CN112876635A - 一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料及其制备方法。所述灌浆料的原料由限定重量份数的以下原料组成：聚醚多元醇、聚醚二元醇、异氰酸酯、増粘树脂、液体填料及溶剂，其制备方法为将聚醚多元醇与过量异氰酸酯反应，制备以异氰酸酯封端且游离量足够的聚氨酯灌浆料预聚体；再使用聚醚二元醇、増粘树脂、液体填料与剩余过量异氰酸酯反应，制备聚氨酯胶黏剂预聚体；将预聚体混合，加入溶剂得到产物。本发明的得到的灌浆料，用注浆机械注入混凝土裂缝中能够形成密闭孔状发泡的与湿面可粘接的弹性固结体，达到与裂缝侧壁实现满粘接，进而抵抗建筑形变等因素带来的裂缝的变化，实现动态防水的目的，对于解决建筑防水工程具有重要意义。

Description

一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑防水材料技术领域，涉及建筑结构裂缝修补及堵水作用的材料，具体涉及一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料及其制备方法。

背景技术

对于建筑裂缝引起的漏水，通常采用裂缝灌浆的办法来进行堵漏。聚氨酯灌浆材料是目前常用的灌浆材料之一。聚氨酯灌浆材料是以聚合物多元醇和多异氰酸酯反应制成的过量异氰酸酯预聚体为主体，加入其他添加剂制成的一种具有堵漏及防水作用的灌浆材料。按照原材料的差别可分为水溶性聚氨酯灌浆料和油溶性聚氨酯灌浆料。两种聚氨酯灌浆料的差别在于：前者使用亲水聚合物多元醇制得，发泡固结体理论上堵漏后再遇水还具备吸水膨胀的效果；后者是以疏水聚合物多元醇制得，发泡固结体疏水效果好，强度较高。

聚氨酯灌浆料由灌注设备注入裂缝的过程中，浆液遇水迅速反应发泡固结，在机械灌注压力和反应发泡产生的二氧化碳膨胀压力的作用下，边流动、边膨胀、边固结使浆液进入裂缝中，依靠发泡固结体的填充，迅速封堵渗漏通道，以达到快速堵漏止水的目的。

然而，在现有建筑防水工程应用中发现，两种灌浆材料都存在下列问题：

（1）灌浆料遇水实际反应后膨胀的时间很长，即从遇水开始反应生成二氧化碳发泡膨胀，到固结堵漏后仍会继续膨胀；此过程中对灌浆处裂缝的横向垂直方向的产生很大的压力，会对建筑本身容易产生二次破坏；造成了裂缝的延展，必须多次灌浆才能完全堵漏；

（2）灌浆料遇水发泡迅速，且膨胀倍率高，聚氨酯预聚体与裂缝潮湿壁面由于界面水膜的隔离，只能靠挤胀型填充堵漏而并非全贴合的粘接堵漏，无法做到完全阻隔水的效果；

（3）无论水性还是油性灌浆料，发泡固结体膨胀终止后，反应生成的二氧化碳、灌浆料中的溶剂、快速反应包覆的水分，在发泡的连续孔洞中不断流失。固结体失去气体、溶剂、水分的支撑后不断收缩造，容易发生复漏；

（4）灌浆料固结体干缩后结构紧密，弹性差，很难适应建筑物应力、温度带来的形变。在受到建筑应力作用下容易破损，使堵漏防水失效。

由于现有聚氨酯灌浆料存在的诸多问题，很难满足不同建筑结构开裂的堵漏要求。例如：在地铁等公用交通建筑物中，由于车辆的反复震荡使建筑应力集中在开裂处，很容易造成二次渗漏；而在大型和高层民用建筑，因沉降和结构的因素，使裂缝缓慢形变，灌浆的材料很难应付裂缝的变化；隧道、管廊等地下建筑中，裂缝中的水压变化较大，灌浆材料仅仅靠填充无法应对水压不断对接触面的侵蚀。目前建筑形态和结构的多样化更使灌浆材料抗裂、粘接很难满足目前的防水堵漏要求。

