CN113956648B - 一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明主要由硅酸钠水玻璃、硅酸锂水玻璃，丙三醇、水组成A组分；由多苯基多亚甲基多异氰酸酯、聚氨酯预聚体、柠檬酸三辛酯组成B组分；由DMAEE催化剂、BDMA催化剂、N,N‑二甲基环己胺催化剂、EFKA‑2550消泡剂、UN‑025抗水解剂、XY‑KM003防霉剂；HY11190紫外线吸收剂组成C组分。将上述A组分、C组分搅拌混合均匀脱泡，再与脱泡后的B组分物料经过注浆机混合头混合反应即可得到高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，或者将其经过注浆机混合头混合直接注浆至路基裂缝、离缝或隧道、煤层裂缝中即可形成高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料。该发明复合加固材料综合力学性能高，对路基裂缝、离缝等缺陷或隧道裂缝、开裂，松散煤层加固效果优良。

Description

一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料及其制备方法
技术领域
本发明属于铁路路基工程、隧道工程或煤矿开采松散煤层的加固技术领域，具体涉及高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料及其制备方法。
背景技术
铁路路基裂缝、离缝及煤矿井下松散煤层是安全生产的一大隐患，对铁路路基裂缝离缝及煤矿井下松散煤层的注浆加固是确保安全生产的有力措施。聚氨酯加固材料在这方面早已有应用，利用其本身和混凝土、煤层优良的连接、粘固特性，使破碎的混凝土、煤层连接成一个整体，增加其整体性和支撑力，并且能迅速解决各种具有安全隐患的地层问题，预防路基、煤层等事故发生，保障生产安全。但其加固反应温度高，形成的加固材料中有毒有害物质多，在地下作业会存在许多隐患，尤其在煤矿中的应用受到极大地限制。另外纯聚氨酯材料成本高，对其大面积使用也产生一定的影响。
发明内容
针对上述现有加固材料应用中的缺陷，本发明提出一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料及其制备方法。该复合材料主要由无机硅酸盐、异氰酸酯，助剂等反应而成，成型反应温度低，有毒有害物质含量少，成型物力学性能高，可满足铁路路基裂缝、离缝及煤矿井下松散煤层的加固使用要求，而且施工工艺简单，成本低廉，是一种综合性能和施工工艺优良的铁路路基离缝、隧道裂缝及煤矿井下松散煤层的加固材料及加固方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，由A组分、B组分、C组分组成，以质量份数计，各组分含量及组成为：
A组分包括：80～87份硅酸钠水玻璃、9～11份硅酸锂水玻璃，2～4份丙三醇、2～5份水；
B组分包括：80～88份PAPI、10～15份聚氨酯预聚体、2～5份柠檬酸三辛酯；
C组分包括：0.5～1份DMAEE催化剂、0.5～1份BDMA催化剂、0.5～1份N,N-二甲基环己胺催化剂、0.5～1份EFKA-2550消泡剂、0.5～1份UN-025抗水解剂、0.6～1.5份XY-KM003防霉剂、0.2～0.5份HY11190紫外线吸收剂。
所述A组分中的硅酸盐水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.5，密度为1.526～1.599g/cm3(20℃)，硅酸锂水玻璃模数为4.3～5.2，密度为1.16～1.19g/cm3(20℃)。
所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
①准确称取100份聚合物多元醇POP加入反应器中，在120℃，-0.09MPa条件下脱水1h，待温度降至50℃时备用；
②将300～665份PAPI置于另一反应器中，在搅拌下将①得到的脱水POP加入到反应器中，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应1.0h，抽真空脱泡至反应物为棕色透明液体，降温至室温，即制得-NCO质量含量为23％～27％的聚氨酯预聚体。
所述B组分中PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％；所述聚合物多元醇POP为山东德信联邦生产的POP45G，所述C组分中N,N-二甲基乙胺基乙二醇催化剂(DMAEE)，N,N-二甲基苄胺催化剂(BDMA)、N,N-二甲基环己胺催化剂为市售聚氨酯用催化剂；所述EFKA-2550消泡剂为湖南有鑫材料科技有限公司生产；所述HY11190紫外线吸收剂为广州华苑环保材料有限公司生产；所述XY-KM003防霉剂为上海兴雅玻璃材料有限公司；所述UN-025抗水解剂上海尤恩化工有限公司销售。
