專(zhuān)利名稱(chēng)：一種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子注漿材料的制備方法，特別是一種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法。
背景技術(shù)：
目前的土木建筑工程，以混凝土結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位，混凝土結(jié)構(gòu)由于外因素的作用不可避免地存在裂縫，或者在使用中出現(xiàn)裂縫，裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因，因此，對(duì)裂縫的控制和處理至關(guān)重要，混凝土裂縫補(bǔ)修使用較多的方法是壓力灌漿法，這就需要大量的灌漿材料(高性能灌漿料的實(shí)驗(yàn)研究[J].山西建筑，2012，38 (I) : 110 111);目前，用聚合物，如環(huán)氧樹(shù)脂作為灌漿料來(lái)修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫，一般可獲得滿(mǎn)意的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)摻加適量的粉煤灰可增加漿體的穩(wěn)定性，外力口劑水玻璃可增加漿體的穩(wěn)定性及結(jié)石率，但卻使?jié){體的流動(dòng)性降低，而外加劑氯化鈣則 對(duì)漿體的流動(dòng)性有增強(qiáng)作用(聚合物改性特種水泥灌漿料的性能[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2004，7(1) : 103 108);有的人在酚醛樹(shù)脂體系中添加8%聚氨酯預(yù)聚體，以酸做為固化劑制備泡沫，泡沫的沖擊強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度分別提高了 50%和96. 5%(酚醛樹(shù)脂泡沫塑料增韌改性的研究[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，(18):243 245);中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種聚氨酯/酚醛泡沫保溫材料的制備方法，公開(kāi)號(hào)CN101565541A，
公開(kāi)日2009. 10. 28，曾采用聚氨酯預(yù)聚物與堿性酚醛樹(shù)脂雙組份體系制備了新型泡沫材料，但是這些都不適合做加固灌漿料；此外，中國(guó)專(zhuān)利還公開(kāi)了一種聚氨酯化學(xué)灌漿材料及制備方法，公開(kāi)號(hào)CN101220203A，公開(kāi)曰2008. 7. 16，這種聚氨酯類(lèi)灌漿料是單液灌漿，施工簡(jiǎn)單，操作方便，凝膠體無(wú)毒性，但其阻燃性能差，存在一定的火災(zāi)隱患。與以往的灌漿材料不同，本發(fā)明是采用聚氨酯預(yù)聚體與酚醛樹(shù)脂混合反應(yīng)得到的物料A，反應(yīng)物料B是無(wú)機(jī)硅酸鹽類(lèi)，A料與B料可以良好反應(yīng)，進(jìn)行固化，酚醛樹(shù)脂和硅酸鹽本身具有很好的阻燃性，另外，固化物在受熱炭化后，酚醛樹(shù)脂和硅酸鹽協(xié)同作用更易在表面形成炭化層，起到阻斷氧氣而阻燃的作用，并且這兩種物料反應(yīng)過(guò)程毒性小，成本低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有的高分子注漿材料制備方法的弊端，而提供一種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法；首先，采用端異氰酸酯一聚醚預(yù)聚物與可發(fā)性酚醛樹(shù)脂組成雙組份體系A(chǔ)料；其次，無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液和胺類(lèi)催化劑及有機(jī)錫類(lèi)催化劑混合而成B料；再次，將A料與B料混合，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬蟮玫叫阅芊€(wěn)定的新型灌漿料；該體系副反應(yīng)少，反應(yīng)容易控制，可以準(zhǔn)確控制灌漿料的凝膠時(shí)間；A料中采用特種可發(fā)性酚醛樹(shù)脂，解決了聚氨酯預(yù)聚物與體型酚醛樹(shù)脂的相容性差的問(wèn)題，并且該酚醛樹(shù)脂與異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)速度平穩(wěn)，與B料混合后所得灌漿料具有阻燃、機(jī)械強(qiáng)度高、抗腐蝕老化性能好的優(yōu)良特征。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是這種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其特點(diǎn)是它通過(guò)下述三個(gè)步驟進(jìn)行①稱(chēng)取16 17份特種可發(fā)性酚醛樹(shù)脂、加入80 82份水溶性端異氰酸酯一聚醚預(yù)聚體中，并攪拌均勻，然后加入2 4份表面活性劑，繼續(xù)攪拌均勻，形成A組份；②稱(chēng)取96份特定模數(shù)的無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液，加入3份胺類(lèi)催化劑及I份有機(jī)錫類(lèi)催化劑，并攪拌均勻，形成B組份；③將A組份和B組份混合并高速攪拌10 20s，注入構(gòu)筑物裂隙中，常溫反應(yīng)固化，起到修補(bǔ)和加固構(gòu)筑物的作用，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程在室溫下25°C進(jìn)行。