因此，急需开发一种能满足建筑要求的堵漏灌浆材料。

发明内容

针对现有技术中存在的现有聚氨酯灌浆材料的高膨胀、高收缩、高脆性、发泡快、粘接差等问题造成防水失效的问题，本发明的第一个目的是提供一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，该灌浆料用注浆机械注入混凝土裂缝中能够形成密闭孔状发泡的与湿面可粘接的弹性固结体，达到与裂缝侧壁实现满粘接，进而抵抗建筑形变等因素带来的裂缝的变化，实现动态防水的目的；本发明的第二个目的是提供该低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料的制备方法。

所述的一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，其特征在于其原料由以下重量份数的组分组成：

聚醚多元醇 20～40份

聚醚二元醇 10～30份

异氰酸酯 15～30份

増粘树脂 2～5份

液体填料 10～15份

溶剂 15～20份。

进一步地，其原料优选为由以下重量份数的组分组成：

聚醚多元醇 30～40份

聚醚二元醇 10～20份

异氰酸酯 18～25份

増粘树脂 2～5份

液体填料 10～13份

溶剂 15～20份。

进一步地，其原料优选为原料由以下重量份数的组分组成：

聚醚多元醇 30～40份

聚醚二元醇 15～20份

异氰酸酯 20～25份

増粘树脂 2～5份

液体填料 10～15份

溶剂 15～20份。

进一步地，本发明使用的聚醚多元醇的官能度为3.5～4.5，数均分子量为6000～9000，聚醚多元醇为聚醚多元醇480、聚醚多元醇460、聚醚多元醇4110或聚醚多元醇450中至少一种或两种。

进一步地，本发明使用的聚醚二元醇数均分子量1000～4000，聚醚二元醇为聚醚二元醇210、聚醚二元醇220或聚醚二元醇230、聚醚二元醇240中的至少一种或两种。

进一步地，本发明使用的増粘树脂选取液体古玛隆、C5石油树脂、萜希树脂、松香、聚异丁烯至少一种或两种。

进一步地，本发明使用的异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的至少一种。

进一步地，本发明使用的液体填料选取邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡、水溶性硅油至少一种或两种；溶剂为碳酸二甲酯、二甲苯、乙酸丁酯、四氯化碳至少一种或两种。

本发明还公开了低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料的制备方法，按份数先将将聚醚多元醇与部分过量的异氰酸酯反应，制备以异氰酸酯封端且游离量足够的聚氨酯灌浆料预聚体；再使用聚醚二元醇、増粘树脂、液体填料与剩余过量的异氰酸酯反应，制备聚氨酯胶黏剂预聚体；将反应好的聚氨酯胶黏剂预聚体加到聚氨酯灌浆料预聚体中，使用溶剂调节粘度至能灌浆的程度，得到低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，这里异氰酸酯过量是指异氰酸酯的摩尔量相对聚醚多元醇、聚醚二元醇过量，即异氰酸酯与聚醚多元醇、聚醚二元醇的投料摩尔比大于1。

更进一步地，本发明限定的低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料的制备方法，具体包括以下步骤：

1）将聚醚多元醇投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温115～120℃，在此温度下连续真空脱水2小时，真空度要求0.09～0.095MPa；然后将温度降至80±5℃，在常压下加入部分异氰酸酯，温度控制在85～90℃反应2.5～3小时，得到聚氨酯灌浆料预聚体；

2）将聚醚二元醇、増粘树脂、液体填料投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温115～120℃，在此温度下连续真空脱水2小时，真空度要求0.09～0.095MPa；然后将温度降至80±5℃，在常压下加入剩余的异氰酸酯，温度控制在85～90℃反应2.5～3小时，制备得到聚氨酯胶黏剂预聚体；

3）将步骤1）、步骤2）得到的聚氨酯灌浆料预聚体、聚氨酯胶黏剂预聚体分别降温至70℃以下，将聚氨酯胶黏剂预聚体加入到聚氨酯灌浆料预聚体中搅拌真空脱气15～25min，真空度要求0.09～0.095MPa；再加入溶剂调节粘度至灌浆标准内，搅拌5～15min出料包装即可，即得低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明通过改变灌浆料反应结构及固结体结构，将一般聚氨酯灌浆料以体型结构预聚体快速反应发泡改变为结构上增加线性结构的预聚体并减少题型结构反应端头，通过预聚反应工艺和调节材料比例，以控制反应速，克服发泡倍率高，发泡强度大发泡过快，灌浆部位内部压力剧增的弊病；