所述一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料的制备方法，按照下列步骤制备：
第一步，A组分的制备：
将80～87份硅酸钠水玻璃加入到容器中，然后将9～11份硅酸锂、2～4份丙三醇、2～5份水依次加入到80～87份硅酸钠水玻璃中，搅拌混合均匀即得A组分；
第二步，B组分的制备：
将80～88份PAPI、10～15份聚氨酯预聚体、2～5份柠檬酸三辛酯依次加入到容器中搅拌混合均匀，即得得到B组分；
第三步，C组分的制备：
先将0.5～1份DMAEE、0.5～1份BDMA催化剂、0.5～1份N,N-二甲基环己胺催化剂加入容器中搅拌混合均匀，再依次加入0.5～1份EFKA-2550消泡剂、0.5～1份UN-025抗水解剂、0.6～1.5份XY-KM003防霉剂、0.2～0.5份HY11190紫外线吸收剂，进一步混合均匀即得C组分。
第四步，一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料的制备：
首先将上述A组分加入浇注机A罐体中，然后在A罐体中再加入C组分，搅拌混合均匀真空脱泡备用；
将B组分物料加入到B罐体中进一步搅拌混合均匀，真空脱泡备用；常温下，将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合固化反应即可得到高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，或者将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合直接注浆至路基裂缝、离缝或隧道、煤层裂缝中即可形成高强复合加固材料；浇注时A罐体中的物料与B罐体中的物料以体积比1∶1进行浇注。
优选地，所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的2ZBQ-8/10型气动注浆机。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
①以硅酸钠水玻璃和硅酸锂水玻璃混用，钠水玻璃粘结力强，强度高、耐酸性、耐热性能优良，锂水玻璃具有自干性、耐磨性、耐水性、耐候性等特点，两者混合形成的水玻璃固化物，提高了混合水玻璃固化物的耐水性和粘结性。
②DMAEE、BDMA、N,N-二甲基环己胺催化剂混合使用，提高了水溶性水玻璃与油溶性异氰酸酯物料反应转化率，尤其是PAPI的反应转化率，进一步提高了产物的综合力学性能。
③檬酸三辛酯是一种绿色环保型增塑剂，在本发明体系中主要起到增强作用，当檬酸三辛酯遇到水玻璃强碱性物质时，会迅速分解成柠檬酸和辛醇，一方面柠檬酸可作为水玻璃的固化剂，促使水玻璃快速固化，另一方面由于柠檬酸的熔点为153℃，柠檬酸会进一步在体系中结晶成固态微晶体，在微观结构中形成“海岛结构”，有利于应力分散,提高强度。由于三个羧酸基的存在及分子间作用力，也可起到对硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料的增强作用，同时柠檬酸还可起到抗氧化剂的作用，防止复合加固材料的氧化。分解出来的少量油性正辛醇可起到增塑作用。
④PAPI和聚氨酯预聚体中的-NCO基团和水反应生成聚脲基团，并放出CO2，CO2和柠檬酸促使水玻璃固化，聚氨酯脲大分子和水玻璃-Si-O-或-Li-O-大分子相互结合生成高分子合金或交联复合材料，提高了聚氨酯脲大分子的刚性，降低了水玻璃固化物的脆性。
⑤将聚合物多元醇POP45G通过预聚合的方式引入到复合材料分子结构中，形成高支化聚氨酯预聚体，利用POP中的聚苯乙烯或聚丙烯腈的特性及高支化度提高复合材料的硬度和韧性，进一步提高复合材料的各项力学性能。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，由A组分、B组分、C组分组成，以质量份数计，各组分含量及组成为：
A组分：取80份硅酸钠水玻璃、11份硅酸锂水玻璃，4份丙三醇、5份水；
B组分：取80份PAPI、15份聚氨酯预聚体、5份柠檬酸三辛酯；
C组分：取0.5份DMAEE催化剂、1份BDMA催化剂、1份N,N-二甲基环己胺催化剂、1份EFKA-2550消泡剂、1份UN-025抗水解剂、1.5份XY-KM003防霉剂；0.5份HY11190紫外线吸收剂。
具体制备方法，按照下列步骤制备：
第一步，A组分的制备：
将80份硅酸钠水玻璃加入到容器中，然后将11份硅酸锂、4份丙三醇、5份水依次加入到80份硅酸钠水玻璃中，搅拌混合均匀即得A组分；
第二步，B组分的制备：
将80份PAPI、15份聚氨酯预聚体、5份柠檬酸三辛酯依次加入到容器中搅拌混合均匀，即得得到B组分；
第三步，C组分的制备：
先将0.5份DMAEE、1份BDMA催化剂、1份N,N-二甲基环己胺催化剂加入容器中搅拌混合均匀，再依次加入1份EFKA-2550消泡剂、1份UN-025抗水解剂、1.5份XY-KM003防霉剂、0.5份HY11190紫外线吸收剂，进一步混合均匀即得C组分。
