[发明专利]一种聚氨酯灌浆材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚氨酯灌浆材料，属于建筑材料领域。

背景技术

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，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；疏水性聚氨酯灌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。

中国发明专利CN101220203A公开了一种亲水型聚氨酯灌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灌浆材料，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灌浆材料，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灌浆材料，固结体抗压强度高达10MPa；中国发明专利CN102079862A公开了一种单组份油溶性聚氨酯灌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的环保型聚氨酯灌浆材料，具有一定的强度和一定的伸长率。

但是上述产品都面临一种比较明显的问题，作为灌浆材料这些产品粘度较高，通常会残留游离TDI和低沸点添加剂，对环境构成一定危害。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明公开了一种聚氨酯灌浆材料，通过原料和组成改进，并辅之以优化的制备方法，从而提供了低粘度环保型聚氨酯灌浆材料，弹性高，无任何游离TDI和低沸点添加剂，安全环保。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种聚氨酯灌浆材料，是一种单组份聚氨酯预聚体材料，包含如下组分：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。

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和/或一种以上的混合物。

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，以质量百分比计：20～50%聚醚多元醇、20～50%二异氰酸酯、不高于10%的扩链剂、10～30%的增塑剂、1～10%催化剂。

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，以质量百分比计，不高于10%。

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无任何易挥发溶剂，对环境友好，粘度低，使用快捷方便，有很好的弹性。

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：

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℃，真空度为-0.1MPa的条件下脱水2～3小时，降温至60℃，加入扩链剂和异氰酸酯，继续升温至70～85℃，反应1～2小时，降温至30℃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。