2）本发明将聚氨酯灌浆料遇水反应分成两个部分，快速反应的多端头聚氨酯灌浆料预聚体和游离异氰酸酯，遇水先反应，快速膨胀堵漏；而后，线性程度的预聚体及増粘材料，在前者排除灌浆缝中水分的条件下，进行扩琏反应提高弹性及提供粘接效果；

3）本发明聚醚多元醇的膨胀框架结构与二元醇的线性结构相结合，形成复合网络结构，结构从原有的体型结构转变为线性与体型结合的结构，提高发泡体的闭孔率，并提高了结构柔性，抵抗建筑物沉降变形、温差变形、结构应力变化带来的裂缝宽度及剪切变化；防止灌浆材料因变形引起的内部断裂和混凝土界面的开裂，形成对结构无损害，潮湿条件粘接效果好，固结体弹性效果好的一种聚氨酯灌浆料；

4）本发明的低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料遇水发泡倍率低，固结体潮湿基面粘接强度高，且弹性效果好，不仅能够防范强发泡对建筑的二次损坏；同时防止固结体因水分流失，溶剂挥发等自然收缩的情况下不会破损或脱离灌浆缝，有效地防范了二次渗漏的问题；还能抵抗建筑物沉降变形、温差变形、结构应力变化带来的裂缝宽度及剪切变化，防止灌浆材料因变形引起的内部断裂和混凝土界面的开裂，本发明的低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料对于解决建筑防水工程具有重要意义。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例中性质测试参考国家建材行业标准《聚氨酯灌浆材料》JC/T2041-2010的测试方法。

实施例中粘接强度测试参考中华人民共和国国家标准《建筑防水涂料实验方法》GB/T16777-2008中7.1A法。

实施例1

一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，由下列组分及其重量组分制成；

聚醚多元醇460 35份

聚醚二元醇220 16份

甲苯二异氰酸酯 22份

液体古玛隆 3份

邻苯二甲酸二丁酯 11份

碳酸二甲酯 13份

所述低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料的制备方法：

1）将35份聚醚多元醇460投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温至115℃，真空度0.093MPa条件下连续脱水2小时，脱水完毕后，将温度降至80℃，在常压下加入11份甲苯二异氰酸酯，温度控制在87℃反应2.5小时，得到聚氨酯灌浆料预聚体；

2）将16份聚醚二元醇220、3份液体古玛隆、11份邻苯二甲酸二丁酯投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温至116℃，真空度0.092MPa条件下，脱水2小时，脱水完毕后，将温度降至80℃，在常压下加入11份甲苯二异氰酸酯，温度控制在85℃反应2.5小时，得到聚氨酯胶黏剂预聚体；

3）将步骤1）得到的聚氨酯灌浆料预聚体与步骤2）得到的聚氨酯胶黏剂预聚体降温至66℃以下，将聚氨酯胶黏剂预聚体加入到聚氨酯灌浆料预聚体中，真空度0.091MPa条件下，搅拌真空脱气15min；然后加入溶剂13份碳酸二甲酯，搅拌10min，制得的低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料为浅黄色液体，无刺激性气味，具体性能指标见表1。

表 1 低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料性能参数

实施例2

一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，由下列组分及其重量组分制成；

聚醚多元醇480 30份

聚醚二元醇230 24份

二苯基甲烷二异氰酸酯 20份

聚异丁烯1200万分子量 4份

52#氯化石蜡 11份

二甲苯 13份

所述低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料的制备方法：

1）将30份聚醚多元醇480投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温至118℃，真空度0.092MPa，在此温度下连续真空脱水2小时。脱水完毕后，将温度降至80℃，在常压下加入10份二苯基甲烷二异氰酸酯，温度控制在90℃反应2.5小时，得到聚氨酯灌浆料预聚体；