第四步，一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料的制备：
首先将上述A组分加入浇注机A罐体中，然后在A罐体中再加入C组分，搅拌混合均匀真空脱泡备用。将B组分物料加入到B罐体中进一步搅拌混合均匀，真空脱泡备用。常温下，将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合固化反应即可得到高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，或者将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合直接注浆至路基裂缝、离缝或隧道、煤层裂缝中即可形成高强复合加固材料。浇注时A罐体中的物料与B罐体中的物料以体积比1∶1进行浇注。
所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
①准确称取100份聚合物多元醇POP加入反应器中，在120℃，-0.09MPa条件下脱水1h，待温度降至50℃时备用。
②将300份PAPI置于另一反应器中，在搅拌下将①得到的脱水POP加入到反应器中，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应1.0h，抽真空脱泡至反应物为棕色透明液体，降温至室温，即制得-NCO质量含量为23％的聚氨酯预聚体。
所述的一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，其特征在于：
所述A组分中的硅酸盐水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.5，密度为1.526～1.599g/cm3(20℃)，硅酸锂水玻璃模数为4.3～5.2，密度为1.16～1.19g/cm3(20℃)。
所述的B组分中PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％；所述的聚合物多元醇POP为山东德信联邦生产的POP45G。
所述的C组分中N,N-二甲基乙胺基乙二醇(DMAEE)催化剂，N,N-二甲基苄胺催化剂(BDMA)、N,N-二甲基环己胺催化剂为市售聚氨酯用催化剂；所述EFKA-2550消泡剂为湖南有鑫材料科技有限公司生产；所述HY11190紫外线吸收剂为广州华苑环保材料有限公司生产；所述XY-KM003防霉剂为上海兴雅玻璃材料有限公司；所述UN-025抗水解剂上海尤恩化工有限公司销售。
所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的2ZBQ-8/10型气动注浆机。
实施例2
本实施例所述一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，由A组分、B组分、C组分组成，以质量份数计，各组分含量及组成为：
A组分：取87份硅酸钠水玻璃、9份硅酸锂水玻璃，2份丙三醇、2份水；
B组分：取88份PAPI、10份聚氨酯预聚体、2份柠檬酸三辛酯；
C组分：取1份DMAEE催化剂、0.5份BDMA催化剂、0.5份N,N-二甲基环己胺催化剂、0.5份EFKA-2550消泡剂、0.5份UN-025抗水解剂、0.6份XY-KM003防霉剂；0.2份HY11190紫外线吸收剂。
具体制备方法，按照下列步骤制备：
第一步，A组分的制备：
将87份硅酸钠水玻璃加入到容器中，然后将9份硅酸锂、2份丙三醇、2份水依次加入到87份硅酸钠水玻璃中，搅拌混合均匀即得A组分；
第二步，B组分的制备：
将88份PAPI、10份聚氨酯预聚体、2份柠檬酸三辛酯依次加入到容器中搅拌混合均匀，即得得到B组分；
第三步，C组分的制备：
先将1份DMAEE、0.5份BDMA催化剂、0.5份N,N-二甲基环己胺催化剂加入容器中搅拌混合均匀，再依次加入0.5份EFKA-2550消泡剂、0.5份UN-025抗水解剂、0.6份XY-KM003防霉剂；0.2份HY11190紫外线吸收剂，进一步混合均匀即得C组分。
第四步，一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料的制备：
首先将上述A组分加入浇注机A罐体中，然后在A罐体中再加入C组分，搅拌混合均匀真空脱泡备用。将B组分物料加入到B罐体中进一步搅拌混合均匀，真空脱泡备用。常温下，将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合固化反应即可得到高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，或者将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合直接注浆至路基裂缝、离缝或隧道、煤层裂缝中即可形成高强复合加固材料。浇注时A罐体中的物料与B罐体中的物料以体积比1∶1进行浇注。
