[发明专利]环保型单组份亲水性聚氨酯灌浆材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及灌浆材料领域，具体是指一种适用于建筑物和混凝土工程的变形缝、施工缝、结构缝以及钻井护壁等堵漏的环保型单组份亲水性聚氨酯灌浆材料及其制备方法。 

背景技术

聚氨酯化学灌浆材料分为亲水性和亲油性两大类，是一种防渗堵漏能力较强、固结强度较高的防渗固结材料，是由多异氰酸酯和多羟基化合物反应而成的聚氨基甲酸酯类的高聚物。亲水性聚氨酯灌浆材料易分散于水中，遇水自乳化；亲水性好，包水量大，遇水立即进行聚合反应；固结物具有弹性止水和膨胀止水的双重作用。 

为了提高灌浆材料的可灌注性并保证其具有良好的亲水性，亲水性聚氨酯灌浆材料多使用丙酮、丁酮等水溶性溶剂稀释，这类溶剂的挥发对施工人员的健康构成严重威胁，特别是在地铁、隧道、地下室等通风不良的部位进行施工时，这一问题就变得十分棘手。而且，丙酮、丁酮闪点均较低（＜60℃），皆为易燃性液体，这给聚氨酯灌浆材料生产、储存、运输及施工带来诸多不便，也存在着潜在的火灾隐患。另一方面，丙酮、丁酮的挥发性较强，这就不可避免的带来固结体的收缩，容易引起“复漏”，而且丙酮、丁酮的挥发也给环境造成污染。 

另外，丙酮为第三类易制毒化学品，受国家公安系统管制，需凭证购买及运输。 

在工业生产中，单组份亲水性聚氨酯灌浆材料一般由两步得到：一、由本体聚合得到端异氰酸酯基（-NCO）预聚体；二、将预聚体用溶剂稀释，必要时添加催化剂等助剂，得到亲水性聚氨酯灌浆材料。常用的溶剂为丙酮、丁酮。这两种溶剂的沸点低（丙酮沸点56℃左右，丁酮沸点80℃左右），而异氰酸酯同多羟基化合物的最佳反应温度在80-90℃，所以这两种溶剂的使用使得聚氨酯灌浆材料的聚合不能在溶液中进行，而只能采用先合成预聚体，再降温稀释的两步法生产工艺。 

发明内容

本发明的目的在于针对现有水溶性聚氨酯灌浆材料存在的易收缩、高挥发的缺陷，提供一种环保型单组份亲水性聚氨酯灌浆材料及其制备方法。 

为实现上述目的，本发明提供了一种环保型单组份亲水性聚氨酯灌浆材料，它的原料按照重量份比计包括：20～40份的1,2-丙二醇碳酸酯，8～30份的多异氰酸酯化合物和25～60份的多羟基化合物。 

进一步地，它的原料按照重量份比计包括：25～35份的1,2-丙二醇碳酸酯，10～30份的多异氰酸酯化合物和30～60份的多羟基化合物。 

再进一步地，它的原料按照重量份比计包括：30份的1,2-丙二醇碳酸酯，12份的多异氰酸酯化合物和58份的多羟基化合物。[f1]

再进一步地，所述多异氰酸酯为甲苯二氰酸酯和多亚甲基多苯基多异氰酸酯任意一种或两种。 

再进一步地，所述多羟基化合物为2～4官能度的聚醚多元醇，分子量400～7500，羟值10～300mgKOH/g。聚醚多元醇为2-4官能度的聚醚多元醇的一种或几种的混合物，例如PEG-2000，PPG-400。 

本发明还提供了一种环保型单组份亲水性聚氨酯灌浆材料的制备方法，包括以下步骤： 

1）按照上述重量份比称取1,2-丙二醇碳酸酯，多异氰酸酯化合物和多羟基化合物； 

2）将1,2-丙二醇碳酸酯和多异氰酸酯化合物加入反应釜内，开动搅拌后，向反应釜内滴加多羟基化合物，滴加时间控制在1～1.5h；滴加结束后，在温度70～90℃条件下反应1.5～3h；（当多羟基化合物在常温下为固体时，则在装有冷凝器、搅拌器、温度计的反应釜内加入多羟基化合物、1,2-丙二醇碳酸酯，开动搅拌，待多羟基化合物完全溶解于1,2-丙二醇碳酸酯后，向其中滴加多异氰酸酯，滴加时间控制在1-1.5h。） 

3）将步骤2）中得到的产物降温至室温，即得到环保型单组份亲水性聚氨酯灌浆材料。 

本发明的有益效果： 

1、本发明摒弃了丙酮、丁酮等低沸点、易挥发的酮类稀释剂的使用，减少其对施工人员的危害；也降低了火灾发生的概率；降低产品在生产、储存、运输及施工中的安全隐患，也大大减少了亲水性聚 氨酯灌浆材料的收缩，避免了“复漏”带来的重复施工及丙酮、丁酮挥发引起的环境污染。 

2、本发明所使用的1,2-丙二醇碳酸酯，可以取代邻苯二甲酸酯类作为增塑剂使用，避免了其对环境的污染； 

3、由于1,2-丙二醇碳酸酯的沸点高（242℃），使得亲水性聚氨酯灌浆材料的制备可以通过一步法制得，简化了生产操作，缩短工艺时间、提高生产效率，也使得生产过程易于控制。