一種聚氨酯灌漿材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種聚氨酯灌漿材料，是一種高強(qiáng)單組份水性聚氨酯樹(shù)脂材料，包含如下組份：預(yù)聚物，由聚醚多元醇、多異氰酸酯在擴(kuò)鏈劑作用下形成；增塑劑、催化劑和溶劑。本發(fā)明所公開(kāi)的聚氨酯灌漿材料具有親水能力好、粘度低、強(qiáng)度高、反應(yīng)快、施工方便等特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種聚氨酯灌漿材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及聚氨酯灌漿材料，屬于建筑材料領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯材料是目前化學(xué)灌漿材料中產(chǎn)品種類(lèi)最多、適用范圍最廣、用量最大的一 類(lèi)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，遇水后發(fā)泡，產(chǎn)生二次壓力，可灌注到細(xì)微裂 縫中，形成的泡沫體有一定的強(qiáng)度，適用于帶有加固補(bǔ)強(qiáng)的防水堵漏場(chǎng)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，然后加入親水型溶劑配制而成；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，并與水一起迅速凝膠，形成柔彈性的聚氨酯凝膠 體，達(dá)到以水止水的目，因其包水量大，滲透性好，固結(jié)體彈性好，適合于動(dòng)水地層的涌水堵 漏，土質(zhì)淺層和表面層的結(jié)固和防護(hù)，以及混凝土變形縫的防滲堵漏等。另一種分類(lèi)方法是 按組份來(lái)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(yōu)勢(shì)，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(duì)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(qiáng)度很高的 材料，但是使用前需要配制，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采用高分子量親水性聚醚多元醇 與多異氰酸酯聚合，因其采用聚醚多元醇分子量很高，固化后固結(jié)體彈性很好，能適應(yīng)建筑 物的形變，但相應(yīng)的強(qiáng)度較低，普遍在3MPa以下，不能承受更高的壓力，并且脫水后收縮， 引起再一次的漏水，限制了它的應(yīng)用。
[0004] 如果能夠發(fā)明一種單組份聚氨酯灌漿材料，既有很強(qiáng)的親水性，能自乳化到水中 遇水一起形成凝膠體，固結(jié)體又有較高的強(qiáng)度，能起到一定的加固補(bǔ)強(qiáng)的作用，將會(huì)得到廣 泛應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明公開(kāi)了一種單組份聚氨酯灌漿材料，通過(guò)原料和組 成改進(jìn)，并輔之以?xún)?yōu)化的制備方法，從而提供了低粘度、高強(qiáng)度單組份聚氨酯水性灌漿材 料，固化后不收縮。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種聚氨酯灌漿材料，是一種單組份親水性聚氨酯預(yù)聚體材料，其特征在于包含 如下組分：預(yù)聚物，由聚醚多元醇、擴(kuò)鏈劑和多異氰酸酯反應(yīng)形成；增塑劑；溶劑；催化劑。
[0008] 在本發(fā)明中，各成分的用量可以根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，為了防止原料反應(yīng)不 完全、反應(yīng)效率低等問(wèn)題，優(yōu)選的，其中各成分的用量為，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)：20?50聚醚多元 醇、20?50二異氰酸酯、0-10的擴(kuò)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(dá)方式表示的含義是只要加入擴(kuò)鏈劑使得反應(yīng) 正常進(jìn)行即可，無(wú)特定用量要求。
[0010] 在上述成分中，預(yù)聚物是聚醚多元醇、多異氰酸酯在擴(kuò)鏈劑作用下使分子鏈擴(kuò)展、 分子量增大從而形成，在本發(fā)明中，所述的擴(kuò)鏈劑優(yōu)選為小分子醇類(lèi)擴(kuò)鏈劑，包括但不限于 如乙二醇、1，3-丙二醇、1，4- 丁二醇、己二醇中、三羥甲基丙烷等的一種或多種的混合物。 [0011] 為了使產(chǎn)品具有其他方面的性能，例如便于保存、不易變質(zhì)、長(zhǎng)期穩(wěn)定性更好等， 本發(fā)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于抗氧劑、表面活性劑、穩(wěn) 定劑等中的一種和/或一種以上的混合物。所述的此類(lèi)助劑通常為本領(lǐng)域技術(shù)人員所周 知，本發(fā)明不做贅述；所述助劑用量，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)，不高于10。
[0012] 上述技術(shù)方案通過(guò)對(duì)聚氨酯預(yù)聚體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，擴(kuò)鏈劑、增塑劑的選擇以及調(diào)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(qiáng)，有很好的彈性。
[0013] 相應(yīng)的，本發(fā)明提供了上述灌漿材料的制備方法，包括下述步驟：
[0014] 取所需質(zhì)量的各原料，在夾層反應(yīng)釜內(nèi)，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(shí)，降溫至60°C，加入擴(kuò) 鏈劑和異氰酸酯，繼續(xù)升溫至70?85°C，反應(yīng)2?3小時(shí)，降溫至30°C以下，根據(jù)需要加入 助劑，攪拌均勻后出料，過(guò)濾充氮?dú)饷芊獍b。
[0015] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在上述制備工藝中， 申請(qǐng)人:使用了"根據(jù)需要加入助 劑"，所要表達(dá)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(qǐng)人: 根據(jù)需要合理選擇的。
[0016] 同時(shí)，在上述制備工藝中， 申請(qǐng)人:對(duì)反應(yīng)的時(shí)間、溫度進(jìn)行了說(shuō)明，這種工藝條件 是優(yōu)選的，并非限制本發(fā)明的產(chǎn)品僅可采用此方法制備，對(duì)反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間等進(jìn)行調(diào)整 是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以預(yù)期的。