所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
①准确称取100份聚合物多元醇POP加入反应器中，在120℃，-0.09MPa条件下脱水1h，待温度降至50℃时备用。
②将665份PAPI置于另一反应器中，在搅拌下将①得到的脱水POP加入到反应器中，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应1.0h，抽真空脱泡至反应物为棕色透明液体，降温至室温，即制得-NCO质量含量为27％的聚氨酯预聚体。
所述的一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，其特征在于：
所述A组分中的硅酸盐水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.5，密度为1.526～1.599g/cm3(20℃)，硅酸锂水玻璃模数为4.3～5.2，密度为1.16～1.19g/cm3(20℃)。
所述的B组分中PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％；所述的聚合物多元醇POP为山东德信联邦生产的POP45G。
所述的C组分中N,N-二甲基乙胺基乙二醇(DMAEE)催化剂，N,N-二甲基苄胺催化剂(BDMA)、N,N-二甲基环己胺催化剂为市售聚氨酯用催化剂；所述EFKA-2550消泡剂为湖南有鑫材料科技有限公司生产；所述HY11190紫外线吸收剂为广州华苑环保材料有限公司生产；所述XY-KM003防霉剂为上海兴雅玻璃材料有限公司；所述UN-025抗水解剂上海尤恩化工有限公司销售。
所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的2ZBQ-8/10型气动注浆机。
实施例3
本实施例所述高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，由A组分、B组分、C组分组成，以质量份数计，各组分含量及组成为：
A组分：取82份硅酸钠水玻璃、10份硅酸锂水玻璃，4份丙三醇、4份水；
B组分：取86份PAPI、11份聚氨酯预聚体、3份柠檬酸三辛酯；
C组分：取0.7份DMAEE催化剂、0.7份BDMA催化剂、0.7份N,N-二甲基环己胺催化剂、0.7份EFKA-2550消泡剂、0.7份UN-025抗水解剂、0.7份XY-KM003防霉剂、0.3份HY11190紫外线吸收剂。
具体制备方法，按照下列步骤制备：
第一步，A组分的制备：
将82份硅酸钠水玻璃加入到容器中，然后将10份硅酸锂、4份丙三醇、4份水依次加入到82份硅酸钠水玻璃中，搅拌混合均匀即得A组分；
第二步，B组分的制备：
将86份PAPI、11份聚氨酯预聚体、3份柠檬酸三辛酯依次加入到容器中搅拌混合均匀，即得得到B组分；
第三步，C组分的制备：
先将0.7份DMAEE、0.7份BDMA催化剂、0.7份N,N-二甲基环己胺催化剂加入容器中搅拌混合均匀，再依次加入0.7份EFKA-2550消泡剂、0.7份UN-025抗水解剂、0.7份XY-KM003防霉剂；0.3份HY11190紫外线吸收剂，进一步混合均匀即得C组分。
第四步，一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料的制备：
首先将上述A组分加入浇注机A罐体中，然后在A罐体中再加入C组分，搅拌混合均匀真空脱泡备用。将B组分物料加入到B罐体中进一步搅拌混合均匀，真空脱泡备用。常温下，将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合固化反应即可得到高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，或者将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合直接注浆至路基裂缝、离缝或隧道、煤层裂缝中即可形成高强复合加固材料。浇注时A罐体中的物料与B罐体中的物料以体积比1∶1进行浇注。
所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
①准确称取100份聚合物多元醇POP加入反应器中，在120℃，-0.09MPa条件下脱水1h，待温度降至50℃时备用；
②将523份PAPI置于另一反应器中，在搅拌下将①得到的脱水POP加入到反应器中，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应1.0h，抽真空脱泡至反应物为棕色透明液体，降温至室温，即制得-NCO质量含量为26％的聚氨酯预聚体。
