[发明专利]一种用于灌浆材料的贯穿网络结构聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于灌浆材料的贯穿网络结构聚合物的制备方法，包括如下步骤：（1）使二异氰酸酯与植物油基多元醇进行接触反应，得到植物油基聚氨酯预聚体；（2）再将氢化硅丁腈橡胶颗粒、环氧树脂、固化剂、稀释剂、固化调节助剂加入到步骤（1）所得的植物油基聚氨酯预聚体中，并在惰性气氛环境中进行混合均匀，再经真空脱气和固化，得到植物油基聚氨酯/环氧树脂的贯穿网络结构聚合物。本发明的方法不但补强了植物油基聚氨酯，而且增韧了环氧树脂，改善贯穿结构聚合物的理化性质，特别适合复杂地况结构下的灌浆堵漏使用。

技术领域

本发明涉及一种贯穿网络结构聚合物的制备方法，具体涉及一种用于灌浆材料的贯穿网络结构聚合物的制备方法。

背景技术

环氧树脂（EP）具有良好的化学相容性，更易于呈现浸润特性，长期以来广泛应用于灌浆堵漏、粘合技术等工程领域。但是，在实际工程中，环氧树脂灌浆材料在固化后普遍存在质脆、韧性差、抗应变低、湿固化困难、地下潮湿环境粘结性能不理想以及初始粘度高、渗透性差等问题，限制了其在防渗、堵漏、补强、加固等工程进一步应用。因此，目前市场上迫切需要研发韧性优良、湿粘接强度好、渗透性强以及价格适宜的改性环氧树脂灌浆材料以满足工程的需求。

CN104277449A公开了一种聚氨酯改性环氧树脂的制备方法。通过先采用异氰酸酯与环氧树脂上的羟基在一定条件下进行反应，以获得聚氨酯接枝环氧树脂，再用一元醇将所述聚氨酯接枝环氧树脂上的异氰酸酯封端，从而利用异氰酸酯的单元封端，在环氧树脂上接枝聚氨酯短支链，使环氧树脂分子间距离增大，降低分子间作用力，该材料用于灌浆堵漏技术。该方法通过采用聚氨酯来改性环氧树脂从而有助于形成互穿网络且交联度高的聚合物灌浆材料。

虽然上述方法克服环氧树脂类灌浆材料的某些不足（如湿粘接强度低，韧性差等问题），然而该材料选择石油化工技术合成的聚醚多元醇作为聚氨酯基料，其环境友好性较差且难于降解，而且容易老化，使用寿命短。在材料制备过程中，环氧树脂用量较大（>50wt%），无疑增加了开发成本。此外，无机增韧剂的加入容易造成贯穿网络结构的断链，即在材料本体中产生断层，寿命短，此时若用于复杂工程（如油气井、矿山等）的灌浆堵漏技术，则存在安全隐患。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种用于灌浆材料的植物油基聚氨酯/环氧树脂的贯穿网络结构聚合物的制备方法。该方法制备的贯穿网络结构聚合物具有湿粘接强度高，韧性好，不会出现孔洞和断层，环境友好且易于降解，良好的可控固化时间，使用寿命长等特点，特别适合复杂地况结构下的灌浆堵漏使用。

本发明提供了一种用于灌浆材料的贯穿网络结构聚合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）使二异氰酸酯与植物油基多元醇进行接触反应，得到植物油基聚氨酯预聚体；

（2）再将氢化硅丁腈橡胶颗粒、环氧树脂、固化剂、稀释剂、固化调节助剂加入到步骤（1）所得的植物油基聚氨酯预聚体中，并在惰性气氛环境中进行混合均匀，再经真空脱气和固化，得到植物油基聚氨酯/环氧树脂的贯穿网络结构聚合物，其中，植物油基聚氨酯预聚体、环氧树脂、氢化硅丁腈橡胶颗粒、固化剂和稀释剂和固化调节助剂的质量比为10.0：（0.1～3.5）：（0.01～1.0）：（1.0～4.0）：（0.1～0.50）：（0.01～0.1）。

本发明的制备方法，还包括氢化硅丁腈橡胶颗粒的预处理步骤：在有机酸存在的条件下回流处理氢化硅丁腈橡胶颗粒，完毕后过滤，洗涤，干燥，得到预处理的氢化硅丁腈橡胶颗粒，其中，回流处理的温度60℃～100℃，时间5h～10h。

有机酸选自柠檬酸、苹果酸、草酸、酒石酸、醋酸、甲酸、乳酸中一种或几种，优选为柠檬酸或醋酸，优选为柠檬酸或醋酸。氢化硅丁腈橡胶颗粒与有机酸质量比例为1：（ 15～50）。本申请氢化硅丁腈橡胶颗粒可以与液态的有机酸直接接触进行回流处理，也可以与有机酸的水溶液接触进行回流处理。有机酸的水溶液中深度质量为35%～75%。