一种聚氨酯灌浆材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚氨酯灌浆材料，是一种高强单组份水性聚氨酯树脂材料，包含如下组份：预聚物，由聚醚多元醇、多异氰酸酯在扩链剂作用下形成；增塑剂、催化剂和溶剂。本发明所公开的聚氨酯灌浆材料具有亲水能力好、粘度低、强度高、反应快、施工方便等特点。
【专利说明】一种聚氨酯灌浆材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及聚氨酯灌浆材料，属于建筑材料领域。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯材料是目前化学灌浆材料中产品种类最多、适用范围最广、用量最大的一 类灌浆材料，聚氨酯灌浆材料按照特性可以分为两种：疏水型（油溶性）和亲水型（水溶 性）。疏水型聚氨酯灌浆材料不具有亲水性，遇水后发泡，产生二次压力，可灌注到细微裂 缝中，形成的泡沫体有一定的强度，适用于带有加固补强的防水堵漏场合；亲水型聚氨酯灌 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， 异氰酸酯多选用低粘度异氰酸酯，然后加入亲水型溶剂配制而成；亲水型聚氨酯灌浆材料 粘度低，能自乳化到几倍甚至十几倍水中，并与水一起迅速凝胶，形成柔弹性的聚氨酯凝胶 体，达到以水止水的目，因其包水量大，渗透性好，固结体弹性好，适合于动水地层的涌水堵 漏，土质浅层和表面层的结固和防护，以及混凝土变形缝的防渗堵漏等。另一种分类方法是 按组份来分，分为单组份和双组份。单组份聚氨酯灌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 组份聚氨酯灌浆材料大部分为柔弹性材料，而双组份聚氨酯灌浆材料可以提供强度很高的 材料，但是使用前需要配制，不太方便。
[0003] 目前所使用的单组份水溶性聚氨酯灌浆材料均采用高分子量亲水性聚醚多元醇 与多异氰酸酯聚合，因其采用聚醚多元醇分子量很高，固化后固结体弹性很好，能适应建筑 物的形变，但相应的强度较低，普遍在3MPa以下，不能承受更高的压力，并且脱水后收缩， 引起再一次的漏水，限制了它的应用。
[0004] 如果能够发明一种单组份聚氨酯灌浆材料，既有很强的亲水性，能自乳化到水中 遇水一起形成凝胶体，固结体又有较高的强度，能起到一定的加固补强的作用，将会得到广 泛应用。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种单组份聚氨酯灌浆材料，通过原料和组 成改进，并辅之以优化的制备方法，从而提供了低粘度、高强度单组份聚氨酯水性灌浆材 料，固化后不收缩。
[0006] 为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：
[0007] -种聚氨酯灌浆材料，是一种单组份亲水性聚氨酯预聚体材料，其特征在于包含 如下组分：预聚物，由聚醚多元醇、扩链剂和多异氰酸酯反应形成；增塑剂；溶剂；催化剂。
[0008] 在本发明中，各成分的用量可以根据需要进行适当的调节，为了防止原料反应不 完全、反应效率低等问题，优选的，其中各成分的用量为，以质量份数计：20?50聚醚多元 醇、20?50二异氰酸酯、0-10的扩链剂、10?20的增塑剂、10-20溶剂，1?5催化剂。
[0009] 在上述表述中，使用了 0-10的表达方式表示的含义是只要加入扩链剂使得反应 正常进行即可，无特定用量要求。
[0010] 在上述成分中，预聚物是聚醚多元醇、多异氰酸酯在扩链剂作用下使分子链扩展、 分子量增大从而形成，在本发明中，所述的扩链剂优选为小分子醇类扩链剂，包括但不限于 如乙二醇、1，3-丙二醇、1，4- 丁二醇、己二醇中、三羟甲基丙烷等的一种或多种的混合物。 [0011] 为了使产品具有其他方面的性能，例如便于保存、不易变质、长期稳定性更好等， 本发明的聚氨酯灌浆材料还包含有助剂，所述的助剂包括但不限于抗氧剂、表面活性剂、稳 定剂等中的一种和/或一种以上的混合物。所述的此类助剂通常为本领域技术人员所周 知，本发明不做赘述；所述助剂用量，以质量份数计，不高于10。
[0012] 上述技术方案通过对聚氨酯预聚体结构的设计，扩链剂、增塑剂的选择以及调整 配比，组成的单组份灌浆材料粘度低，使用快捷方便，亲水性强，有很好的弹性。
[0013] 相应的，本发明提供了上述灌浆材料的制备方法，包括下述步骤：
