇30~40份、增塑剂1~20份、催化剂0.5~2份、泡沫稳定剂0.5~2份；所述B组分包括：异氰酸酯。本发明的高韧性聚氨酯灌浆材料具有优异的韧性，避免韧性不足易导致复漏。

Description

一种高韧性聚氨酯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，具体涉及一种高韧性聚氨酯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，以增强地层强度、降低地层渗透性、防止地层变形和进行混凝土建筑物裂缝缝补的一项加固基础，防水堵漏和混凝土缺陷补强技术。化学灌浆技术已在我国水电、建筑、交通和采矿等领域得到广泛应用。
其中，无机灌浆材料以水玻璃浆料为主，应用最早，且来源广、种类多，但是其力学性能远不如有机高分子灌浆材料。有机高分子灌浆材料主要包括聚氨酯、脲醛树脂、酚醛树脂、“甲凝”（聚甲基丙烯酸酯类）、“丙凝”（聚丙烯酰胺及丙烯酸盐类）、环氧树脂类等。聚氨酯灌浆材料以多异氰酸酯与多羟基化合物聚合反应制备的预聚体为主剂，并与其他有关助剂共同组成的化学浆液，因其活性大且湿粘结强度较高，封堵强烈的涌水和组织地基中流水的效果突出，是目前应用最广泛的防水堵漏材料。
但是聚氨酯灌浆材料在多水条件下使用时较脆，缺少一定的韧性，当应用在土木建筑工程中的伸缩缝、缓冲缝等建筑裂缝中，韧性不足影响其对建筑裂缝的晃动缓冲效果，且若建筑结构因沉降或热胀冷缩出现形变，均会容易导致二次漏水，其防渗堵漏的耐久性较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种高韧性聚氨酯灌浆材料及其制备方法，所制备的聚氨酯灌浆材料具有优异的韧性，避免韧性不足易导致复漏。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种高韧性聚氨酯灌浆材料，包括A组分和B组分，所述A组分与所述B组分的重量比为2~1:1。
以重量份数计，所述A组分包括：四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇30~40份、四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇30~40份、增塑剂1~20份、催化剂0.5~2份、泡沫稳定剂0.5~2份。
所述B组分包括：异氰酸酯。
优选的，所述四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇的分子量为2000~3000，所述四氢呋喃环氧丙烷共聚醚的分子量为3000~3500。
优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、氯化石蜡、环氧大豆油中的至少一种。
优选的，所述催化剂为重量比为0.5~2：1的胺类催化剂和金属催化剂组成。
优选的，所述催化剂为重量比为1:1的三乙烯二胺和二月桂酸二丁基锡。
优选的，所述泡沫稳定剂为聚烷烃硅氧烷。
优选的，所述泡沫稳定剂为二甲基硅氧烷、甲基乙基硅氧烷、苯基乙基硅氧烷、双苯基硅氧烷、丙基苯基硅氧烷中的至少一种。
优选的，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中至少一种。
一种高韧性聚氨酯灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分的制备：将聚四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇、聚四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇、增塑剂进行脱水，后与催化剂和泡沫稳定剂混合均匀。
（2）B组分的制备：配制计量的异氰酸酯。
优选的，所述脱水为：在120~130℃，真空条件下脱水2~3h，直至水分含量小于0.02wt%。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）本发明采用质量比为1:1的四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇和四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇，即可获得较高的强度，又有优异的韧性。
（2）本发明所用多元醇为四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇和四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇，其分子链上均含有柔性链四氢呋喃链段，将其应用在聚氨酯灌浆材料中，大大提高了韧性，避免韧性不足会导致复漏的弊端。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种高韧性聚氨酯灌浆材料，其特征在于：包括A组分和B组分，所述A组分与所述B组分的重量比为1:1。
以重量分数计，所述A组分包括：分子量为3000的四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇40份、分子量为3500的四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇30份、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯5份、三乙烯二胺0.5份、二月桂酸二丁基锡0.5份、泡沫稳定剂二甲基硅氧烷1份。
所述B组分包括：二苯基甲烷二异氰酸酯。
一种高韧性聚氨酯灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分的制备：将四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇、四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯进行在130℃真空条件下脱水2h，直至水分含量小于0.02wt%，后与催化剂和泡沫稳定剂二甲基硅氧烷混合均匀。
（2）B组分的制备：配制计量的异氰酸酯。
实施例2
