一種聚氨酯灌漿材料及其製備方法
2023-11-30 16:41:26
一種聚氨酯灌漿材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種聚氨酯灌漿材料，是一種高強單組份水性聚氨酯樹脂材料，包含如下組份：預聚物，由聚醚多元醇、多異氰酸酯在擴鏈劑作用下形成；增塑劑、催化劑和溶劑。本發明所公開的聚氨酯灌漿材料具有親水能力好、粘度低、強度高、反應快、施工方便等特點。
【專利說明】一種聚氨酯灌漿材料及其製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及聚氨酯灌漿材料，屬於建築材料領域。
【背景技術】
[0002] 聚氨酯材料是目前化學灌漿材料中產品種類最多、適用範圍最廣、用量最大的一 類灌漿材料，聚氨酯灌漿材料按照特性可以分為兩種：疏水型（油溶性）和親水型（水溶 性）。疏水型聚氨酯灌漿材料不具有親水性，遇水後發泡，產生二次壓力，可灌注到細微裂 縫中，形成的泡沫體有一定的強度，適用於帶有加固補強的防水堵漏場合；親水型聚氨酯灌 漿材料主要以多異氰酸酯與高分子量多官能度親水型聚醚多元醇聚合，為了保證低粘度， 異氰酸酯多選用低粘度異氰酸酯，然後加入親水型溶劑配製而成；親水型聚氨酯灌漿材料 粘度低，能自乳化到幾倍甚至十幾倍水中，並與水一起迅速凝膠，形成柔彈性的聚氨酯凝膠 體，達到以水止水的目，因其包水量大，滲透性好，固結體彈性好，適合於動水地層的湧水堵 漏，土質淺層和表面層的結固和防護，以及混凝土變形縫的防滲堵漏等。另一種分類方法是 按組份來分，分為單組份和雙組份。單組份聚氨酯灌漿材料具有使用方便的優勢，但為了保 證較低的粘度，通常使用兩官能度或者分子量相對較高的聚醚多元醇為原料，這決定了單 組份聚氨酯灌漿材料大部分為柔彈性材料，而雙組份聚氨酯灌漿材料可以提供強度很高的 材料，但是使用前需要配製，不太方便。
[0003] 目前所使用的單組份水溶性聚氨酯灌漿材料均採用高分子量親水性聚醚多元醇 與多異氰酸酯聚合，因其採用聚醚多元醇分子量很高，固化後固結體彈性很好，能適應建築 物的形變，但相應的強度較低，普遍在3MPa以下，不能承受更高的壓力，並且脫水後收縮， 引起再一次的漏水，限制了它的應用。
[0004] 如果能夠發明一種單組份聚氨酯灌漿材料，既有很強的親水性，能自乳化到水中 遇水一起形成凝膠體，固結體又有較高的強度，能起到一定的加固補強的作用，將會得到廣 泛應用。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術的缺陷，本發明公開了一種單組份聚氨酯灌漿材料，通過原料和組 成改進，並輔之以優化的製備方法，從而提供了低粘度、高強度單組份聚氨酯水性灌漿材 料，固化後不收縮。
[0006] 為實現上述目的，本發明是通過下述技術方案實現的：
[0007] -種聚氨酯灌漿材料，是一種單組份親水性聚氨酯預聚體材料，其特徵在於包含 如下組分：預聚物，由聚醚多元醇、擴鏈劑和多異氰酸酯反應形成；增塑劑；溶劑；催化劑。
[0008] 在本發明中，各成分的用量可以根據需要進行適當的調節，為了防止原料反應不 完全、反應效率低等問題，優選的，其中各成分的用量為，以質量份數計：20?50聚醚多元 醇、20?50二異氰酸酯、0-10的擴鏈劑、10?20的增塑劑、10-20溶劑，1?5催化劑。
[0009] 在上述表述中，使用了 0-10的表達方式表示的含義是只要加入擴鏈劑使得反應 正常進行即可，無特定用量要求。
[0010] 在上述成分中，預聚物是聚醚多元醇、多異氰酸酯在擴鏈劑作用下使分子鏈擴展、 分子量增大從而形成，在本發明中，所述的擴鏈劑優選為小分子醇類擴鏈劑，包括但不限於 如乙二醇、1，3-丙二醇、1，4- 丁二醇、己二醇中、三羥甲基丙烷等的一種或多種的混合物。 [0011] 為了使產品具有其他方面的性能，例如便於保存、不易變質、長期穩定性更好等， 本發明的聚氨酯灌漿材料還包含有助劑，所述的助劑包括但不限於抗氧劑、表面活性劑、穩 定劑等中的一種和/或一種以上的混合物。所述的此類助劑通常為本領域技術人員所周 知，本發明不做贅述；所述助劑用量，以質量份數計，不高於10。
[0012] 上述技術方案通過對聚氨酯預聚體結構的設計，擴鏈劑、增塑劑的選擇以及調整 配比，組成的單組份灌漿材料粘度低，使用快捷方便，親水性強，有很好的彈性。
[0013] 相應的，本發明提供了上述灌漿材料的製備方法，包括下述步驟：
