[发明专利]水溶性聚氨酯灌浆材料用聚醚多元醇的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于聚醚多元醇合成技术领域，具体涉及一种水溶性聚氨酯灌浆材料用聚醚多元醇的制备方法。

背景技术

水溶性聚氨酯灌浆材料是20世纪70年代发展起来的一种新型的高分子化学灌浆材料。主要应用于水池、水塔、地下室的灌缝堵漏及防水防腐涂层，地质钻探中护壁堵漏、石油开采中选择性堵水及矿井中涌水堵水等。

水溶性聚氨酯灌浆材料是以亲水性聚醚多元醇、异氰酸酯为主要原料，反应而成的末端含有异氰酸酯根基团的一种高分子灌浆材料。本材料遇水后立即反应形成一种不溶于水的弹性胶状固体，具有良好的止水作用。因此聚醚多元醇的结构和质量直接决定水溶性灌浆材料的包水量和粘结强度。传统该聚醚多元醇多为碱金属催化条件下以2-4官能度的小分子多元醇为起始剂合成的，羟值在28mgKOH/g，且聚合反应一般为环氧丙烷聚合或者引入环氧乙烷共聚。这样的聚醚多元醇合成水溶性聚氨酯灌浆材料后在使用时包水率低，粘结强度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种水溶性聚氨酯灌浆材料用聚醚多元醇的制备方法，制备的聚醚多元醇具有高官能度，高分子量，低不饱和度、较窄的分子量分布，同时还能使合成的水溶性聚氨酯灌浆材料具有更优的使用性能。

本发明所述的水溶性聚氨酯灌浆材料用聚醚多元醇的制备方法，步骤如下：

(1)前段聚合反应：首先在反应釜中加入固体山梨醇、碱金属催化剂和溶剂，搅拌均匀后，用纯氮气置换，在0-0.3MPa压力下，温度110-120℃条件下，在真空度≤-0.095MPa下脱去反应生成的水和溶剂，然后加入环氧化物进行聚合反应，反应至压力稳定不变化后，真空压力≤-0.09MPa下，脱去未反应的环氧化物单体和小分子物质，制得中间体聚醚多元醇；

(2)后段聚合反应：取步骤(1)得到的中间体聚醚多元醇投入反应釜，再将反应温度升至110-115℃，抽真空，并在真空度≤-0.09MPa，向中间体聚醚多元醇中连续滴加环氧化物；在0.15-0.3MPa压力，110-130℃温度下，进行聚合反应，然后对聚合完毕后的产物用磷酸水溶液在80-90℃进行中和反应，之后加入吸附剂除出钾离子，并在真空度≤-0.09MPa下脱水，对其进行过滤，得到所需聚醚多元醇。

步骤(1)中所述的固体山梨醇与环氧化物的质量比为182:1818-2818。

步骤(1)中所述的碱金属催化剂为氢氧化钾，碱金属催化剂的质量为固体山梨醇与步骤(1)和步骤(2)中环氧化物的总质量的0.2-0.5％；溶剂是二甲基亚砜、四氢呋喃、乙腈或四氯化碳中的一种或多种，溶剂的质量是前段聚合反应中山梨醇和环氧化物总质量的1-2％。

步骤(1)中所述的环氧化物为环氧丙烷和环氧乙烷的混合物或环氧丙烷，环氧乙烷占环氧化物的0-50％。

步骤(1)中所述的前段聚合反应中，通过控制环氧化物用量，所得的中间体聚醚多元醇分子量2000-3000。

步骤(1)中所述的纯氮气置换的次数为3-5次。

步骤(2)中所述的环氧化物为环氧丙烷和环氧乙烷的混合物，环氧乙烷的质量为环氧化物质量的50-90％。

步骤(2)中所述的后段聚合反应中，控制环氧化物的用量，所得的聚醚多元醇分子量在15000-22000。

步骤(2)中所述的吸附剂为硅酸镁、硅酸铝或硅酸铝镁中的一种或多种，吸附剂用量为步骤(2)中中间体聚醚多元醇和环氧化物总质量的0.1-0.3％。

步骤(2)中所述的中和反应通过控制磷酸水溶液的量，所得聚醚多元醇PH控制在5.0-7.0；真空度≤0.09MPa下脱水，使得聚醚多元醇水分控制在≤0.05％。

步骤(2)中所述的磷酸水溶液是浓度为85％的磷酸和蒸馏水的混合物，85％的磷酸用量是碱金属催化剂重量的1.5-2.0倍，蒸馏水的用量为步骤(2)中中间体聚醚多元醇和环氧化物总质量的20-40％。

所述的步骤(1)中的固体山梨醇质量与步骤(1)和步骤(2)中的环氧化物总质量配比为182:14818-21818。

所述的步骤(1)和步骤(2)中环氧乙烷的总质量占步骤(1)和步骤(2)中环氧化物总质量的50-90％。

本发明是仅以固体山梨醇为起始剂，通过两段聚合工艺制备聚醚多元醇。