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的另一技術(shù)方案是這種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其步驟①中所述的特種可發(fā)性酚醛樹(shù)脂為堿性可發(fā)性酚醛樹(shù)月旨，含水量為3. 5 6. 5%，溫度為25°C時(shí)，粘度為900 1500mPa · S。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的又一技術(shù)方案是這種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其步驟①中所述的水溶性端異氰酸酯一聚醚預(yù)聚體中所含的-NCO的質(zhì)量與可發(fā)性酌■醒樹(shù)脂的質(zhì)量比為1:0. 8 1:0. 9。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的另一技術(shù)方案是這種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其步驟①中所述的表面活性劑為硅油DC-193或吐溫80(TWEEN-80)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的又一技術(shù)方案是這種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其步驟①中所述的水溶性異氰酸酯一聚醚預(yù)聚體為聚醚多元醇與二苯甲烷二異氰酸酯MDI或甲苯二異氰酸酯TDI按一定比例用常規(guī)方法制備，-NCO基團(tuán)含量為17. 5 19. 5%，溫度為25°C時(shí)，粘度為200 240mPa · S。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的另一技術(shù)方案是這種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其步驟②中所述的特定模數(shù)的無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液一硅酸鈉或硅酸鉀溶液，其模數(shù)為2. 5 2. 7。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的又一技術(shù)方案是這種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其步驟②中所述的胺類(lèi)催化劑為脂肪胺、脂環(huán)族胺、芳香族胺中的一種或幾種混合物，包括三乙烯二胺、三乙胺、二乙基哌嗪、二甲基吡啶、N, N-二甲基芐胺，有機(jī)錫催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫。本發(fā)明所提供的這種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，具有以下有益效果①由于在材料組份中引進(jìn)了無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液，相比于目前常用的聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂及聚丙烯酸鹽等高分子有機(jī)注漿材料，本發(fā)明所述的雙液注漿材料可降低材料成本約35 40%ο②由于按具體注漿要求對(duì)MDI或TDI進(jìn)行了改性，相比于聚氨酯材料，本發(fā)明材料的反應(yīng)生成物，在降低毒性的同時(shí)，其阻燃性能和粘結(jié)強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等力學(xué)性能也有較大提高，與目前常用的聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、聚丙烯酸鹽等高分子注漿材料相比具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力。
具體實(shí)施例方式特種可發(fā)性酚醛樹(shù)脂(市售)，含水量為3. 5 6. 5%，粘度為900 1500 mPa *s，溫度為25°C，平均聚合度為2 3 ;端異氰酸酯聚醚預(yù)聚物(市售)，-NCO基團(tuán)含量為17. 5 19. 5%，粘度為 200 240mPa · s，溫度為 25。。。下述實(shí)施例中所述的份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。實(shí)施例1①容器中稱(chēng)取82份水溶性端異氰酸酯一聚醚預(yù)聚體，-NCO基團(tuán)含量為17. 5%，粘度為230mPa · s，溫度為25°C，加入16份特種可發(fā)性酚醛樹(shù)脂，其含水量為3. 5%，粘度為HOOmPa · s，溫度為25°C，攪拌均勻后加入2份表面活性劑硅油DC-193，攪拌均勻，得到A組份；②稱(chēng)取96份特定模數(shù)的無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液，加入3份三乙烯二胺及I份有二月桂酸二丁基錫，攪拌均勻，得到B組份；
