專(zhuān)利名稱(chēng)：一種疏水性聚氨酯灌漿材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種疏水性聚氨酯灌漿材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚氨酯灌漿材料是一種防滲、堵漏的高效材料，是把聚氨酯樹(shù)脂應(yīng)用于土木建筑工程中起加固、堵水、防滲作用的一種化學(xué)材料。聚氨酯灌漿材料是由異氰酸酯和多羥基聚醚反應(yīng)而成的聚氨酯預(yù)聚體，與其他有關(guān)助劑共同組成的化學(xué)漿液。在灌漿過(guò)程中，把聚氨酯灌漿材料注入縫隙或疏松多孔性地基中時(shí)，預(yù)聚體的端異氰酸酯基與縫隙表面或者碎基材中的水分接觸，發(fā)生擴(kuò)鏈交聯(lián)反應(yīng)，最終在混凝土縫隙中或基材顆粒的孔隙間形成有一定強(qiáng)度的凝膠狀固結(jié)體。聚氨酯固化物中含有大量的氨基甲酸酯基、脲基、醚基等極性基團(tuán)，與混凝土縫隙表面以及土壤、礦物顆粒有強(qiáng)的粘接力，從而形成整體結(jié)構(gòu)，起到了堵水和提高地基強(qiáng)度等作用。并且在相對(duì)封閉的灌漿體系中，反應(yīng)放出的二氧化碳?xì)怏w會(huì)產(chǎn)生很大的內(nèi)壓力，推動(dòng)漿液向疏松地層的孔隙、裂縫深入擴(kuò)散，使多孔性結(jié)構(gòu)或裂縫完全被漿液所填充，增強(qiáng)了堵水效果。漿液膨脹受到限制越大，所形成的固結(jié)體越緊密，抗?jié)B能力及壓縮強(qiáng)度越高。聚氨酯化學(xué)灌漿材料可分為親水性和疏水性?xún)纱箢?lèi)，這兩類(lèi)聚氨酯預(yù)聚體材料雖然都能用于防水、堵漏、地基加固，但兩者也有差別。通常，親水性聚氨酯灌漿材料親水性好，包水量大，適用于潮濕裂縫的灌漿堵漏、動(dòng)水地層的堵涌水、潮濕土質(zhì)表面層的防護(hù)等；疏水性聚氨酯灌漿材料的固結(jié)體強(qiáng)度大，抗?jié)B性好，多用于加固地基、防水堵漏兼?zhèn)涞墓こ?。為了保證化學(xué)灌漿材料的粘度低，可灌性好的目的，往往需要加入一些有機(jī)溶劑，這容易造成化學(xué)灌漿材料閃點(diǎn)低，易燃燒，環(huán)保以及安全性能差等特點(diǎn)。近年來(lái)，在隧道、地鐵等行業(yè)進(jìn)行化學(xué)灌漿施工中，多次發(fā)生燃燒事故，其中有的是因?yàn)椴僮魇д`造成的。例如，在某隧道化灌施工現(xiàn)場(chǎng)附件，有人進(jìn)行電焊作業(yè)，當(dāng)儲(chǔ)漿桶打翻后，就被引燃，發(fā)生燃燒事故，造成人員傷亡。聚氨酯灌漿材料是一種有機(jī)高分子材料，具有易燃性，因此，按照國(guó)家的法令和法規(guī)，聚氨酯材料的使用要達(dá)到一定的阻燃標(biāo)準(zhǔn)。

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)有聚氨酯灌漿材料閃點(diǎn)低、易燃燒的缺陷，提供一種疏水性聚氨酯灌漿材料的制備方法及其制得的疏水性聚氨酯灌漿材料。該制備方法制得的疏水性聚氨酯灌漿材料閃點(diǎn)高，具有很好的阻燃效果，給施工安全及環(huán)境保護(hù)提供了有力保證。本發(fā)明的目的之一是，提供一種疏水性聚氨酯灌漿材料的制備方法；

其原料包括:異氰酸酯、聚醚多元醇、阻燃型聚醚多元醇、有機(jī)共溶劑、緩聚劑、表面活性劑、催化劑、增塑劑和阻燃劑；其中，所述的異氰酸酯包括二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)和/或多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI);所述的聚醚多元醇包括官能度為2 