[发明专利]改性聚氨酯/环氧树脂复合灌浆水泥砂浆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性聚氨酯/环氧树脂复合灌浆水泥砂浆及其制备方法，属于建筑材料领域。

背景技术

普通砂浆因拉压比低，干缩变形大，抗渗性、抗裂性、耐腐蚀性差，密度大，其使用范围受到很大的限制。随着工业的发展，要进一步提高砂浆的性能，就要改进胶结材料的性能，因此出现了聚合物砂浆。利用聚合物对水泥砂浆进行改性使之在保持水泥原有的无机材料抗压强度、抗折强度、耐老化的优点时，增加了有机材料粘结力大、变形性好、密封性强的特点，从而使水泥砂浆的粘结力、抗冻性和抗渗力都有了较大的提高。目前应用比较多的灌浆水泥砂浆主要有两种：一种是环氧树脂灌浆水泥砂浆，另外一种是聚氨酯灌浆水泥砂浆，然而采用单一的环氧树脂灌浆水泥砂浆其韧性较差，采用单一的聚氨酯灌浆水泥砂浆其强度又不够，因此，如何结合两者优点，确定一种高性能的灌浆水泥砂浆是建筑工程迫切需要解决的问题。环氧树脂具有许多优点，如优异的化学稳定性，耐腐蚀性，电器绝缘性以及收缩率低等。然而由于单一环氧树脂固化后交联密度高，呈三维网状结构，存在内应力大，质脆，耐冲击性差，容易开裂等缺点，难以满足混凝土增韧的工程技术要求，使其应用受到一定的限制。长期以来，对环氧树脂进行增韧改性一直是一个重要的研究内容。聚氨酯是一类性能优良的高分子，有高耐冲击强度和优异的耐低温性能，用聚氨酯改性环氧树脂可以使两者优势互补。利用环氧树脂乳液经过聚氨酯改性过程中，能够形成微观互穿网络的结构，从而使混凝土材料表现出良好的韧性、强度、抗疲劳性及各向同性，再将改性木纤维再加入，形成复合增韧材料，可以更好地发挥两种材料协同增韧的效果，给混凝土的性能带来极大的改善。

木纤维先后经硅烷偶联剂和马来酸酐接枝三元共聚物改性后，其力学性能更加优良，且耐老化和耐水解性能得到显著改善，是一种理想的混凝土增韧纤维材料。因此，在改性聚氨酯/环氧树脂复合材料的基础上，进一步复合改性木纤维，更加有利于灌浆沙浆的抗裂性，增加韧性，减少工程后期维护费用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种改性聚氨酯/环氧树脂复合灌浆水泥砂浆及其制备方法，在改性聚氨酯/环氧树脂复合材料的基础上，进一步复合改性木纤维，更加有利于灌浆沙浆的抗裂性，增加韧性，减少工程后期维护费用。

为了达到本发明目的，采用如下技术方案：

1.制备改性木纤维

1）将干燥的木粉添加到高速混合机中，80-90℃下进行搅拌，并分两次加入木粉重量2%的铝酸酯偶联剂，两次加入时间间隔3-4min，加入后再搅拌5-6min，即得活化后的木粉；

2）取200重量份经活化处理后的木粉，加入至60-80重量份偶联剂水溶液中，搅拌0.4h；然后加热到60-62℃，搅拌5-8h；过滤，过滤后的木粉加入离心机中，转速为500r/min，离心15min后取出；

3）取出后的木粉在50-55℃下真空干燥24小时后，冷却至20-28℃；将木粉和100-150重量份的马来酸酐接枝共聚物装入高速混合机中，高速混合机转速为300r/min，转动混合1-2h后，加热至80-100℃，在400-450r/min转速下混合10-15min后，然后冷却至45℃时放料，得到初混料；

4）将初混料装入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机中的温度为160-170℃、转速为50-60r/min，混炼0.5h后挤出；

5）得到挤出料后，对挤出料料进行粉碎处理，得到粒度为50-70目的改性木纤维。

步骤2）所述的偶联剂为硅烷偶联剂，优选美国联碳公司牌号为A-151或A-171的硅烷偶联剂。

所述的木粉粒径为50-70目。

2.制备含改性木纤维与聚氨酯改性环氧树脂增韧乳液

1）取100-120重量份聚酯多元醇，在90-110℃加热30min；

2）降温至45℃后，将20-25重量份二苯基甲烷二异氰酸酯加入，再升温至70℃，反应3小时后，冷却至室温；

3）在步骤2）的溶液中再加入10-12重量份三羟甲基丙烷和100-150重量份2，3-丁二醇，并振荡搅拌均匀得混合液；然后将混合液与150-200重量份环氧树脂，10-15重量份三苯基膦一起加入至80-100重量份正丁醇中；

4）在搅拌的同时升温至90℃，升温过程用时0.6h；然后降温至75℃，继续搅拌1h；冷却至25-30℃得乳液，用氨水将乳液的pH调节至8；