③將A組份和B組份混合充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢钑r(shí)間為18s，在常溫常壓下固化，制得有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料。實(shí)施例2①容器中稱(chēng)取80份水溶性端異氰酸酯一聚醚預(yù)聚體，-NCO基團(tuán)含量為18. 2%,粘度為220mPa · s，加入17份特種可發(fā)性酚醛樹(shù)脂，含水量為4. 8%，粘度為1200mPa · s，溫度為25°C，攪拌均勻后加入3份表面活性劑吐溫80 (TWEEN-80)，攪拌均勻，得到A組份；②稱(chēng)取96份無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液，加入3份三乙胺及I份辛酸亞錫，攪拌均勻，得到B組份；③將A組份和B組份混合充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢钑r(shí)間為24s，在常溫常壓下固化，制得有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料。實(shí)施例3①容器中稱(chēng)取80份水溶性端異氰酸酯一聚醚預(yù)聚體，-NCO基團(tuán)含量為19. 2%,粘度為210mPa · s，加入16份特種可發(fā)性酚醛樹(shù)脂，其含水量為5. 3%，粘度為1380mPa · s，溫度為25°C，攪拌均勻后加入4份表面活性劑吐溫80 (TWEEN-80)，攪拌均勻，得到A組份；②稱(chēng)取96份特定模數(shù)的無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液，加入3份N，N- 二甲基芐胺及I份有二月桂酸二丁基錫，攪拌均勻，得到B組份；③將A組份和B組份混合充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢钑r(shí)間為30s，在常溫常壓下固化，制得有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料。制取的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料，毒性化學(xué)含量低，粘度適宜，凝膠時(shí)間能準(zhǔn)確控制，性能穩(wěn)定，粘結(jié)強(qiáng)度> 2. 5MPa，抗壓強(qiáng)度> 45MPa，阻燃性能良好，符合煤礦井下聚合物制品阻燃抗靜電性通用試驗(yàn)方法和制定規(guī)則MT113-1995要求，并具有良好的抗腐蝕老化性能。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其特征在于它通過(guò)下述三個(gè)步驟進(jìn)行①稱(chēng)取16 17份特種可發(fā)性酚醛樹(shù)脂、加入80 82份水溶性端異氰酸酯一聚醚預(yù)聚體中，并攪拌均勻，然后加入2 4份表面活性劑，繼續(xù)攪拌均勻，形成A組份；②稱(chēng)取96份特定模數(shù)的無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液，加入3份胺類(lèi)催化劑及I份有機(jī)錫類(lèi)催化劑，并攪拌均勻，形成B組份；③將A組份和B組份混合并高速攪拌10 20s，注入構(gòu)筑物裂隙中，常溫反應(yīng)固化，起到修補(bǔ)和加固構(gòu)筑物的作用，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程在室溫下25°C進(jìn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其特征在于所述的特種可發(fā)性酚醛樹(shù)脂為堿性可發(fā)性酚醛樹(shù)脂，含水量為3. 5 6. 5%，溫度為 25°C時(shí)，粘度為 900 1500mPa · S。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其特征在于水溶性端異氰酸酯一聚醚預(yù)聚體中所含的-NCO的質(zhì)量與可發(fā)性酚醛樹(shù)脂的質(zhì)量比為 1:0. 8 1:0. 9。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其特征在于所述的表面活性劑為硅油DC-193或吐溫80。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其特征在于所述的水溶性異氰酸酯一聚醚預(yù)聚體為聚醚多元醇與二苯甲烷二異氰酸酯MDI或甲苯二異氰酸酯TDI按一定比例用常規(guī)方法制備，-NCO基團(tuán)含量為17. 5 19. 5%，溫度為 25°C時(shí)，粘度為 200 240mPa · S。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其特征在于所述的特定模數(shù)的無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液一硅酸鈉或硅酸鉀溶液，其模數(shù)為2. 5 2. 7。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法，其特征在于所述的胺類(lèi)催化劑為脂肪胺、脂環(huán)族胺、芳香族胺中的一種，或幾種混合物，包括:三乙烯二胺、三乙胺、二乙基哌嗪、二甲基吡啶、N，N-二甲基芐胺，有機(jī)錫催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有機(jī)無(wú)機(jī)雜化改性聚氨酯化學(xué)注漿材料的制備方法。它采用水溶性端異氰酸酯—聚醚預(yù)聚體與特種可發(fā)性酚醛樹(shù)脂、表面活性劑，形成A組份；將無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液和胺類(lèi)催化劑及有機(jī)錫類(lèi)催化劑作為B組份，將A組份和B組份混合攪拌均勻即可；這種化學(xué)注漿材料，原材料來(lái)源廣泛、成本低、性能穩(wěn)定、粘度適宜、凝膠時(shí)間能準(zhǔn)確控制、毒性化學(xué)成分含量低、阻燃性能良好、粘結(jié)強(qiáng)度高、結(jié)石率高、滲透性低、機(jī)械強(qiáng)度高、抗腐蝕老化性能好。
文檔編號(hào)C08G18/54GK103012712SQ20121057485
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者宋彥波 申請(qǐng)人:河北同成科技股份有限公司