[发明专利]一种疏水性聚氨酯灌浆材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提供一种疏水性聚氨酯灌浆材料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯灌浆材料是一种防渗、堵漏的高效材料，是把聚氨酯树脂应用于土木建筑工程中起加固、堵水、防渗作用的一种化学材料。聚氨酯灌浆材料是由异氰酸酯和多羟基聚醚反应而成的聚氨酯预聚体，与其他有关助剂共同组成的化学浆液。在灌浆过程中，把聚氨酯灌浆材料注入缝隙或疏松多孔性地基中时，预聚体的端异氰酸酯基与缝隙表面或者碎基材中的水分接触，发生扩链交联反应，最终在混凝土缝隙中或基材颗粒的孔隙间形成有一定强度的凝胶状固结体。聚氨酯固化物中含有大量的氨基甲酸酯基、脲基、醚基等极性基团，与混凝土缝隙表面以及土壤、矿物颗粒有强的粘接力，从而形成整体结构，起到了堵水和提高地基强度等作用。并且在相对封闭的灌浆体系中，反应放出的二氧化碳气体会产生很大的内压力，推动浆液向疏松地层的孔隙、裂缝深入扩散，使多孔性结构或裂缝完全被浆液所填充，增强了堵水效果。浆液膨胀受到限制越大，所形成的固结体越紧密，抗渗能力及压缩强度越高。

聚氨酯化学灌浆材料可分为亲水性和疏水性两大类，这两类聚氨酯预聚体材料虽然都能用于防水、堵漏、地基加固，但两者也有差别。通常，亲水性聚氨酯灌浆材料亲水性好，包水量大，适用于潮湿裂缝的灌浆堵漏、动水地层的堵涌水、潮湿土质表面层的防护等；疏水性聚氨酯灌浆材料的固结体强度大，抗渗性好，多用于加固地基、防水堵漏兼备的工程。

为了保证化学灌浆材料的粘度低，可灌性好的目的，往往需要加入一些有机溶剂，这容易造成化学灌浆材料闪点低，易燃烧，环保以及安全性能差等特点。近年来，在隧道、地铁等行业进行化学灌浆施工中，多次发生燃烧事故，其中有的是因为操作失误造成的。例如，在某隧道化灌施工现场附件，有人进行电焊作业，当储浆桶打翻后，就被引燃，发生燃烧事故，造成人员伤亡。聚氨酯灌浆材料是一种有机高分子材料，具有易燃性，因此，按照国家的法令和法规，聚氨酯材料的使用要达到一定的阻燃标准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有聚氨酯灌浆材料闪点低、易燃烧的缺陷，提供一种疏水性聚氨酯灌浆材料的制备方法及其制得的疏水性聚氨酯灌浆材料。该制备方法制得的疏水性聚氨酯灌浆材料闪点高，具有很好的阻燃效果，给施工安全及环境保护提供了有力保证。

本发明的目的之一是，提供一种疏水性聚氨酯灌浆材料的制备方法；

其原料包括：异氰酸酯、聚醚多元醇、阻燃型聚醚多元醇、有机共溶剂、缓聚剂、表面活性剂、催化剂、增塑剂和阻燃剂；

其中，所述的异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和/或多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)；所述的聚醚多元醇包括官能度为2~4、数均分子量为300~3000的聚醚多元醇；所述的阻燃型聚醚多元醇为官能度3、数均分子量为300~600的聚醚多元醇；

所述的有机共溶剂为二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚和乙二醇二乙醚中的一种或多种；所述的阻燃剂包括三（2-氯异丙基）磷酸酯、三（2-氯乙基）磷酸酯和三（2-氯丙基）磷酸酯中的一种或者多种；

其步骤包括：

（1）将聚醚多元醇和阻燃型聚醚多元醇进行脱水脱气处理，降温至35~45℃后加入异氰酸酯，在80~85℃温度条件下反应2~3小时，制得聚氨酯预聚体，该聚氨酯预聚体的异氰酸酯含量（NCO%）为20~30%；

（2）加入有机共溶剂、缓聚剂、表面活性剂、催化剂、增塑剂和阻燃剂，搅拌均匀，即可。

本发明中，较佳的，所述的聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇；更佳的，所述的聚醚多元醇由上海东大化学有限公司生产。

本发明中，较佳的，所述的阻燃型聚醚多元醇为上海东大化学有限公司生产，其型号分别为DJ-21（数均分子量为500的阻燃型聚醚多元醇）、DJ-22（数均分子量为600的阻燃型聚醚多元醇）和DJ-23（数均分子量为300的阻燃型聚醚多元醇）。

本发明中，本领域技术人员均知：所述的聚氨酯预聚体原料中聚醚多元醇和异氰酸酯的添加量的质量比，以反应获得的聚氨酯预聚体中的异氰酸酯含量计算。

本发明中，所述的阻燃型聚醚多元醇为本领域常规的阻燃型聚醚多元醇；较佳的，所述的阻燃型聚醚多元醇的添加量为所述的聚醚多元醇的20%以下，但不为0；更佳的，所述的阻燃型聚醚多元醇的添加量为所述的聚醚多元醇的10~20%；所述百分比为占聚醚多元醇的质量百分比。

本发明中，所述的阻燃剂为本领域常规的阻燃剂；较佳的，所述的阻燃剂的添加量为所述的聚氨酯预聚体质量的2~10%；所述百分比为占聚氨酯预聚体的质量百分比。