所述A组分中的硅酸盐水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.5，密度为1.526～1.599g/cm3(20℃)，硅酸锂水玻璃模数为4.3～5.2，密度为1.16～1.19g/cm3(20℃)。
所述的B组分中PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％；所述的聚合物多元醇POP为山东德信联邦生产的POP45G。
所述的C组分中N,N-二甲基乙胺基乙二醇(DMAEE)催化剂，N,N-二甲基苄胺催化剂(BDMA)、N,N-二甲基环己胺催化剂为市售聚氨酯用催化剂；所述EFKA-2550消泡剂为湖南有鑫材料科技有限公司生产；所述HY11190紫外线吸收剂为广州华苑环保材料有限公司生产；所述XY-KM003防霉剂为上海兴雅玻璃材料有限公司；所述UN-025抗水解剂上海尤恩化工有限公司销售。
所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的2ZBQ-8/10型气动注浆机。
实施例4
本实施例所述高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，由A组分、B组分、C组分组成，以质量份数计，各组分含量及组成为：
A组分：取85份硅酸钠水玻璃、10份硅酸锂水玻璃，3份丙三醇、2份水；
B组分：取84份PAPI、11份聚氨酯预聚体、5份柠檬酸三辛酯；
C组分：取0.7份DMAEE催化剂、0.6份BDMA催化剂、0.6份N,N-二甲基环己胺催化剂、1份EFKA-2550消泡剂、1份UN-025抗水解剂、1.2份XY-KM003防霉剂；0.5份HY11190紫外线吸收剂。
具体制备方法，按照下列步骤制备：
第一步，A组分的制备：
将85份硅酸钠水玻璃加入到容器中，然后将10份硅酸锂、3份丙三醇、2份水依次加入到85份硅酸钠水玻璃中，搅拌混合均匀即得A组分；
第二步，B组分的制备：
将84份PAPI、11份聚氨酯预聚体、5份柠檬酸三辛酯依次加入到容器中搅拌混合均匀，即得得到B组分；
第三步，C组分的制备：
先将0.7份DMAEE、0.6份BDMA催化剂、0.6份N,N-二甲基环己胺催化剂加入容器中搅拌混合均匀，再依次加入1份EFKA-2550消泡剂、1份UN-025抗水解剂、1.2份XY-KM003防霉剂；0.5份HY11190紫外线吸收剂，进一步混合均匀即得C组分。
第四步，一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料的制备：
首先将上述A组分加入浇注机A罐体中，然后在A罐体中再加入C组分，搅拌混合均匀真空脱泡备用。将B组分物料加入到B罐体中进一步搅拌混合均匀，真空脱泡备用。常温下，将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合固化反应即可得到高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，或者将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合直接注浆至路基裂缝、离缝或隧道、煤层裂缝中即可形成高强复合加固材料。浇注时A罐体中的物料与B罐体中的物料以体积比1∶1进行浇注。
所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
①准确称取100份聚合物多元醇POP加入反应器中，在120℃，-0.09MPa条件下脱水1h，待温度降至50℃时备用；
②将523份PAPI置于另一反应器中，在搅拌下将①得到的脱水POP加入到反应器中，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应1.0h，抽真空脱泡至反应物为棕色透明液体，降温至室温，即制得-NCO质量含量为26％的聚氨酯预聚体。
所述A组分中的硅酸盐水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.5，密度为1.526～1.599g/cm3(20℃)，硅酸锂水玻璃模数为4.3～5.2，密度为1.16～1.19g/cm3(20℃)。
所述的B组分中PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％；所述的聚合物多元醇POP为山东德信联邦生产的POP45G。
所述的C组分中N,N-二甲基乙胺基乙二醇(DMAEE)催化剂，N,N-二甲基苄胺催化剂(BDMA)、N,N-二甲基环己胺催化剂为市售聚氨酯用催化剂；所述EFKA-2550消泡剂为湖南有鑫材料科技有限公司生产；所述HY11190紫外线吸收剂为广州华苑环保材料有限公司生产；所述XY-KM003防霉剂为上海兴雅玻璃材料有限公司；所述UN-025抗水解剂上海尤恩化工有限公司销售。
