[发明专利]一种聚氨酯灌浆材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯灌浆材料，属于建筑材料领域。

背景技术

聚氨酯材料是目前化学灌浆材料中产品种类最多、适用范围最广、用量最大的一类灌浆材料，聚氨酯灌浆材料按照特性可以分为两种：疏水型(油溶性)和亲水型(水溶性)。疏水型聚氨酯灌浆材料不具有亲水性，遇水后发泡，产生二次压力，可灌注到细微裂缝中，形成的泡沫体有一定的强度，适用于带有加固补强的防水堵漏场合；亲水型聚氨酯灌浆材料主要以多异氰酸酯与高分子量多官能度亲水型聚醚多元醇聚合，为了保证低粘度，异氰酸酯多选用低粘度异氰酸酯，然后加入亲水型溶剂配制而成；亲水型聚氨酯灌浆材料粘度低，能自乳化到几倍甚至十几倍水中，并与水一起迅速凝胶，形成柔弹性的聚氨酯凝胶体，达到以水止水的目，因其包水量大，渗透性好，固结体弹性好，适合于动水地层的涌水堵漏，土质浅层和表面层的结固和防护，以及混凝土变形缝的防渗堵漏等。另一种分类方法是按组份来分，分为单组份和双组份。单组份聚氨酯灌浆材料具有使用方便的优势，但为了保证较低的粘度，通常使用两官能度或者分子量相对较高的聚醚多元醇为原料，这决定了单组份聚氨酯灌浆材料大部分为柔弹性材料，而双组份聚氨酯灌浆材料可以提供强度很高的材料，但是使用前需要配制，不太方便。

目前所使用的单组份水溶性聚氨酯灌浆材料均采用高分子量亲水性聚醚多元醇与多异氰酸酯聚合，因其采用聚醚多元醇分子量很高，固化后固结体弹性很好，能适应建筑物的形变，但相应的强度较低，普遍在3MPa以下，不能承受更高的压力，并且脱水后收缩，引起再一次的漏水，限制了它的应用。

如果能够发明一种单组份聚氨酯灌浆材料，既有很强的亲水性，能自乳化到水中遇水一起形成凝胶体，固结体又有较高的强度，能起到一定的加固补强的作用，将会得到广泛应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种单组份聚氨酯灌浆材料，通过原料和组成改进，并辅之以优化的制备方法，从而提供了低粘度、高强度单组份聚氨酯水性灌浆材料，固化后不收缩。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种聚氨酯灌浆材料，是一种单组份亲水性聚氨酯预聚体材料，其特征在于包含如下组分：预聚物，由聚醚多元醇、扩链剂和多异氰酸酯反应形成；增塑剂；溶剂；催化剂。

在本发明中，各成分的用量可以根据需要进行适当的调节，为了防止原料反应不完全、反应效率低等问题，优选的，其中各成分的用量为，以质量份数计：20～50聚醚多元醇、20～50二异氰酸酯、0-10的扩链剂、10～20的增塑剂、10-20溶剂，1～5催化剂。

在上述表述中，使用了0-10的表达方式表示的含义是只要加入扩链剂使得反应正常进行即可，无特定用量要求。

在上述成分中，预聚物是聚醚多元醇、多异氰酸酯在扩链剂作用下使分子链扩展、分子量增大从而形成，在本发明中，所述的扩链剂优选为小分子醇类扩链剂，包括但不限于如乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、己二醇中、三羟甲基丙烷等的一种或多种的混合物。

为了使产品具有其他方面的性能，例如便于保存、不易变质、长期稳定性更好等，本发明的聚氨酯灌浆材料还包含有助剂，所述的助剂包括但不限于抗氧剂、表面活性剂、稳定剂等中的一种和/或一种以上的混合物。所述的此类助剂通常为本领域技术人员所周知，本发明不做赘述；所述助剂用量，以质量份数计，不高于10。

上述技术方案通过对聚氨酯预聚体结构的设计，扩链剂、增塑剂的选择以及调整配比，组成的单组份灌浆材料粘度低，使用快捷方便，亲水性强，有很好的弹性。

相应的，本发明提供了上述灌浆材料的制备方法，包括下述步骤：

取所需质量的各原料，在夹层反应釜内，先按配比依次加入聚醚多元醇和增塑剂，在温度为110～120℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入扩链剂和异氰酸酯，继续升温至70～85℃，反应2～3小时，降温至30℃以下，根据需要加入助剂，搅拌均匀后出料，过滤充氮气密封包装。

本领域技术人员可以理解，在上述制备工艺中，申请人使用了“根据需要加入助剂”，所要表达的含义是助剂是可加入的，也是可不加入的，具体加入哪种助剂也是申请人根据需要合理选择的。

同时，在上述制备工艺中，申请人对反应的时间、温度进行了说明，这种工艺条件是优选的，并非限制本发明的产品仅可采用此方法制备，对反应温度、反应时间等进行调整是本领域技术人员可以预期的。