2）将24份聚醚230、4份1200分子量聚异丁烯、11份52#氯化石蜡投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温117℃，真空度0.092MPa,在此温度下连续真空脱水2小时。脱水完毕后，将温度降至80℃，在常压下加入10份二苯基甲烷二异氰酸酯，温度控制在90℃反应2.5小时，得到聚氨酯胶黏剂预聚体；

3）将步骤1）得到的聚氨酯灌浆料预聚体与步骤2）得到的聚氨酯胶黏剂预聚体降温至68℃，将聚氨酯胶黏剂预聚体加入到聚氨酯灌浆料预聚体中，真空度0.095MPa脱气15min；然后加入二甲苯，搅拌10min即可，制得的低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料为浅黄色液体，具体性能指标见表2。

表 2低发泡抢占接弹性聚氨酯灌浆料的性能参数

实施例3

一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，由下列组分及其重量组分制成；

聚醚多元醇4110 36份

聚醚二元醇240 20份

六亚甲基二异氰酸酯 20份

液体古马隆 3份

水溶性硅油 9份

乙酸丁酯 12份

所述低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料的制备方法：

1）将36份聚醚多元醇4110投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温115℃，真空度0.095MPa，在此温度下连续真空脱水2小时。脱水完毕后，将温度降至80℃，在常压下加入12份六亚甲基二异氰酸酯，温度控制在90℃反应2.5小时，得到聚氨酯灌浆料预聚体；

2）将20份聚醚二元醇240、3份液体古玛隆、9份水溶性硅油投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温至120℃，真空度0.095MPa，在此温度下连续真空脱水2小时。脱水完毕后，将温度降至80℃，在常压下加入8份六亚甲基二异氰酸酯，温度控制在90℃反应2.5小时，得到聚氨酯胶黏剂预聚体；

3）将步骤1）得到的聚氨酯灌浆料预聚体与步骤2）得到的聚氨酯胶黏剂预聚体降温至70℃，将聚氨酯胶黏剂预聚体加入到聚氨酯灌浆料预聚体中真空度0.09MPa脱气15min；然后加入溶剂13份乙酸丁酯，搅拌10min即可，制得的低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料为浅黄色液体，具体性能指标见表3。

表 3 低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料的性能参数

实施例4

一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，由下列组分及其重量组分制成；

聚醚多元醇460 23份

聚醚二元醇220 16份

液态二苯基甲烷二异氰酸酯 10份

甲苯二异氰酸酯 11份

液体古玛隆 16份

邻苯二甲酸二丁酯 11份

碳酸二甲酯 13份

所述低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料的制备方法：

1）将23份聚醚多元醇460和13份液体古玛隆投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温至115℃，真空度0.093MPa条件下连续脱水2小时，脱水完毕后，将温度降至80℃，在常压下加入10份液态二苯基甲烷二异氰酸酯，温度控制在90℃反应2.5小时，得到聚氨酯灌浆料预聚体；

2）将16份聚醚二元醇220、3份液体古玛隆、11份邻苯二甲酸二丁酯投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温至116℃，真空度0.092MPa条件下，脱水2小时，脱水完毕后，将温度降至80℃，在常压下加入11份甲苯二异氰酸酯，温度控制在85℃反应2.5小时，得到聚氨酯胶黏剂预聚体；

3）将步骤1）得到的聚氨酯灌浆料预聚体与步骤2）得到的聚氨酯胶黏剂预聚体降温至66℃以下，将聚氨酯胶黏剂预聚体加入到聚氨酯灌浆料预聚体中，真空度0.091MPa条件下，搅拌真空脱气15min；然后加入溶剂13份碳酸二甲酯，搅拌10min，制得的低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料为浅黄色液体，无刺激性气味，具体性能指标见表4。

表 4 低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料性能参数

对照例1

目前的单组份亲水型聚氨酯灌浆材料的制备方法，用下列原料及其质量组分制备；

聚醚505S 100份

液化MDI 51.5份

邻苯二甲酸辛酯 35份

聚烷基硅氧烷 1.5份

所述单组份亲水型聚氨酯灌浆材料的制备方法：

步骤1：将100份聚醚505s和35份邻苯二甲酸辛酯加到带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜，温度100℃真空负压0.081MPa真空脱水2.5小时；

