[发明专利]端异氰酸酯灌浆材料预聚体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种端异氰酸酯灌浆材料预聚体及其制备方法。

背景技术

聚氨酯灌浆材料因其优越的性能，在水利、水电、隧道、地铁、矿山、人防、工业及民用建筑等工程中得到越来越广泛的应用，特别是在工程建设中的基础加固、堵漏止水、帷幕防渗和裂缝修补等方面。

文献CN92106672.4公开了一种制备聚氨酯型灌浆材料的方法，是用异氰酸酯残液和羟基化合物分别为两个组分，按比例直接均匀混合后进行灌浆，室温固化后使用，羟基化合物组分可以单独一个成分使用，也可以它为主体再添加各种助剂或添加剂共用，这些羟基化合物可以是聚醚、聚酯、聚丁二烯、醇酸树脂、聚丙烯酸树脂等。

文献CN200810052170.9公开了一种聚氨酯化学灌浆单液灌浆化学材料的制备方法，但是其制备过程分为三个步骤，首先制备端羟基聚氨酯预聚体，然后以此为原料制备亲水性聚氨酯预聚体，最后向步骤2中的亲水性聚氨酯预聚体中加入稀释剂、泡沫稳定剂、催化剂和增塑剂搅拌均匀制成。流程长，过程复杂，且产品中含有大量的(20％以上)低沸点溶剂丙酮，且丙酮为限制性化学品，不仅使产品的使用安全性能大打折扣，也给生产厂家原料采购和产品运输提出了极高的资质要求。

文献CN200910101168.0公开了一种高闪点(闪点＞100℃)环保型的水溶性聚氨酯化学灌浆材料。其特征是由异氰酸酯、亲水性聚醚、增塑剂以及高沸点复合溶剂(复合脂肪酸酯的混合物)和泡沫稳定剂组成。适用于大坝及其他建筑物基础防渗处理，地铁、隧道涌水处理等。该制备过程最后溶剂的加入需要在预聚体反应结束后加入高沸点溶剂和泡沫稳定剂。

由上可见，现有技术中预聚体法聚氨酯灌浆材料均需要加入丙酮、二甲苯等低闪点易燃溶剂和对环境、人体毒害大的增塑剂进行稀释，以此改善浆材的流动扩散性能。由于含有低闪点易燃液体，一般闪点均低于61℃，因此对施工现场的防火要求非常高，稍有不慎就会酿成重大事故。再者由于这些溶剂、增塑剂本身具有较强的挥发性和毒性，对于地铁、隧道、涵洞等地下工程中的人员健康构成极大地威胁。同时国内对易燃液体运输标准要求极高，需要专门的危险品运输车运输，无疑增加了企业的运营成本，而且潜在的危险性也大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中预聚体法聚氨酯灌浆材料均需加入溶剂和增塑剂进行稀释，从而导致的聚氨酯灌浆材料运输、施工应用中的安全、环保问题，提供一种新的端异氰酸酯灌浆材料预聚体。用该灌浆材料预聚体制得的灌浆材料，具有高闪点、气味低、毒性低、安全性好的特点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的端异氰酸酯灌浆材料预聚体的制备方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种端异氰酸酯灌浆材料预聚体，其特征在于所述预聚体中NCO的重量百分含量为15～28％。

上述技术方案中，所述预聚体中NCO的重量百分含量优选范围为＞22～28％。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种所述端异氰酸酯灌浆材料预聚体的制备方法，以异氰酸酯化合物和聚醚多元醇为反应原料，在惰性气体保护下，在反应温度为50～90℃条件下，反应原料与酸性催化剂接触0.5～6小时，制得所述端异氰酸酯灌浆材料预聚体；其中，所述酸性催化剂选自苯甲酰氯或磷酸，酸性催化剂的用量为反应原料重量的0.05～3‰。

上述技术方案中，所述异氰酸酯化合物选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基亚甲基二异氰酸酯、六次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。所述聚醚多元醇选自二官能度聚醚多元醇、三官能度聚醚多元醇和聚醚交联剂的混合物；混合物中，二官能度聚醚多元醇、三官能度聚醚多元醇和聚醚交联剂的重量比为(16～18)∶(6～10)∶(1～3)。其中，所述二官能度聚醚多元醇优选方案为以丙二醇为起始剂、环氧丙烷开环聚合产品，羟值为54～120mgKOH/g；所述三官能度聚醚多元醇优选方案为以甘油为起始剂、环氧丙烷开环聚醚，或者环氧丙烷与环氧乙烷共聚醚，羟值优选范围为26～60mgKOH/g，更优选范围为30～50mgKOH/g；所述聚醚交联剂亦为一种三官能度聚醚多元醇，其羟值优选范围为150～600mgKOH/g。反应温度优选范围为75～85℃，反应时间优选范围为2～4小时，酸性催化剂的用量优选范围为反应原料重量的0.1～2‰。