一种高速公路基层病害修复用高聚物注浆材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及注浆材料技术领域，尤其涉及一种高速公路基层病害修复用高聚物注 浆材料。
【背景技术】
[0002] 20世纪90年代以来，我国高速公路建设发展迅速。水泥混凝土作为高速公路的主 要路面类型之一，在我国占有大约25%的份额。但是由于多种原因，许多高速公路路面建成 不久就不能适应车辆通行的需要，产生了诸如脱空、沉陷、拱起、严重的破碎和裂纹等各种 各样的破坏现象，针对这些常见和普遍的病害，如果不能及时进行处治，势必造成高速公路 路面的断裂和路面使用性能的加速衰变。
[0003]高聚物注浆技术是高速公路基层病害修复最重要的方法，通过注浆，旨在恢复高 速公路结构的整体性和设计应用状态。聚氨酯材料是目前化学注浆材料中产品种类最多、 适用范围最广、用量最大的一类注浆材料，总体来说按照材料特性可以分为两种：亲水型 (水溶性)和疏水性(油溶性），亲水型聚氨酯注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TDI，然后加入亲水型溶剂配 制而成，此类产品其含有较多游离TDI，环保性能较差;疏水性聚氨酯注浆材料主要以多异 氰酸酯和普通聚醚多元醇聚合，配以溶剂或增塑剂及其他助剂而成，强度视聚醚多元醇分 子量可在很宽范围类调节。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 氨酯注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注浆材料大部分为柔弹性材料， 而双组份聚氨酯注浆材料可以提供强度很高的材料，使用前需要配制，不太方便。
[0004] 虽然，中国发明专利CN101220203A公开了一种亲水型聚氨酯注浆材料及其制备方 法，采用两步法生产预聚物，并以甲苯二异氰酸酯或二苯甲烷二异氰酸酯等为原料，丙酮或 环己酮为溶剂；中国发明专利CN101613454A公开了一种高闪点环保型的水性聚氨酯注浆材 料，使用TDI或MDI等为异氰酸酯原料，分子量为5000-1000的三官能度或四官能度亲水性端 羟基聚醚为多元醇原料，使用高闪点复合溶剂为稀释体系；中国发明专利CN101649040A公 开了一种高闪点阻燃型的油溶性聚氨酯注浆材料，其特征是使用TDI或MDI等为原料，与聚 醚化合物反应形成预聚体，并采用高沸点复合溶剂及磷酸种类化合物为高效阻燃剂，并最 终得到了硬质泡沫固结体的聚氨酯注浆材料，固结体抗压强度高达lOMPa;中国发明专利 CN102079862A公开了 一种单组份油溶性聚氨酯注浆材料及其原料和制备方法，使用MDI或 PAPI为原料，与分子量在400-4000端羟基聚醚多元醇按照一定的工艺预聚，配以增塑剂和 助剂，得到一种高固含量不含溶剂和游离TDI的环保型聚氨酯注浆材料，具有一定的强度和 一定的伸长率。
[0005] 但是，上述产品普遍存在预聚体的粘度大，难于找到活性稀释剂，易发泡，固结体 的压缩、拉伸性能不及环氧浆材等问题。现代常用的环氧树脂注浆材料以其优良的力学性 能、良好的适应性而成为基础加固和结构修复等工程中主导的化学注浆材料，且环氧浆材 的粘接强度高，稳定性好，施工不复杂，但环氧树脂本身也存在很多的缺陷，例如其是一种 固有净脆性大、弹性模量高、伸长率低的刚性材料，当胶结面承受应力时，很快造成裂缝蔓 延，导致裂缝胶层开裂。
[0006] 因此，目前市场上迫切需要研发一种综合聚氨酯和环氧树脂优点于一体的新型注 浆材料，以此来满足高速公路基层病害修复的需求。
【发明内容】