[0014] 取所需質量的各原料，在夾層反應釜內，先按配比依次加入聚醚多元醇和增塑劑， 在溫度為110?120°c，真空度為-0. IMPa的條件下脫水2?3小時，降溫至60°C，加入擴 鏈劑和異氰酸酯，繼續升溫至70?85°C，反應2?3小時，降溫至30°C以下，根據需要加入 助劑，攪拌均勻後出料，過濾充氮氣密封包裝。
[0015] 本領域技術人員可以理解，在上述製備工藝中， 申請人:使用了"根據需要加入助 劑"，所要表達的含義是助劑是可加入的，也是可不加入的，具體加入哪種助劑也是 申請人: 根據需要合理選擇的。
[0016] 同時，在上述製備工藝中， 申請人:對反應的時間、溫度進行了說明，這種工藝條件 是優選的，並非限制本發明的產品僅可採用此方法製備，對反應溫度、反應時間等進行調整 是本領域技術人員可以預期的。
[0017] 在本發明的進一步詳述和具體實施中，本發明公開了所用的各種成分的優選類 型，以便更好、更清楚的描述本發明，然而這種詳細描述並不構成對本發明的特別限制，不 依靠這些細節信息而採用本發明【技術領域】其他通用的化學材料，只要其符合本發明上述對 各組成成分名稱所做的限定，依舊屬於本發明的保護範圍。
[0018] 其中，所述親水型聚醚多元醇為氧化丙烯與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於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、 蓖麻油中的一種或多種的混合物。
[0020] 其中，所述多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、MDI-50中的一 種或多種的混合物。
[0021] 其中，所述增塑劑用於增加混合物的液化程度，減少乾燥所需時間，包括但不限於 鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二壬酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二異癸酯中的一 種或多種的混合物。
[0022] 其中，所述催化劑用於促進異氰酸酯基與羥基反應，起到加速作用，本發明所用的 催化劑為胺類和/或有機金屬鹽類催化劑，包括但不限於三亞乙基二胺、N，N-二甲基環己 胺、N，N-二甲基苄胺、N，N-二甲基嗎啉、二月桂酸二丁基錫、異辛酸鉛、醋酸鉀等一種或多 種混合物。
[0023] 其中，溶劑為小分子有機溶劑，包括丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯等中的一 種或多種的的混合物。
【具體實施方式】
[0024] 以下實施例進一步說明本發明的應用和具體實現，但不對本發明的保護範圍產生 任何特定限制。本領域技術人員在理解本發明實質精神的基礎上所進行的變更、替換等均 屬於本發明的保護範圍，本發明保護範圍涵蓋於其權利要求及其等同變換。
[0025] 在以下實施例中，各成分均以質量份數表示；其中所用的防老化劑用於改善產品 長期放置的耐光性，塑膠工業上任何可用的此類助劑均可應用。
[0026] 實施例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 鄰苯二甲酸二壬酯 10 丙酮 18 三亞乙基二胺2
[0029] 單組份聚氨酯灌漿材料的製備方法如下：
[0030] 在夾層反應釜內，按配方量先加入聚醚多元醇、鄰苯二甲酸二壬酯，在溫度為 110?120°C，真空度為-0. IMPa的條件下脫水2?3小時，降溫至60°C，攪拌均勻後加入 TDI，緩慢升溫至85°C，反應兩小時，降溫至30°C以下，加入溶劑，攪拌均勻後出料，充氮密 封包裝。使用時打開包裝直接使用。
[0031] 實施例2
[0032] 聚醚多元醇 505 (Mn=5000，fn=3) 35 MDI-50 30 TMP 2 鄰苯二甲酸二辛酯 10 乙酸乙酯 20 防老化劑 0. 1 N，N-二甲基苄胺 1
[0033] 單組份聚氨酯灌漿材料的製備方法如下：
[0034] 在夾層反應釜內，按配方量先加入聚醚多元醇、鄰苯二甲酸二辛酯，在溫度為 110?120°C，真空度為-0. IMPa的條件下脫水2?3小時，降溫至60°C，加入MDI-50和 TMP，自由反應半小時，緩慢升溫至80°C，反應兩小時，降溫至30°C以下，加入溶劑和助劑， 攪拌均勻後出料，充氮密封包裝。使用時打開包裝直接使用。