[0014] 取所需质量的各原料，在夹层反应釜内，先按配比依次加入聚醚多元醇和增塑剂， 在温度为110?120°c，真空度为-0. IMPa的条件下脱水2?3小时，降温至60°C，加入扩 链剂和异氰酸酯，继续升温至70?85°C，反应2?3小时，降温至30°C以下，根据需要加入 助剂，搅拌均匀后出料，过滤充氮气密封包装。
[0015] 本领域技术人员可以理解，在上述制备工艺中， 申请人:使用了"根据需要加入助 剂"，所要表达的含义是助剂是可加入的，也是可不加入的，具体加入哪种助剂也是 申请人: 根据需要合理选择的。
[0016] 同时，在上述制备工艺中， 申请人:对反应的时间、温度进行了说明，这种工艺条件 是优选的，并非限制本发明的产品仅可采用此方法制备，对反应温度、反应时间等进行调整 是本领域技术人员可以预期的。
[0017] 在本发明的进一步详述和具体实施中，本发明公开了所用的各种成分的优选类 型，以便更好、更清楚的描述本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不 依靠这些细节信息而采用本发明【技术领域】其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对 各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。
[0018] 其中，所述亲水型聚醚多元醇为氧化丙烯与氧化乙烯共混聚合而成的聚醚多元 醇，其中氧化聚乙烯含量大于50%。
[0019] 其中，所述聚醚多元醇分子量在1000以下的聚醚多元醇，如DL400、MN500、MN700、 蓖麻油中的一种或多种的混合物。
[0020] 其中，所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、MDI-50中的一 种或多种的混合物。
[0021] 其中，所述增塑剂用于增加混合物的液化程度，减少干燥所需时间，包括但不限于 邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一 种或多种的混合物。
[0022] 其中，所述催化剂用于促进异氰酸酯基与羟基反应，起到加速作用，本发明所用的 催化剂为胺类和/或有机金属盐类催化剂，包括但不限于三亚乙基二胺、N，N-二甲基环己 胺、N，N-二甲基苄胺、N，N-二甲基吗啉、二月桂酸二丁基锡、异辛酸铅、醋酸钾等一种或多 种混合物。
[0023] 其中，溶剂为小分子有机溶剂，包括丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等中的一 种或多种的的混合物。
【具体实施方式】
[0024] 以下实施例进一步说明本发明的应用和具体实现，但不对本发明的保护范围产生 任何特定限制。本领域技术人员在理解本发明实质精神的基础上所进行的变更、替换等均 属于本发明的保护范围，本发明保护范围涵盖于其权利要求及其等同变换。
[0025] 在以下实施例中，各成分均以质量份数表示；其中所用的防老化剂用于改善产品 长期放置的耐光性，塑胶工业上任何可用的此类助剂均可应用。
[0026] 实施例1
[0027] 聚醚多元醇 505s (Mn=5000，fn=3) 20
[0028] 聚醚多元醇 MN-500 (Mn=500，fn=3) 8 TDI 32 邻苯二甲酸二壬酯 10 丙酮 18 三亚乙基二胺2
[0029] 单组份聚氨酯灌浆材料的制备方法如下：
[0030] 在夹层反应釜内，按配方量先加入聚醚多元醇、邻苯二甲酸二壬酯，在温度为 110?120°C，真空度为-0. IMPa的条件下脱水2?3小时，降温至60°C，搅拌均匀后加入 TDI，缓慢升温至85°C，反应两小时，降温至30°C以下，加入溶剂，搅拌均匀后出料，充氮密 封包装。使用时打开包装直接使用。
[0031] 实施例2
[0032] 聚醚多元醇 505 (Mn=5000，fn=3) 35 MDI-50 30 TMP 2 邻苯二甲酸二辛酯 10 乙酸乙酯 20 防老化剂 0. 1 N，N-二甲基苄胺 1
[0033] 单组份聚氨酯灌浆材料的制备方法如下：
[0034] 在夹层反应釜内，按配方量先加入聚醚多元醇、邻苯二甲酸二辛酯，在温度为 110?120°C，真空度为-0. IMPa的条件下脱水2?3小时，降温至60°C，加入MDI-50和 TMP，自由反应半小时，缓慢升温至80°C，反应两小时，降温至30°C以下，加入溶剂和助剂， 搅拌均匀后出料，充氮密封包装。使用时打开包装直接使用。
