專利名稱：一種有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種高分子注漿材料的制備方法，特別是一種有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法。
背景技術：
目前的土木建筑工程，以混凝土結構占主導地位，混凝土結構由于外因素的作用不可避免地存在裂縫，或者在使用中出現裂縫，裂縫是混凝土結構物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因，因此，對裂縫的控制和處理至關重要，混凝土裂縫補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(高性能灌漿料的實驗研究[J].山西建筑，2012，38 (I) : 110 111);目前，用聚合物，如環氧樹脂作為灌漿料來修補混凝土結構裂縫，一般可獲得滿意的結果，發現摻加適量的粉煤灰可增加漿體的穩定性，外力口劑水玻璃可增加漿體的穩定性及結石率，但卻使漿體的流動性降低，而外加劑氯化鈣則 對漿體的流動性有增強作用(聚合物改性特種水泥灌漿料的性能[J].建筑材料學報，2004，7(1) : 103 108);有的人在酚醛樹脂體系中添加8%聚氨酯預聚體，以酸做為固化劑制備泡沫，泡沫的沖擊強度和壓縮強度分別提高了 50%和96. 5%(酚醛樹脂泡沫塑料增韌改性的研究[J].濟南大學學報，2004，(18):243 245);中國專利公開了一種聚氨酯/酚醛泡沫保溫材料的制備方法，公開號CN101565541A，
公開日2009. 10. 28，曾采用聚氨酯預聚物與堿性酚醛樹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，中國專利還公開了一種聚氨酯化學灌漿材料及制備方法，公開號CN101220203A，公開曰2008. 7. 16，這種聚氨酯類灌漿料是單液灌漿，施工簡單，操作方便，凝膠體無毒性，但其阻燃性能差，存在一定的火災隱患。與以往的灌漿材料不同，本發明是采用聚氨酯預聚體與酚醛樹脂混合反應得到的物料A，反應物料B是無機硅酸鹽類，A料與B料可以良好反應，進行固化，酚醛樹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，酚醛樹脂和硅酸鹽協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過程毒性小，成本低。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有的高分子注漿材料制備方法的弊端，而提供一種有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法；首先，采用端異氰酸酯一聚醚預聚物與可發性酚醛樹脂組成雙組份體系A料；其次，無機硅酸鹽溶液和胺類催化劑及有機錫類催化劑混合而成B料；再次，將A料與B料混合，經充分攪拌后得到性能穩定的新型灌漿料；該體系副反應少，反應容易控制，可以準確控制灌漿料的凝膠時間；A料中采用特種可發性酚醛樹脂，解決了聚氨酯預聚物與體型酚醛樹脂的相容性差的問題，并且該酚醛樹脂與異氰酸酯基團反應速度平穩，與B料混合后所得灌漿料具有阻燃、機械強度高、抗腐蝕老化性能好的優良特征。本發明解決其技術問題所采取的技術方案是這種有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法，其特點是它通過下述三個步驟進行①稱取16 17份特種可發性酚醛樹脂、加入80 82份水溶性端異氰酸酯一聚醚預聚體中，并攪拌均勻，然后加入2 4份表面活性劑，繼續攪拌均勻，形成A組份；②稱取96份特定模數的無機硅酸鹽溶液，加入3份胺類催化劑及I份有機錫類催化劑，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，注入構筑物裂隙中，常溫反應固化，起到修補和加固構筑物的作用，整個反應過程在室溫下25°C進行。本發明解決其技術問題所采取的另一技術方案是這種有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法，其步驟①中所述的特種可發性酚醛樹脂為堿性可發性酚醛樹月旨，含水量為3. 5 6. 5%，溫度為25°C時，粘度為900 1500mPa · S。本發明解決其技術問題所采取的又一技術方案是這種有機無機雜化改性聚氨酯化學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聚體中所含的-NCO的質量與可發性酌■醒樹脂的質量比為1:0. 8 1:0. 9。本發明解決其技術問題所采取的另一技術方案是這種有機無機雜化改性聚氨酯化學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)。本發明解決其技術問題所采取的又一技術方案是這種有機無機雜化改性聚氨酯化學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按一定比例用常規方法制備，-NCO基團含量為17. 5 19. 5%，溫度為25°C時，粘度為200 240mPa · S。本發明解決其技術問題所采取的另一技術方案是這種有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法，其步驟②中所述的特定模數的無機硅酸鹽溶液一硅酸鈉或硅酸鉀溶液，其模數為2. 5 2. 7。本發明解決其技術問題所采取的又一技術方案是這種有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法，其步驟②中所述的胺類催化劑為脂肪胺、脂環族胺、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，有機錫催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫。本發明所提供的這種有機無機雜化改性聚氨酯化學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了無機硅酸鹽溶液，相比于目前常用的聚氨酯、環氧樹脂及聚丙烯酸鹽等高分子有機注漿材料，本發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MDI或TDI進行了改性，相比于聚氨酯材料，本發明材料的反應生成物，在降低毒性的同時，其阻燃性能和粘結強度、抗壓強度、抗拉強度等力學性能也有較大提高，與目前常用的聚氨酯、環氧樹脂、聚丙烯酸鹽等高分子注漿材料相比具有更大的競爭力。