4、數(shù)均分子量為30(Γ3000的聚醚多元醇；所述的阻燃型聚醚多元醇為官能度3、數(shù)均分子量為30(Γ600的聚醚多元醇；所述的有機(jī)共溶劑為二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚和乙二醇二乙醚中的一種或多種；所述的阻燃劑包括三(2-氯異丙基)磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯和三(2-氯丙基)磷酸酯中的一種或者多種；其步驟包括:(I)將聚醚多元醇和阻燃型聚醚多元醇進(jìn)行脫水脫氣處理，降溫至35 45°C后加入異氰酸酯，在8(T85°C溫度條件下反應(yīng)2 3小時(shí)，制得聚氨酯預(yù)聚體，該聚氨酯預(yù)聚體的異氰酸酯含量(NC0%)為20 30% ；(2)加入有機(jī)共溶劑、緩聚劑、表面活性劑、催化劑、增塑劑和阻燃劑，攪拌均勻，即可。本發(fā)明中，較佳的，所述的聚醚多元醇為聚氧化丙烯多元醇；更佳的，所述的聚醚多元醇由上海東大化 學(xué)有限公司生產(chǎn)。本發(fā)明中，較佳的，所述的阻燃型聚醚多元醇為上海東大化學(xué)有限公司生產(chǎn)，其型號(hào)分別為DJ-21 (數(shù)均分子量為500的阻燃型聚醚多元醇)、DJ-22 (數(shù)均分子量為600的阻燃型聚醚多元醇)和DJ-23 (數(shù)均分子量為300的阻燃型聚醚多元醇)。本發(fā)明中，本領(lǐng)域技術(shù)人員均知:所述的聚氨酯預(yù)聚體原料中聚醚多元醇和異氰酸酯的添加量的質(zhì)量比，以反應(yīng)獲得的聚氨酯預(yù)聚體中的異氰酸酯含量計(jì)算。本發(fā)明中，所述的阻燃型聚醚多元醇為本領(lǐng)域常規(guī)的阻燃型聚醚多元醇；較佳的，所述的阻燃型聚醚多元醇的添加量為所述的聚醚多元醇的20%以下，但不為O ;更佳的，所述的阻燃型聚醚多元醇的添加量為所述的聚醚多元醇的1(Γ20%;所述百分比為占聚醚多元醇的質(zhì)量百分比。本發(fā)明中，所述的阻燃劑為本領(lǐng)域常規(guī)的阻燃劑；較佳的，所述的阻燃劑的添加量為所述的聚氨酯預(yù)聚體質(zhì)量的2 10% ;所述百分比為占聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量百分比。本發(fā)明中，所述的有機(jī)共溶劑為本領(lǐng)域常規(guī)的有機(jī)共溶劑；較佳的，所述的有機(jī)共溶劑的添加量為所述聚氨酯預(yù)聚體質(zhì)量的2 5% ;所述百分比為占聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量百分比。本發(fā)明中，所述的緩聚劑為本領(lǐng)域常規(guī)的緩聚劑；較佳的，所述的緩聚劑包括磷酸和/或苯甲酰氯；所述的緩聚劑的添加量為本領(lǐng)域常規(guī)的添加量，較佳的，所述的緩聚劑的添加量為占聚氨酯預(yù)聚體質(zhì)量的200ppnT400ppm。本發(fā)明中，所述的表面活性劑為本領(lǐng)域常規(guī)的表面活性劑；較佳的，所述的表面活性劑包括水溶性硅油(即聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物)和/或吐溫80 ;更佳的，所述的水溶性硅油為嵌段共聚物，進(jìn)一步更佳的，所述的水溶性硅油的數(shù)均分子量范圍為500-1000。本發(fā)明中，所述的表面活性劑的添加量為本領(lǐng)域常規(guī)的添加量，較佳的，所述的表面活性劑的添加量為預(yù)聚體的廣4% ;所述百分比為占聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量百分比。本發(fā)明中，所述的催化劑為本領(lǐng)域常規(guī)的催化劑；較佳的，所述的催化劑包括叔胺類(lèi)催化劑；更佳的，所述的叔胺類(lèi)催化劑為三乙胺、三乙烯二胺、和二甲基芐胺中的一種或多種；所述的叔胺類(lèi)催化劑的添加量為本領(lǐng)域常規(guī)的添加量，較佳的，所述的催化劑的添加量為占所述的聚氨酯預(yù)聚體質(zhì)量的0.19Γ2% ;所述百分比為占聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量百分比。