本发明属于高分子精细化工技术领域，涉及一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料及方法。
背景技术：
混凝土是一种非均质的多孔脆性材料，其内部存在大量的孔隙，抗拉强度低并且缺乏韧性。一旦外界张力超过其抗拉能力，就会产生裂缝，而混凝土一旦出现了裂缝，不仅会为外部侵蚀介质进入混凝土内部提供便利条件，加速破坏进程，影响其耐久性，而且会影响其外观，继而导致渗漏、冻融破坏、强度下降等诸多问题。其中注浆是最为直接有效的方法。注浆技术在原有混凝土结构的基础上，尽量不破坏原结构，可重新对受损混凝土结构进行修复，有效提高混凝土防渗补强能力、力学性能，保证结构正常使用，延长结构使用寿命，是对混凝土结构进行防渗补强加固补强的有效手段。与水泥注浆、黏土注浆相比，化学注浆采用粘度适中的液态化学注浆料进行堵漏，对细缝的可灌性和渗入性良好，固化时间可选择，因此，化学注浆成为建筑、水利等工程中常用的防水堵漏方法。聚氨酯注浆材料利用异氰酸酯和水反应进而发泡固结达到堵水和加固的目的，在任何条件下都能与水发生反应而固化，浆液不会因与水稀释而流失；另外，它的固结体因组成不同而具有多种形态,可以是硬性的塑胶体,也可以是延伸性好的橡胶体。
然而，普通的聚氨酯发泡注浆材料在20℃左右使用，在高寒地区，其施工温度往往低到10℃以下，且需经受频繁的冻融循环，因而，常规的发泡聚氨酯注浆材料不能满足使用要求。此外，在高寒环境下，浆液固化过程对外界温度敏感，环境温度降低时，浆液容易出现固化变慢等问题，导致固结体整体性能下降；不挥发物含量过低，浆液添加的溶剂过多，导致固结体干燥后尺寸线性变化率大，体积稳定性不好，耐久性差，材料提前失效，渗漏水重复发生。常规的聚氨酯注浆材料难以满足上述应用要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的问题是提供一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料及方法。
为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：
一种高寒地区聚氨酯发泡注浆材料，该注浆材料是由A，B两组分混合反应得到。A，B两组分的质量比为0.8:1-1.2:1.
其A组分为有机硅改性的聚醚多元醇。其制备过程分为如下两步。
1)烷氧基封端的聚硅氧烷的制备
取端羟基硅油(粘度500mPa·s)100g于圆底烧瓶中，氮气保护下加热搅拌至80℃，用滴液漏斗缓慢滴加甲基三甲氧基硅烷10g，滴加完毕后，继续加热搅拌5h后，使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，瓶中残余物即为烷氧基封端的聚硅氧烷，其反应方程式如下式所示：
2)有机硅改性聚醚多元醇的制备
取聚醚多元醇(选自聚乙二醇400-1000，聚丙二醇400-1600，聚氧化丙烯三醇N-330中的一种或一种以上的混合物)100g，加入1)中的烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得有机硅改性聚醚多元醇。
其B组分为有机硅改性的异氰酸酯和多聚异氰酸酯的混合物，其质量比为0.5:1-2:1.
其有机硅改性的异氰酸酯制备方法如下：
取氨基硅油(分子量3000)20g，氮气保护下搅拌加热至100℃，将40g MDI(4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯)缓慢滴加至反应体系中，待滴加完毕后，继续加热反应3h，即得有机硅改性的异氰酸酯。其反应方程式如下：
其多聚异氰酸酯为市售的多聚MDI。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
本发明的一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料及方法优点是：首先，通过有机硅改性聚醚多元醇和异氰酸酯，赋予聚醚多元醇良好的柔性，降低了多元醇的粘度，从而提高了其分子运动的能力，提高了反应活性。其次，有机硅网络赋予聚合物良好的柔顺性，从而聚合物网络的弹性好，不易受到外界环境的影响而产生断裂、脱落等现象。第三，通过有机硅网络和聚氨酯网络形成聚合物互穿网络结构，从而能够保持聚合物网络良好的强度，得到的泡沫体强度高，耐久性好。
具体实施方式
本发明通过下列非限制的实施实例进一步加以说明，但需要了解所述实施例仅用以本发明，而非用以限制本发明的范围。
一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料，该注浆材料是由A组分、B组分混合反应得到；A组分、B组分的两组分质量比为0.8:1-1.2:1；其步骤如下：
一、A组分为有机硅改性的聚醚多元醇，A组分制备具体步骤为：
1)烷氧基封端的聚硅氧烷的制备，取端羟基硅油(粘度500mPa·s)100g于圆底烧瓶中，氮气保护下加热搅拌至80℃——120℃，用滴液漏斗缓慢滴加甲基三甲氧基硅烷10g，滴加完毕后，继续加热搅拌5h后，使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分；瓶中残余物即为烷氧基封端的聚硅氧烷，其反应方程式如下所示：
2)有机硅改性聚醚多元醇的制备，取聚醚多元醇，选自聚乙二醇400-1000，聚丙二醇400-1600，聚氧化丙烯三醇N-330中的一种或一种以上的混合物100g，加入步骤1)中的烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得有机硅改性聚醚多元醇：
二、B组分为有机硅改性的异氰酸酯和多聚异氰酸酯的混合物，其质量比为0.5:1-2:1；
所述的有机硅改性的异氰酸酯制备具体步骤为：取氨基硅油的分子量3000为20g，氮气保护下搅拌加热至100℃，将40g MDI(4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯)缓慢滴加至反应体系中，待滴加完毕后，继续加热反应3h，即得有机硅改性的异氰酸酯；其反应方程式如下：
三、将A组分与B组分按照质量比0.8:1至1.2:1混合反应，得到发泡灌浆料，其中的多聚异氰酸酯为市售的多聚MDI。
实施例1
取聚乙二醇400 100g，加入烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分。取多聚MDI 50g，加入100g的有机硅改性异氰酸酯，即得B组分。将A组分与B组分按照质量比0.8:1即为发泡灌浆料。
实施例2
取聚乙二醇1000 100g，加入烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分。取多聚MDI 100g，加入100g的有机硅改性异氰酸酯，即得B组分。将A组分与B组分按照质量比1:1即为发泡灌浆料。
实施例3
取聚丙二醇400 100g，加入烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分。取多聚MDI 200g，加入100g的有机硅改性异氰酸酯，即得B组分。将A组分与B组分按照质量比1.1:1即为发泡灌浆料。
实施例4
取聚丙二醇1600 100g，加入烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分。取多聚MDI 50g，加入100g的有机硅改性异氰酸酯，即得B组分。将A组分与B组分按照质量比1.2:1即为发泡灌浆料。
实施例5
取聚氧化丙烯N-330 100g，加入烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分。取多聚MDI 50g，加入100g的有机硅改性异氰酸酯，即得B组分。将A组分与B组分按照质量比1:1即为发泡灌浆料。
实施例6
取聚氧化丙烯N-330 50g，聚乙二醇600 20g，聚丙二醇1000 30g，加入烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分。取多聚MDI 50g，加入100g的有机硅改性异氰酸酯，即得B组分。将A组分与B组分按照质量比1:1即为发泡灌浆料。