一种高韧性聚氨酯灌浆材料，包括A组分和B组分，所述A组分与所述B组分的重量比为1:1，以重量分数计，所述A组分包括：分子量为2500四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇35份、分子量为3500四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇35份、增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯7份、催化剂三乙烯二胺0.5份，催化剂二月桂酸二丁基锡0.5份、泡沫稳定剂二甲基硅氧烷1份；所述B组分包括：多苯基多亚甲基多异氰酸酯。
一种高韧性聚氨酯灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分的制备：将四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇、四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇、增塑剂在120℃，真空条件下脱水3h，直至水分含量小于0.02wt%，后与催化剂和泡沫稳定剂混合均匀。
（2）B组分的制备：配制计量的异氰酸酯。
实施例3
一种高韧性聚氨酯灌浆材料，包括A组分和B组分，所述A组分与所述B组分的重量比为1.5:1。以重量分数计，所述A组分包括：分子量为2000的四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇35份、分子量为3000的四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇35份、增塑剂邻苯二甲酸二异癸酯3份、催化剂三乙烯二胺0.5份，催化剂二月桂酸二丁基锡0.5份、泡沫稳定剂丙基苯基硅氧烷1份。所述B组分包括：二苯基甲烷二异氰酸酯。
一种高韧性聚氨酯灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分的制备：将四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇、四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇、增塑剂在120℃，真空条件下脱水2h，直至水分含量小于0.02wt%，后与催化剂和泡沫稳定剂混合均匀。
（2）B组分的制备：配制计量的异氰酸酯。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：将四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇替换成聚环氧乙烷二元醇。
对比例2
与实施例1的区别仅在于：将四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇替换成聚环氧丙烷三元醇。
将实施例1-3与对比例1-2制备的聚氨酯灌浆材料制成尺寸为200mm×200mm×200mm试件，浇筑完毕后迅速将试件搬入标准养护室内进行养护，养护至30天时进行性能检测，检测结果如表1所示：
表1 性能检测结果表
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
抗压强度（MPa） 102 105 103 78 77
抗拉强度(MPa) 62 64 66 45 44
断裂伸长率（%） 16.7 16.2 17.0 11.2 11.4
抗渗压力(MPa) 3.1 3.2 3.1 2.1 2.0
从表1可以看出，本发明的聚氨酯灌浆材料力学性能良好，韧性优异，不易发生形变。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高韧性聚氨酯灌浆材料，其特征在于：包括A组分和B组分，所述A组分与所述B组分的重量比为2~1:1；
以重量份数计，所述A组分包括：四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇30~40份、四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇30~40份、增塑剂1~20份、催化剂0.5~2份、泡沫稳定剂0.5~2份；
所述B组分包括：异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的高韧性聚氨酯灌浆材料，其特征在于：所述四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇的分子量为2000~3000，所述四氢呋喃环氧丙烷共聚醚的分子量为3000~3500。
3.根据权利要求1所述的高韧性聚氨酯灌浆材料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、氯化石蜡、环氧大豆油中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的高韧性聚氨酯灌浆材料，其特征在于：所述催化剂为重量比为0.5~2：1的胺类催化剂和金属催化剂组成。
5.根据权利要求4所述的高韧性聚氨酯灌浆材料，其特征在于：所述催化剂为重量比为1:1的三乙烯二胺和二月桂酸二丁基锡。
6.根据权利要求1所述的高韧性聚氨酯灌浆材料，其特征在于：所述泡沫稳定剂为聚烷烃硅氧烷。
7.根据权利要求6所述的高韧性聚氨酯灌浆材料，其特征在于：所述泡沫稳定剂为二甲基硅氧烷、甲基乙基硅氧烷、苯基乙基硅氧烷、双苯基硅氧烷、丙基苯基硅氧烷中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的高韧性聚氨酯灌浆材料，其特征在于：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中至少一种。
9.一种高韧性聚氨酯灌浆材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）A组分的制备：将四氢呋喃环氧乙烷共聚醚二醇、四氢呋喃环氧丙烷共聚醚三醇、增塑剂进行脱水，后与催化剂和泡沫稳定剂混合均匀；
（2）B组分的制备：配制计量的异氰酸酯。
10.根据权利要求9所述的高韧性聚氨酯灌浆材料的制备方法，其特征在于：所述脱水为：在120~130℃，真空条件下脱水2~3h，直至水分含量小于0.02wt%。
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