本發(fā)明中，所述的增塑劑為本領(lǐng)域常規(guī)的催化劑；較佳的，所述的增塑劑包括鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯中的一種或多種；所述的增塑劑的添加量為本領(lǐng)域常規(guī)添加量，較佳的，所述的增塑劑的添加量為所述聚氨酯預(yù)聚體質(zhì)量的12 25% ;所述百分比為占聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量百分比。本發(fā)明中，所述的二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)為本領(lǐng)域常規(guī)的二苯基甲烷二異氰酸酯，較佳的為煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯股份有限公司生產(chǎn)，其型號(hào)為MD1-100 ;所述的多亞甲基多苯基多異氰酸酯(PAPI)為本領(lǐng)域常規(guī)的多亞甲基多苯基多異氰酸酯，較佳的為煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯股份有限公司生產(chǎn)，其型號(hào)為PM-200。步驟(I)中，較佳的，所述的異氰酸酯含量(NC0%)的測(cè)定方法為:①取IOmL氯苯-二正丁胺溶液置于錐形瓶中，向其中加入40mL無(wú)水酒精和3滴溴甲酚綠指示劑，用鹽酸滴定混合溶液的顏色變淡黃色，計(jì)算耗用的鹽酸體積Vs ；②稱(chēng)取適量樣品置于錐形瓶中，取IOmL氯苯-二正丁胺溶液，待樣品完全溶解后，加入40mL無(wú)水酒精，再加入3滴溴甲酚綠指示劑，用鹽酸滴定至錐形瓶中混合溶液的顏色變?yōu)榈S色，計(jì)算耗用的鹽酸體積V。根據(jù)下列公式計(jì)算得出異氰酸根含量NC0%:
權(quán)利要求
1.一種疏水性聚氨酯灌漿材料的制備方法，其特征在于:其原料包括:異氰酸酯、聚醚多元醇、阻燃型聚醚多元醇、有機(jī)共溶劑、緩聚劑、表面活性劑、催化劑、增塑劑和阻燃劑； 其中，所述的異氰酸酯包括二苯基甲烷二異氰酸酯和/或多亞甲基多苯基多異氰酸酯；所述的聚醚多元醇包括官能度為2 4、數(shù)均分子量為30(Γ3000的聚醚多元醇；所述的阻燃型聚醚多元醇為官能度3、數(shù)均分子量為30(Γ600的聚醚多元醇； 所述的有機(jī)共溶劑為二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚和乙二醇二乙醚中的一種或多種；所述的阻燃劑包括三(2-氯異丙基)磷酸酯、三(2-氯乙基)磷酸酯和三(2-氯丙基)磷酸酯中的一種或者多種； 其步驟包括: (1)將聚醚多元醇和阻燃型聚醚多元醇進(jìn)行脫水脫氣處理，降溫至35 45°C后加入異氰酸酯，在8(T85°C溫度條件下反應(yīng)2 3小時(shí)，制得聚氨酯預(yù)聚體，該聚氨酯預(yù)聚體的異氰酸酯含量NCO%為20 30% ； (2)加入有機(jī)共溶劑、緩聚劑、表面活性劑、催化劑、增塑劑和阻燃劑，攪拌均勻，即可。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述的聚醚多元醇為聚氧化丙烯多元醇；較佳的，所述的聚醚多元醇由上海東大化學(xué)有限公司生產(chǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述的阻燃型聚醚多元醇為上海東大化學(xué)有限公司生產(chǎn)，其型號(hào)分別為DJ-21、DJ-22和DJ-23。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述的阻燃型聚醚多元醇的添加量為所述的聚醚多元 醇的20%以下，但不為O ;較佳的，所述的阻燃型聚醚多元醇的添加量為所述的聚醚多元醇的1(Γ20% ;所述百分比為占聚醚多元醇的質(zhì)量百分比。