[0017] 在本發(fā)明的進(jìn)一步詳述和具體實(shí)施中，本發(fā)明公開(kāi)了所用的各種成分的優(yōu)選類(lèi) 型，以便更好、更清楚的描述本發(fā)明，然而這種詳細(xì)描述并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的特別限制，不 依靠這些細(xì)節(jié)信息而采用本發(fā)明【技術(shù)領(lǐng)域】其他通用的化學(xué)材料，只要其符合本發(fā)明上述對(duì) 各組成成分名稱(chēng)所做的限定，依舊屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[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于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，所述增塑劑用于增加混合物的液化程度，減少干燥所需時(shí)間，包括但不限于 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，所述催化劑用于促進(jìn)異氰酸酯基與羥基反應(yīng)，起到加速作用，本發(fā)明所用的 催化劑為胺類(lèi)和/或有機(jī)金屬鹽類(lèi)催化劑，包括但不限于三亞乙基二胺、N，N-二甲基環(huán)己 胺、N，N-二甲基芐胺、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(jī)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(shí)施方式】
[0024] 以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的應(yīng)用和具體實(shí)現(xiàn)，但不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍產(chǎn)生 任何特定限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員在理解本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的變更、替換等均 屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明保護(hù)范圍涵蓋于其權(quán)利要求及其等同變換。
[0025] 在以下實(shí)施例中，各成分均以質(zhì)量份數(shù)表示；其中所用的防老化劑用于改善產(chǎn)品 長(zhǎng)期放置的耐光性，塑膠工業(yè)上任何可用的此類(lèi)助劑均可應(yīng)用。
[0026] 實(shí)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制備方法如下：
[0030] 在夾層反應(yīng)釜內(nèi)，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(shí)，降溫至60°C，攪拌均勻后加入 TDI，緩慢升溫至85°C，反應(yīng)兩小時(shí)，降溫至30°C以下，加入溶劑，攪拌均勻后出料，充氮密 封包裝。使用時(shí)打開(kāi)包裝直接使用。
[0031] 實(shí)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-二甲基芐胺 1
[0033] 單組份聚氨酯灌漿材料的制備方法如下：
[0034] 在夾層反應(yīng)釜內(nèi)，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(shí)，降溫至60°C，加入MDI-50和 TMP，自由反應(yīng)半小時(shí)，緩慢升溫至80°C，反應(yīng)兩小時(shí)，降溫至30°C以下，加入溶劑和助劑， 攪拌均勻后出料，充氮密封包裝。使用時(shí)打開(kāi)包裝直接使用。
[0035] 實(shí)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制備方法如下：
[0039] 在夾層反應(yīng)釜內(nèi)，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(shí)，降溫至60°C，加入TDI，自由反 應(yīng)半小時(shí)，緩慢升溫至85°C，反應(yīng)兩小時(shí)，降溫至30°C以下，加入溶劑和助劑，攪拌均勻后 出料，充氮密封包裝。使用時(shí)打開(kāi)包裝直接使用。
[0040] 申請(qǐng)人:對(duì)以上實(shí)施例獲得的單組份聚氨酯灌漿材料進(jìn)行了檢測(cè)，主要技術(shù)指標(biāo)如 下：
[0041] 表1實(shí)施例主要技術(shù)指標(biāo)
[0042]

【權(quán)利要求】
1. 一種聚氨酯灌漿材料，其特征在于為單組份親水性聚氨酯預(yù)聚體材料，包含如下組 分：預(yù)聚物，由聚醚多元醇、擴(kuò)鏈劑和多異氰酸酯反應(yīng)形成；增塑劑、催化劑、溶劑，其中各 成分的用量為，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)：20?50聚醚多元醇、20?50二異氰酸酯、0-10的擴(kuò)鏈劑、 10?20的增塑劑、10-20溶劑，1?5催化劑。
2. 根據(jù)權(quán)利1要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特征在于所述預(yù)聚物為親水性聚醚多元 醇、聚醚多元醇、小分子擴(kuò)鏈劑與多異氰酸酯反應(yīng)，所得端基為NCO基團(tuán)的高分子預(yù)聚物。
3. 根據(jù)權(quán)利2要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特征在于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于50%。
4. 根據(jù)權(quán)利2要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特征在于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(jù)權(quán)利2要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特征在于小分子擴(kuò)鏈劑為小分子醇類(lèi)， 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(jù)權(quán)利2要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特征在于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(jù)權(quán)利1要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特征在于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(jù)權(quán)利1要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特征在于催化劑為胺類(lèi)和/或有機(jī)金屬 鹽類(lèi)催化劑。
9. 根據(jù)權(quán)利1要求所述的聚氨酯灌漿材料，其特征在于溶劑為小分子有機(jī)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(quán)利要求所述聚氨酯灌漿材料的制備方法，其特征在于包括下述步驟： 取所需質(zhì)量的各原料，在夾層反應(yīng)釜內(nèi)，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(shí)，降溫至60°C，加入擴(kuò)鏈劑和異氰 酸酯，繼續(xù)升溫至70?80°C，反應(yīng)1?2小時(shí)，降溫至50°C以下，加入溶劑，根據(jù)需要加入 助劑，攪拌均勻后出料，過(guò)濾充氮?dú)饷芊獍b。
【文檔編號(hào)】C08G18/76GK104194320SQ201410461032
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】鄭先軍, 李紅英, 段文鋒 申請(qǐng)人:北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司