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CN104559137A - 高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料及其制备方法与应用 - Google Patents

高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料及其制备方法与应用 Download PDF

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CN104559137A CN201410804056.2A CN201410804056A CN104559137A CN 104559137 A CN104559137 A CN 104559137A CN 201410804056 A CN201410804056 A CN 201410804056A CN 104559137 A CN104559137 A CN 104559137A
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张维欣
曾娟娟
于方
张文超
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Abstract

本发明属于化学建筑材料领域，公开了一种高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料及其制备方法与应用。该高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料由重量比1:1的甲组分和乙组分组成；甲组分包含以下按重量百分比计的组分：聚醚多元醇61～67.2％，异氰酸酯16.8～23.0％，氨基硅烷2～5.0％，稀释剂3～5.0％，增塑剂A6～11.0％；乙组分包含以下按重量百分比计的组分：水8～12.0％，乳化剂0.3～0.5％，催化剂0.2～0.6％，增塑剂B62.3～70.5％，CO2吸收剂20.0～25.0％，消泡剂0.2～0.4％。本产品伸长率高、与潮湿混凝土的粘结强度大，能够有效适应混凝土的收缩变形，防止堵漏失效。

Description

高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于化学建筑材料领域，特别涉及一种高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料及其制备方法与应用。
背景技术
为防止混凝土结构的开裂或破坏,在不同结构连结处一般都设置变形缝,以吸收或缓冲结构因温差、沉降、震动等产生的应力,但由此带来的问题是变形缝渗漏水。目前用的堵漏材料，大多采用单组分水溶性聚氨酯、丙烯酸盐等柔性化学灌浆材料，这些浆材具有一定的吸水溶胀功能或与水反应而体积快速膨胀变形，达到止水堵漏的效果。但由于这些浆材固结后与潮湿混凝土的粘结强度比较低，伸长率较低，当地下水位发生变化时，便会因干缩粘结不牢固而出现堵漏失效，难以满足变形缝的堵水要求。
环氧树脂分子结构中含有独特的环氧基、羟基、醚键等活性基团和极性基团，因而其固化物与潮湿混凝土粘结强度高，被应用建筑工程中的堵漏之中，但其刚性较大，伸长率非常低，难以适应混凝土变形缝的变形要求。
因此，为了将混凝土变形缝渗漏的水快速堵住，且要使堵漏效果持久，研发一种能有效在水介质中快速固化，伸长率非常高、与混凝土粘结性能良好的聚氨酯堵漏材料成为了市场的迫切需要。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料。
本发明的另一目的在于提供上述高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料，该高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料由重量比1:1的甲组分和乙组分组成；
甲组分包含以下按重量百分比计的组分：
乙组分包含以下按重量百分比计的组分：
所述聚醚多元醇是分子量为4000～8000的聚醚多元醇二元醇，优选牌号为DDL-4000D、DDL-6000D或DDL-8000D的聚醚多元醇；
所述异氰酸酯是二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)；
所述氨基硅烷是苯胺甲基三乙氧基硅烷，优选牌号为ND-42或WD-42的氨基硅烷；
所述稀释剂是聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)；
所述增塑剂A是对苯二甲酸二辛酯(DOTP)或二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)；
所述水是洁净的自来水；
所述乳化剂是非离子型的脂肪族环氧乙烷缩合物，优选平平加-10、平平加-15或平平加-20；