[0035] 實施例3
[0036] 聚醚多元醇9224 (羥值：25±2) 28 聚醚多元醇 DL-400 (Mn=400，fn=2) 12 TDI 45 鄰苯二甲酸二異癸酯 15 丙酮 12
[0037] 防老化劑 0.1 二月桂酸二丁基錫4
[0038] 單組份聚氨酯灌漿材料的製備方法如下：
[0039] 在夾層反應釜內，按配方量先加入聚醚多元醇、鄰苯二甲酸二異癸酯，在溫度為 110?120°C，真空度為-0. IMPa的條件下脫水2?3小時，降溫至60°C，加入TDI，自由反 應半小時，緩慢升溫至85°C，反應兩小時，降溫至30°C以下，加入溶劑和助劑，攪拌均勻後 出料，充氮密封包裝。使用時打開包裝直接使用。
[0040] 申請人:對以上實施例獲得的單組份聚氨酯灌漿材料進行了檢測，主要技術指標如 下：
[0041] 表1實施例主要技術指標
[0042]
【權利要求】
1. 一種聚氨酯灌漿材料，其特徵在於為單組份親水性聚氨酯預聚體材料，包含如下組 分：預聚物，由聚醚多元醇、擴鏈劑和多異氰酸酯反應形成；增塑劑、催化劑、溶劑，其中各 成分的用量為，以質量份數計：20?50聚醚多元醇、20?50二異氰酸酯、0-10的擴鏈劑、 10?20的增塑劑、10-20溶劑，1?5催化劑。
2. 根據權利1要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特徵在於所述預聚物為親水性聚醚多元 醇、聚醚多元醇、小分子擴鏈劑與多異氰酸酯反應，所得端基為NCO基團的高分子預聚物。
3. 根據權利2要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特徵在於親水性聚醚多元醇為氧化丙烯 與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於50%。
4. 根據權利2要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特徵在於聚醚多元醇為分子量在1000以 下的聚醚多元醇，包括DL400、MN500、MN700、蓖麻油中的一種或多種的混合物。
5. 根據權利2要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特徵在於小分子擴鏈劑為小分子醇類， 包括丙二醇、丁二醇、丙三醇、TMP中的一種或多種的混合物。
6. 根據權利2要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特徵在於多異氰酸酯為甲苯二異氰酸 酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、MDI-50中的一種或多種的混合物。
7. 根據權利1要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特徵在於增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯、 鄰苯二甲酸二壬酯、鄰苯二甲酸二異壬酯、鄰苯二甲酸二異癸酯中的一種或多種的混合物。
8. 根據權利1要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特徵在於催化劑為胺類和/或有機金屬 鹽類催化劑。
9. 根據權利1要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特徵在於溶劑為小分子有機溶劑，包括 丙酮、丁酮、甲苯、二甲苯、乙酸乙酯中的一種或多種的的混合物。
10. 上述任一權利要求所述聚氨酯灌漿材料的製備方法，其特徵在於包括下述步驟： 取所需質量的各原料，在夾層反應釜內，按配比依次加入聚醚多元醇和增塑劑，在溫度為 110?120°C，真空度為-0. IMPa的條件下脫水2?3小時，降溫至60°C，加入擴鏈劑和異氰 酸酯，繼續升溫至70?80°C，反應1?2小時，降溫至50°C以下，加入溶劑，根據需要加入 助劑，攪拌均勻後出料，過濾充氮氣密封包裝。
【文檔編號】C08G18/76GK104194320SQ201410461032
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】鄭先軍, 李紅英, 段文鋒 申請人:北京東方雨虹防水技術股份有限公司