所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的2ZBQ-8/10型气动注浆机。
实施例5
本实施例所述高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，由A组分、B组分、C组分组成，以质量份数计，各组分含量及组成为：
A组分：取86份硅酸钠水玻璃、9份硅酸锂水玻璃，3份丙三醇、2份水；
B组分：取86份PAPI、12份聚氨酯预聚体、2份柠檬酸三辛酯；
C组分：取0.9份DMAEE催化剂、0.8份BDMA催化剂、0.9份N,N-二甲基环己胺催化剂、1份EFKA-2550消泡剂、0.8份UN-025抗水解剂、1.3份XY-KM003防霉剂、0.4份HY11190紫外线吸收剂。
具体制备方法，按照下列步骤制备：
第一步，A组分的制备：
将86份硅酸钠水玻璃加入到容器中，然后将9份硅酸锂、3份丙三醇、2份水依次加入到86份硅酸钠水玻璃中，搅拌混合均匀即得A组分；
第二步，B组分的制备：
将86份PAPI、12份聚氨酯预聚体、2份柠檬酸三辛酯依次加入到容器中搅拌混合均匀，即得得到B组分；
第三步，C组分的制备：
先将0.9份DMAEE、0.8份BDMA催化剂、0.9份N,N-二甲基环己胺催化剂加入容器中搅拌混合均匀，再依次加入1份EFKA-2550消泡剂、0.8份UN-025抗水解剂、1.3份XY-KM003防霉剂、0.4份HY11190紫外线吸收剂，进一步混合均匀即得C组分。
第四步，一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料的制备：
首先将上述A组分加入浇注机A罐体中，然后在A罐体中再加入C组分，搅拌混合均匀真空脱泡备用。将B组分物料加入到B罐体中进一步搅拌混合均匀，真空脱泡备用。常温下，将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合固化反应即可得到高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，或者将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合直接注浆至路基裂缝、离缝或隧道、煤层裂缝中即可形成高强复合加固材料。浇注时A罐体中的物料与B罐体中的物料以体积比1∶1进行浇注。
所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
①准确称取100份聚合物多元醇POP加入反应器中，在120℃，-0.09MPa条件下脱水1h，待温度降至50℃时备用；
②将426份PAPI置于另一反应器中，在搅拌下将①得到的脱水POP加入到反应器中，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应1.0h，抽真空脱泡至反应物为棕色透明液体，降温至室温，即制得-NCO质量含量为25％的聚氨酯预聚体。
所述A组分中的硅酸盐水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.5，密度为1.526～1.599g/cm3(20℃)，硅酸锂水玻璃模数为4.3～5.2，密度为1.16～1.19g/cm3(20℃)。
所述的B组分中PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％；所述的聚合物多元醇POP为山东德信联邦生产的POP45G。
所述的C组分中N,N-二甲基乙胺基乙二醇(DMAEE)催化剂，N,N-二甲基苄胺催化剂(BDMA)、N,N-二甲基环己胺催化剂为市售聚氨酯用催化剂；所述EFKA-2550消泡剂为湖南有鑫材料科技有限公司生产；所述HY11190紫外线吸收剂为广州华苑环保材料有限公司生产；所述XY-KM003防霉剂为上海兴雅玻璃材料有限公司；所述UN-025抗水解剂上海尤恩化工有限公司销售。
所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的2ZBQ-8/10型气动注浆机。
参考GB/T2567《树脂浇注体性能试验方法》，GB/T6328《胶黏剂剪切冲击强度试验方法》，GB/T529-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度测定》,GB/T1040.2《塑料拉伸性能试验方法》，GB/T16777《建筑防水涂料试验方法》等相关国家标准，测得本发明一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料力学性能如表1所示：
表1.高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料性能
名称 性能