所述催化剂是二月桂酸二丁基锡(DBTDL)与三乙烯二胺(DABCO)的混合物；
所述增塑剂B是对苯二甲酸二辛酯(DOTP)或二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)；
所述CO2吸收剂是超细水泥，优选牌号为MFC-GM6000或MFC-GM8000的超细水泥；
所述消泡剂是甲基烷基聚硅氧烷，优选牌号为BYK-085的消泡剂。
上述高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料的制备方法，包括以下操作步骤：
(1)甲组分的制备：在密闭反应器中内，加入聚醚多元醇，在温度为105～115℃，真空度为-0.086MPa的条件下脱水2h，降温至60℃，加入异氰酸酯，升温至70～80℃，反应2～3h，再加入氨基硅烷，继续反应1～2h，得到聚氨酯预聚体；加入稀释剂和增塑剂A，搅拌0.5～1h，降温至50℃以下，得到甲组分；其中，各原料的用量按重量百分比计为：聚醚多元醇61.0％～67.2％、异氰酸酯16.8％～23.0％、氨基硅烷2％～5％、稀释剂3％～5％、增塑剂A 6％～11％；
(2)乙组分的制备：在密闭反应器中内，先加入水、乳化剂和催化剂，混合均匀，加入增塑剂B，搅拌0.5～1h，再加入CO2吸收剂和消泡剂，搅拌均匀，用三辊研磨机研磨，得到乙组分；其中，各原料的用量按重量百分比计为：水8％～12％、乳化剂0.3％～0.5％、催化剂0.2％～0.6％、增塑剂B 62.3％～70.5％；CO2吸收剂20.0％～25.0％、消泡剂0.2％～0.4％；
(3)将甲组分和乙组分按照重量比1:1混合均匀，得到高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料。
上述高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料在地铁、高铁、公路隧道的变形量大的变形缝渗漏水的快速堵漏中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)采用超细水泥吸收聚氨酯与水反应的CO2，能够减少发泡，保证堵漏材料固化后的固结体致密性，伸长率能够大幅度地提高。
(2)采用苯胺甲基三乙氧基硅烷接到聚氨酯主链上，利用硅氧烷的特性，能够增加聚氨酯堵漏材料与潮湿混凝土的粘结力。
(3)采用聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)作为聚氨酯预聚体的稀释剂，除能够降低粘度外，当聚氨酯预聚体与水反应时，生产的胺与聚丙二醇二缩水甘油醚中的环氧官能团发生化学反应，增加聚氨酯堵漏材料与潮湿混凝土粘结强度。
(4)与当前常用于变形缝堵漏的单组份水溶性聚氨酯、丙烯酸盐等化学灌浆材料相比，本产品的伸长率高、与潮湿混凝土的粘结强度大，能够有效适应混凝土的收缩变形，防止堵漏失效。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明实施例中浆液的粘度、密度按照《聚氨酯灌浆材料》(JC/T2041-2010)进行测定。水中初始凝胶时间、水下粘结强度按照《环氧树脂堵漏材料》(Q/HGXT 7-2011)进行测定。拉伸强度、断裂伸长率按照《聚氨酯防水涂料》(GB/T 19250-2013)进行测定。
实施例1
(1)甲组分的制备
在密闭反应器中内，加入DDL-4000D聚醚多元醇305.0g，在温度为105℃，真空度为-0.086MPa的条件下脱水2h，降温至60℃，加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)115.0g，升温至80℃，反应2h，再加入苯胺甲基三乙氧基硅烷(ND-42)25.0g，继续反应2h，得到聚氨酯预聚体；再加入稀释剂聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)25.0g、增塑剂对苯二甲酸二辛酯(DOTP)30.0g，搅拌1h，降温至50℃以下，得到500.0g甲组分。
(2)乙组分的制备
在密闭反应器中内，先加入水120.0g，平平加-10 3.0g，催化剂2.0g(其中二月桂酸二丁基锡(DBTDL)1.0g，三乙烯二胺(DABCO)1.0g)，混合均匀，加入对苯二甲酸二辛酯(DOTP)623.0g，搅拌0.5h，再加入MFC-GM6000超细水泥250.0g，消泡剂BYK-085 2g搅拌均匀，用三辊研磨机研磨一遍，得到1000.0g乙组分。
(3)将甲组分和乙组分按照重量比1:1混合均匀，得到高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料。在标准状态下，测试浆液的粘度、密度、水中初始凝胶时间。然后固化7天，测试抗拉强度、伸长率及水下粘结强度。性能指标见表1。
实施例2
(1)甲组分的制备