[0007] 基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种高速公路基层病害修复用高聚 物注浆材料，所述注浆材料通过环氧树脂经马来酸酐接枝聚氨酯，由此得到的聚合物注浆 材料渗透性好、固化后的固化物强度高、对混凝土粘接牢固、被固结后的部分抗渗透性能 好、且施工工艺简单，并能在干燥、潮湿条件下常温固化，可广泛应用于高速公路基层病害 修补工程。
[0008] 本发明提出的一种高速公路基层病害修复用高聚物注浆材料，其由组分A和组分B 按照重量比1: 〇. 8-1.2的比例组成：
[0009] 所述组分A的原料按重量份包括:端异氰酸酯基聚氨酯预聚体60-80份、环氧树脂 15-30份、马来酸酐5-6份、稀释剂I 5-20份、消泡剂0.5-1份、有机过氧类引发剂1-2份、三乙 胺0.3-0.5份；
[0010] 所述组分B的原料按重量份包括：固化剂10-30份、稀释剂II 5-20份、促进剂0.5-1 份；
[0011] 其中，所述组分A的制备工艺包括:将环氧树脂、马来酸酐溶于二恶烷溶剂中，升温 至80-95°C，搅拌条件下滴加溶有有机过氧类引发剂的二恶烷溶液，在2-3h内完成滴加，恒 温搅拌l_2h，旋干溶剂，得到接枝预聚体;将所述接枝预聚体与端异氰酸酯基聚氨酯预聚体 溶于二甲苯溶剂中，加入三乙胺，在90_100°C条件下搅拌反应3-6h，得到反应物料;将所述 反应物料加入二甲基甲酰胺中静置沉淀，倾出液体后干燥，得到中间体;将所述中间体与稀 释剂I、消泡剂混匀得到所述组分A;
[0012] 所述组分B的制备工艺包括:将固化剂、稀释剂II和促进剂混匀得到所述组分B。
[0013] 优选地，所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚体是以甲苯二异氰酸酯为硬段，以聚氧化 丙烯二醇为软段;其制备工艺包括:将反应釜抽真空后充入氮气，向反应釜中加入液化甲苯 二异氰酸酯和以甲苯二异氰酸酯为基准0.03-0.05wt%的二月桂酸二丁基锡，升温至55-65 °C后向反应釜中滴加聚氧化丙烯二醇，滴加完毕后升温至70-80°C，保温反应l_3h，得到所 述端异氰酸酯基聚氨酯预聚体;其中甲苯二异氰酸酯中的异氰酸酯基与聚氧化丙烯二醇中 的羟基摩尔比为1.2-1.5:1。
[0014] 优选地，所述环氧树脂为双酸A型环氧树脂、双酸F型环氧树脂中的一种或两种。
[0015] 优选地，所述稀释剂I为丁基缩水甘油醚、1，4_ 丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩 水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚中的至少一种。
[0016] 优选地，所述消泡剂为聚烷烃硅氧烷消泡剂。
[0017] 优选地，所述有机过氧类引发剂为过氧化二苯甲酰或过氧化月桂酰。
[0018] 优选地，所述稀释剂II为酮和醛按摩尔比1-4: 2-1的比例混合而成的混合物，所述 酮为丙酮、环己酮或丁酮中的至少一种;所述醛为苯甲醛或糠醛。
[0019] 优选地，所述促进剂为N，N-二甲基苯胺、二甲基对甲基苯胺、2,4,6_三(二甲氨基 甲基)苯酚、间甲酚中的至少一种。
[0020] 优选地，所述固化剂为脂肪胺、脂环胺、改性酰胺或芳胺中的至少一种。
[0021] 优选地，所述高速公路基层病害修复用高聚物注浆材料的制备方法包括:使用时， 将组分A和组分B混合，得到所述高速公路基层病害修复用高聚物注浆材料。
[0022] 本发明提出了一种高速公路基层病害修复用高聚物注浆材料，所述注浆材料通过 环氧树脂、马来酸酐反应后接枝改性聚氨酯，首先由于聚氨酯和环氧树脂的物理化学性能 相差较大，单纯地物理共混常因相分离导致分散不均匀、性能上不稳定，本发明中通过自由 基接枝方法使环氧树脂接枝马来酸酐，在环氧树脂分子中的环氧基的数量基本不发生改变 的情况下，使环氧树脂分子中带有酸酐官能团，再利用酸酐官能团对具有端异氰酸酯基团 的聚氨酯进一步反应，由此实现环氧树脂对聚氨酯聚合物的化学接枝改性;所得到