固化时间/min，≤ 3
硬度/邵D，≥ 70
拉伸强度/MPa，≥ 20
拉断伸长率/％，≤ 10
压缩强度/MPa，≥ 65
弯曲强度/Mpa，≥ 23
冲击强度/(KJ/m<sup>2</sup>)，≥ 6
拉拔粘结强度/Mpa，≥ 5
弹性模量/Mpa，≥ 3.0
NCO基团转化率，≥ 99.7
燃烧后氢氰酸/mg.g<sup>-1</sup> 0.0

Claims (4)

1.一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，其特征在于：由A组分、B组分、C组分组成，以质量份数计，各组分含量及组成为：
A组分包括：80～87份硅酸钠水玻璃、9～11份硅酸锂水玻璃， 2～4份丙三醇、2～5份水；
B组分包括：80～88份PAPI、10～15份聚氨酯预聚体、2～5份柠檬酸三辛酯；
C组分包括：0.5～1份DMAEE催化剂、0.5～1份BDMA催化剂、0.5～1份N,N-二甲基环己胺催化剂、0.5～1份EFKA-2550消泡剂、0.5～1份UN-025抗水解剂、0.6～1.5份XY-KM003防霉剂、0.2～0.5份HY11190紫外线吸收剂；
所述A组分中的硅酸盐水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.5，20℃密度为1.526～1.599 g/cm³，硅酸锂水玻璃模数为4.3～5.2，20℃密度为1.16～1.19 g/cm³；
所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
①准确称取100份聚合物多元醇POP加入反应器中，在120℃，-0.09MPa条件下脱水1h，待温度降至50℃时备用；
②将300～665份PAPI置于另一反应器中，在搅拌下将①得到的脱水POP加入到反应器中，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应1.0h，抽真空脱泡至反应物为棕色透明液体，降温至室温，即制得-NCO质量含量为23%～27%的聚氨酯预聚体。
2.根据权利要求1所述的一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，其特征在于：所述B组分中PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5%；所述聚合物多元醇POP为山东德信联邦生产的POP45G，所述C组分中N,N-二甲基乙胺基乙二醇催化剂（DMAEE），N,N-二甲基苄胺催化剂（BDMA）、N,N-二甲基环己胺催化剂为市售聚氨酯用催化剂；所述EFKA-2550消泡剂为湖南有鑫材料科技有限公司生产；所述HY11190紫外线吸收剂为广州华苑环保材料有限公司生产；所述XY-KM003防霉剂为上海兴雅玻璃材料有限公司；所述UN-025抗水解剂上海尤恩化工有限公司销售。
3.权利要求1至2任一项所述一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料的制备方法，其特征在于，按照下列步骤制备：
第一步，A组分的制备：
将80～87份硅酸钠水玻璃加入到容器中，然后将9～11份硅酸锂、2～4份丙三醇、2～5份水依次加入到80～87份硅酸钠水玻璃中，搅拌混合均匀即得A组分；
第二步，B组分的制备：
将80～88份PAPI、10～15份聚氨酯预聚体、2～5份柠檬酸三辛酯依次加入到容器中搅拌混合均匀，即得到B组分；
第三步，C组分的制备：
先将0.5～1份DMAEE、0.5～1份BDMA催化剂、0.5～1份N,N-二甲基环己胺催化剂加入容器中搅拌混合均匀，再依次加入0.5～1份EFKA-2550消泡剂、0.5～1份UN-025抗水解剂、0.6～1.5份XY-KM003防霉剂、0.2～0.5份HY11190紫外线吸收剂，进一步混合均匀即得C组分；
第四步，一种高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料的制备：
首先将上述A组分加入浇注机A罐体中，然后在A罐体中再加入C组分，搅拌混合均匀真空脱泡备用；
将B组分物料加入到B罐体中进一步搅拌混合均匀，真空脱泡备用；常温下，将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合固化反应即可得到高强硅酸盐/聚氨酯脲基复合加固材料，或者将A罐体中的物料与B罐体中的物料经过注浆机混合头混合直接注浆至路基裂缝、离缝或隧道、煤层裂缝中即可形成高强复合加固材料；浇注时A罐体中的物料与B罐体中的物料以体积比1∶1进行浇注。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的2ZBQ-8/10型气动注浆机。
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