在密闭反应器中内，先加入DDL-6000D聚醚多元醇323.0g，在温度为115℃，真空度为-0.086MPa的条件下脱水2h，降温至60℃，加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)97.0g，升温至70℃，反应3h，再加入苯胺甲基三乙氧基硅烷(ND-42)17.5g，继续反应1h，得到聚氨酯预聚体；加入稀释剂聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)20.0g、增塑剂对苯二甲酸二辛酯(DOTP)42.5g，搅拌0.5h，降温至50℃以下，得到500.0g甲组分。
(2)乙组分的制备
在密闭反应器中内，先加入水100.0g，平平加-15 4.0g，催化剂4.0g(其中二月桂酸二丁基锡(DBTDL)2.0g，三乙烯二胺(DABCO)2.0g)，混合均匀，加入增塑剂对苯二甲酸二辛酯(DOTP)664.0g，搅拌1h，再加入MFC-GM6000超细水泥填料225.0g，消泡剂BYK-085 3g搅拌均匀，用三辊研磨机研磨一遍，得到1000.0g乙组分。
(3)将甲组分和乙组分按照重量比1:1混合均匀，得到高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料。在标准状态下，测试浆液的粘度、密度、水中初始凝胶时间。然后固化7天，测试抗拉强度、伸长率及水下粘结强度。性能指标见表1。
实施例3
(1)甲组分的制备
在密闭反应器中内，加入DDL-8000D聚醚多元醇336.0g，在温度为110℃，真空度为-0.086MPa的条件下脱水2h，降温至60℃，加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)84.0g，升温至75℃，反应2.5h，再加入苯胺甲基三乙氧基硅烷(ND-42)10.0g，继续反应1h，得到聚氨酯预聚体；加入稀释剂聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)15.0g、增塑剂对苯二甲酸二辛酯(DOTP)55.0g，搅拌0.8h，降温至50℃以下，得到500.0g甲组分。
(2)乙组分的制备
在密闭反应器中内，先加入水80.0g，平平加-20 5.0g，催化剂6.0g(其中二月桂酸二丁基锡(DBTDL)3.0g，三乙烯二胺(DABCO)3.0g)，混合均匀，加入增塑剂对苯二甲酸二辛酯(DOTP)705.0g,搅拌1h，再加入MFC-GM6000超细水泥填料200.0g，消泡剂BYK-085 4.0g搅拌均匀，用三辊研磨机研磨一遍，得到1000.0g乙组分。
(3)将甲组分和乙组分按照重量比1:1混合均匀，得到高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料。在标准状态下，测试浆液的粘度、密度、水中初始凝胶时间。然后固化7天，测试抗拉强度、伸长率及与水下粘结强度。性能指标见表1。
实施例4
(1)甲组分的制备
在密闭反应器中内，先加入DDL-4000D聚醚多元醇305.0g，在温度为112℃，真空度为-0.086MPa的条件下脱水2h，降温至60℃，加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)115.0g，升温至72℃，反应2h，再加入苯胺甲基三乙氧基硅烷(WD-42)25.0g，继续反应2h，得到聚氨酯预聚体，加入稀释剂聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)25.0g、增塑剂二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)30.0g，搅拌1h，降温至50℃以下，得到500.0g甲组分。
(2)乙组分的制备
在密闭反应器中内，先加入水120.0g，平平加-10 3.0g，催化剂2.0g(其中二月桂酸二丁基锡(DBTDL)1.0g，三乙烯二胺(DABCO)1.0g)，混合均匀，加入增塑剂二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)623.0g,搅拌0.5h，再加入MFC-GM8000超细水泥250.0g，消泡剂BYK-085 2g搅拌均匀，用三辊研磨机研磨一遍，得到1000.0g乙组分。
(3)将甲组分和乙组分按照重量比1:1混合均匀，得到高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料。在标准状态下，测试浆液的粘度、密度、水中初始凝胶时间。然后固化7天，测试抗拉强度、伸长率及水下粘结强度。性能指标见表1。
实施例5
(1)甲组分的制备