具體實施例方式特種可發性酚醛樹脂(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 ;端異氰酸酯聚醚預聚物(市售)，-NCO基團含量為17. 5 19. 5%，粘度為 200 240mPa · s，溫度為 25。。。下述實施例中所述的份數均為質量份數。實施例1①容器中稱取82份水溶性端異氰酸酯一聚醚預聚體，-NCO基團含量為17. 5%，粘度為230mPa · s，溫度為25°C，加入16份特種可發性酚醛樹脂，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稱取96份特定模數的無機硅酸鹽溶液，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組份混合充分攪拌，攪拌時間為18s，在常溫常壓下固化，制得有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料。實施例2①容器中稱取80份水溶性端異氰酸酯一聚醚預聚體，-NCO基團含量為18. 2%,粘度為220mPa · s，加入17份特種可發性酚醛樹脂，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稱取96份無機硅酸鹽溶液，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組份混合充分攪拌，攪拌時間為24s，在常溫常壓下固化，制得有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料。實施例3①容器中稱取80份水溶性端異氰酸酯一聚醚預聚體，-NCO基團含量為19. 2%,粘度為210mPa · s，加入16份特種可發性酚醛樹脂，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稱取96份特定模數的無機硅酸鹽溶液，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組份混合充分攪拌，攪拌時間為30s，在常溫常壓下固化，制得有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料。制取的有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料，毒性化學含量低，粘度適宜，凝膠時間能準確控制，性能穩定，粘結強度> 2. 5MPa，抗壓強度> 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方法和制定規則MT113-1995要求，并具有良好的抗腐蝕老化性能。
權利要求
1.一種有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法，其特征在于它通過下述三個步驟進行①稱取16 17份特種可發性酚醛樹脂、加入80 82份水溶性端異氰酸酯一聚醚預聚體中，并攪拌均勻，然后加入2 4份表面活性劑，繼續攪拌均勻，形成A組份；②稱取96份特定模數的無機硅酸鹽溶液，加入3份胺類催化劑及I份有機錫類催化劑，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，注入構筑物裂隙中，常溫反應固化，起到修補和加固構筑物的作用，整個反應過程在室溫下25°C進行。
2.根據權利要求1所述的有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法，其特征在于所述的特種可發性酚醛樹脂為堿性可發性酚醛樹脂，含水量為3. 5 6. 5%，溫度為 25°C時，粘度為 900 1500mPa · S。
3.根據權利要求1所述的有機無機雜化改性聚氨酯化學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聚體中所含的-NCO的質量與可發性酚醛樹脂的質量比為 1:0. 8 1:0. 9。
4.根據權利要求1所述的有機無機雜化改性聚氨酯化學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.根據權利要求1所述的有機無機雜化改性聚氨酯化學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按一定比例用常規方法制備，-NCO基團含量為17. 5 19. 5%，溫度為 25°C時，粘度為 200 240mPa · S。
6.根據權利要求1所述的有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法，其特征在于所述的特定模數的無機硅酸鹽溶液一硅酸鈉或硅酸鉀溶液，其模數為2. 5 2. 7。
7.根據權利要求1所述的有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法，其特征在于所述的胺類催化劑為脂肪胺、脂環族胺、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，有機錫催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫。
全文摘要
本發明公開了一種有機無機雜化改性聚氨酯化學注漿材料的制備方法。它采用水溶性端異氰酸酯—聚醚預聚體與特種可發性酚醛樹脂、表面活性劑，形成A組份；將無機硅酸鹽溶液和胺類催化劑及有機錫類催化劑作為B組份，將A組份和B組份混合攪拌均勻即可；這種化學注漿材料，原材料來源廣泛、成本低、性能穩定、粘度適宜、凝膠時間能準確控制、毒性化學成分含量低、阻燃性能良好、粘結強度高、結石率高、滲透性低、機械強度高、抗腐蝕老化性能好。
文檔編號C08G18/54GK103012712SQ20121057485
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優先權日2012年12月25日
發明者宋彥波 申請人:河北同成科技股份有限公司