[0035] 实施例3
[0036] 聚醚多元醇9224 (羟值：25±2) 28 聚醚多元醇 DL-400 (Mn=400，fn=2) 12 TDI 45 邻苯二甲酸二异癸酯 15 丙酮 12
[0037] 防老化剂 0.1 二月桂酸二丁基锡4
[0038] 单组份聚氨酯灌浆材料的制备方法如下：
[0039] 在夹层反应釜内，按配方量先加入聚醚多元醇、邻苯二甲酸二异癸酯，在温度为 110?120°C，真空度为-0. IMPa的条件下脱水2?3小时，降温至60°C，加入TDI，自由反 应半小时，缓慢升温至85°C，反应两小时，降温至30°C以下，加入溶剂和助剂，搅拌均匀后 出料，充氮密封包装。使用时打开包装直接使用。
[0040] 申请人:对以上实施例获得的单组份聚氨酯灌浆材料进行了检测，主要技术指标如 下：
[0041] 表1实施例主要技术指标
[0042]
【权利要求】
1. 一种聚氨酯灌浆材料，其特征在于为单组份亲水性聚氨酯预聚体材料，包含如下组 分：预聚物，由聚醚多元醇、扩链剂和多异氰酸酯反应形成；增塑剂、催化剂、溶剂，其中各 成分的用量为，以质量份数计：20?50聚醚多元醇、20?50二异氰酸酯、0-10的扩链剂、 10?20的增塑剂、10-20溶剂，1?5催化剂。
2. 根据权利1要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于所述预聚物为亲水性聚醚多元 醇、聚醚多元醇、小分子扩链剂与多异氰酸酯反应，所得端基为NCO基团的高分子预聚物。
3. 根据权利2要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于亲水性聚醚多元醇为氧化丙烯 与氧化乙烯共混聚合而成的聚醚多元醇，其中氧化聚乙烯含量大于50%。
4. 根据权利2要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于聚醚多元醇为分子量在1000以 下的聚醚多元醇，包括DL400、MN500、MN700、蓖麻油中的一种或多种的混合物。
5. 根据权利2要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于小分子扩链剂为小分子醇类， 包括丙二醇、丁二醇、丙三醇、TMP中的一种或多种的混合物。
6. 根据权利2要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于多异氰酸酯为甲苯二异氰酸 酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、MDI-50中的一种或多种的混合物。
7. 根据权利1要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、 邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的一种或多种的混合物。
8. 根据权利1要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于催化剂为胺类和/或有机金属 盐类催化剂。
9. 根据权利1要求所述的聚氨酯灌浆材料，其特征在于溶剂为小分子有机溶剂，包括 丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯中的一种或多种的的混合物。
10. 上述任一权利要求所述聚氨酯灌浆材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤： 取所需质量的各原料，在夹层反应釜内，按配比依次加入聚醚多元醇和增塑剂，在温度为 110?120°C，真空度为-0. IMPa的条件下脱水2?3小时，降温至60°C，加入扩链剂和异氰 酸酯，继续升温至70?80°C，反应1?2小时，降温至50°C以下，加入溶剂，根据需要加入 助剂，搅拌均匀后出料，过滤充氮气密封包装。
【文档编号】C08G18/76GK104194320SQ201410461032
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】郑先军, 李红英, 段文锋 申请人:北京东方雨虹防水技术股份有限公司