步骤2：降温至80℃，加入51.5份液化MDI，充N₂保护，升温至90℃反应3小时；

步骤3：降温至30℃加聚烷基硅氧烷，搅拌5min至均匀，即制得单组份亲水型聚氨酯灌浆材料,，具体性能指标见表5。

表 5 对照例1所得聚氨酯灌浆料性能参数

从上述实施例及对照例的结果可知，本发明的低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料注浆后形成的固结体，具有较低的发泡率和较高的粘接强度，使得本发明的低发泡强粘接聚氨酯灌浆料在注浆时不会损伤建筑结构，注浆固结体不易收缩及剥离注浆部位，具备良好的防水效果。

Claims (10)

1.一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，其特征在于其原料由以下重量份数的组分组成：

聚醚多元醇 20～40份

聚醚二元醇 10～30份

异氰酸酯 15～30份

増粘树脂 2～5份

液体填料 10～15份

溶剂 15～20份。

2.根据权利要求1所述的一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，其特征在于其原料由以下重量份数的组分组成：

聚醚多元醇 30～40份

聚醚二元醇 10～20份

异氰酸酯 18～25份

増粘树脂 2～5份

液体填料 10～13份

溶剂 15～20份。

3.根据权利要求1所述的一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，其特征在于其原料由以下重量份数的组分组成：

聚醚多元醇 30～40份

聚醚二元醇 15～20份

异氰酸酯 20～25份

増粘树脂 2～5份

液体填料 10～15份

溶剂 15～20份。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，其特征在于聚醚多元醇的官能度为3.5～4.5，数均分子量为6000～9000，聚醚多元醇为聚醚多元醇480、聚醚多元醇460、聚醚多元醇4110或聚醚多元醇450中至少一种或两种。

5.根据权利要求1-3任一所述的一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，其特征在于聚醚二元醇数均分子量1000～4000，聚醚二元醇为聚醚二元醇210、聚醚二元醇220或聚醚二元醇230、聚醚二元醇240中的至少一种或两种。

6.根据权利要求1-3任一所述的一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，其特征在于増粘树脂选取液体古玛隆、C5石油树脂、萜希树脂、松香、聚异丁烯至少一种或两种。

7.根据权利要求1-3任一所述的一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，其特征在于异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的至少一种。

8.根据权利要求1-3任一所述的一种低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料，其特征在于液体填料选取邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡、水溶性硅油至少一种或两种；溶剂为碳酸二甲酯、二甲苯、乙酸丁酯、四氯化碳至少一种或两种。

9.一种根据权利要求1-3任一所述的低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料的制备方法，其特征在于按份数先将聚醚多元醇与部分过量的异氰酸酯反应，制备以异氰酸酯封端且游离量足够的聚氨酯灌浆料预聚体；再使用聚醚二元醇、増粘树脂、液体填料与剩余过量的异氰酸酯反应，制备聚氨酯胶黏剂预聚体；将反应好的聚氨酯胶黏剂预聚体加到聚氨酯灌浆料预聚体中，使用溶剂调节粘度至可灌浆的程度，得到低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料。

10.根据权利要求9所述的低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：

1）将聚醚多元醇投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温115～120℃，在此温度下连续真空脱水2小时，真空度要求0.09～0.095MPa；然后将温度降至80±5℃，在常压下加入过量的异氰酸酯，温度控制在85～90℃反应2.5～3小时，得到聚氨酯灌浆料预聚体；

2）将聚醚二元醇、増粘树脂、液体填料投入带有真空减压蒸馏装置和搅拌器的反应釜中升温115～120℃，在此温度下连续真空脱水2小时，真空度要求0.09～0.095MPa；然后将温度降至80±5℃，在常压下加入剩余过量的异氰酸酯，温度控制在85～90℃反应2.5～3小时，制备得到聚氨酯胶黏剂预聚体；

3）将聚氨酯灌浆料预聚体、聚氨酯胶黏剂预聚体分别降温至70℃以下，将聚氨酯胶黏剂预聚体加入到聚氨酯灌浆料预聚体中搅拌真空脱气15～25min，真空度要求0.09～0.095MPa；再加入溶剂调节粘度至灌浆标准内，搅拌5～15min出料包装，即得低发泡强粘接弹性聚氨酯灌浆料。