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述的阻燃劑的添加量為所述的聚氨酯預(yù)聚體質(zhì)量的2 10% ； 所述的有機(jī)共溶劑的添加量為所述聚氨酯預(yù)聚體質(zhì)量的2 5% ； 所述的緩聚劑包括磷酸和/或苯甲酰氯；所述的緩聚劑的添加量為占聚氨酯預(yù)聚體質(zhì)量的 200ppm 400ppm ； 所述的表面活性劑包括水溶性硅油和/或吐溫80 ;較佳的，所述的水溶性硅油為嵌段共聚物，更佳的，所述的水溶性硅油的數(shù)均分子量范圍為500-1000 ;較佳的，所述的表面活性劑的添加量為預(yù)聚體質(zhì)量的廣4% ; 所述的催化劑包括叔胺類(lèi)催化劑；所述的叔胺類(lèi)催化劑為三乙胺、三乙烯二胺和二甲基芐胺中的一種或多種；較佳的，所述的催化劑的添加量為占所述的聚氨酯預(yù)聚體質(zhì)量的0.1% 2% ； 所述的增塑劑包括鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯中的一種或多種；較佳的，所述的增塑劑的添加量為所述聚氨酯預(yù)聚體質(zhì)量的12 25% ;所述百分比為占聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量百分比。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述的二苯基甲烷二異氰酸酯為煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯股份有限公司生產(chǎn)，其型號(hào)為MD1-100 ;所述的多亞甲基多苯基多異氰酸酯為煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯股份有限公司生產(chǎn)，其型號(hào)為PM-200。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，所述的脫水脫氣處理前，升溫至100 120°C。
8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，所述的脫水脫氣處理的時(shí)間為2小時(shí) 3小時(shí)。
9.一種如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的制備方法制得的疏水性聚氨酯灌漿材料。
10.如權(quán)利要求9所述的疏水性聚氨酯灌漿材料，其特征在于:其質(zhì)量指標(biāo)如下:固含量≥85wt% ;25°C下與5%水接觸后的固化時(shí)間為蘭800s ;25°C的粘度為蘭IOOOmPa.s ;發(fā)泡率≥1000% ;抗壓強(qiáng)度:≥6MPa ;氧指數(shù):≥26。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種疏水性聚氨酯灌漿材料及其制備方法。該制備方法為(1)將聚醚多元醇和阻燃型聚醚多元醇進(jìn)行脫水脫氣處理，降溫至35~45℃后加入異氰酸酯，在80~85℃溫度條件下反應(yīng)2~3小時(shí)，制得聚氨酯預(yù)聚體，該聚氨酯預(yù)聚體的異氰酸酯含量NCO%為20~30%；(2)加入有機(jī)共溶劑、緩聚劑、表面活性劑、催化劑、增塑劑和阻燃劑，攪拌均勻，即可。本發(fā)明制得的疏水性聚氨酯灌漿材料阻燃性能好，阻燃效果可達(dá)B2級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，給施工安全及環(huán)境保護(hù)提供了有力保證。
文檔編號(hào)C08G18/48GK103172824SQ201210576828
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者董建國(guó), 馬立青, 杜輝, 王振波, 于鵬程 申請(qǐng)人:上海東大化學(xué)有限公司