在密闭反应器中内，先加入DDL-6000D聚醚多元醇323.0g，在温度为105℃，真空度为-0.086MPa的条件下脱水2h，降温至60℃，加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)97.0g，升温至78℃，反应3h，再加入苯胺甲基三乙氧基硅烷(WD-42)17.5g，继续反应1.5h，得到聚氨酯预聚体；加入稀释剂聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)20.0g、增塑剂二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)42.5g，搅拌0.5h，降温至50℃以下，得到500.0g甲组分。
(2)乙组分的制备
在密闭反应器中内，先加入水100.0g，平平加-15 4.0g，催化剂4.0g(其中二月桂酸二丁基锡(DBTDL)2.0g，三乙烯二胺(DABCO)2.0g)，混合均匀，加入增塑剂二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)664.0g，搅拌1h，再加入MFC-GM8000超细水泥225.0g，消泡剂BYK-085 3g搅拌均匀，用三辊研磨机研磨一遍，得到1000.0g乙组分。
(3)将甲组分和乙组分按照重量比1:1混合均匀，得到高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料。在标准状态下，测试浆液的粘度、密度、水中初始凝胶时间。然后固化7天，测试抗拉强度、伸长率及与水下粘结强度。性能指标见表1。
实施例6
(1)甲组分的制备
在密闭反应器中内，先加入DDL-8000D聚醚多元醇336.0g，在温度为115℃，真空度为-0.086MPa的条件下脱水2h，降温至60℃，加入二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)84.0g，升温至70℃，反应3h，再加入苯胺甲基三乙氧基硅烷(WD-42)10.0g，继续反应2h，得到聚氨酯预聚体；加入稀释剂聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)15.0g、增塑剂二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)55.0g，搅拌0.6h，降温至50℃以下，得到500.0g甲组分。
(2)乙组分的制备
在密闭反应器中内，先加入水80.0g，平平加-20 5.0g，催化剂6.0g(其中二月桂酸二丁基锡(DBTDL)3.0g，三乙烯二胺(DABCO)3.0g)，混合均匀，加入增塑剂二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)705.0g，搅拌0.5h，再加入MFC-GM8000超细水泥200.0g，消泡剂BYK-085 4g搅拌均匀，用三辊研磨机研磨一遍，得到1000.0g乙组分。
(3)将甲组分和乙组分按照重量比1:1混合均匀，得到高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料。在标准状态下，测试浆液的粘度、密度、水中初始凝胶时间。然后固化7天，测试抗拉强度、伸长率及水下粘结强度。性能指标见表1。
表1高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料性能
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
粘度，mP·s 523 610 623 550 665 702
密度，g/cm3 1.10 1.08 1.05 1.10 1.08 1.06
水中初始凝胶时间，h 1.5 1.7 1.8 1.4 1.8 1.9
拉伸强度，MPa 2.0 1.8 1.5 1.9 1.75 1.3
伸长率，％ 513 689 810 510 695 805
水下粘结强度，MPa 1.8 1.5 1.2 1.7 1.3 1.0
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料，其特征在于：该高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料由重量比1:1的甲组分和乙组分组成；
甲组分包含以下按重量百分比计的组分：
乙组分包含以下按重量百分比计的组分：
2.根据权利要求1所述的一种高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料，其特征在于：
所述聚醚多元醇是分子量为4000～8000的聚醚多元醇二元醇；
所述异氰酸酯是二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述氨基硅烷是苯胺甲基三乙氧基硅烷；
所述稀释剂是聚丙二醇二缩水甘油醚；
所述增塑剂A是对苯二甲酸二辛酯或二甘醇二苯甲酸酯；
所述水是洁净的自来水；
所述乳化剂是非离子型的脂肪族环氧乙烷缩合物；
所述催化剂是二月桂酸二丁基锡与三乙烯二胺的混合物；
所述增塑剂B是对苯二甲酸二辛酯或二甘醇二苯甲酸酯；
所述CO2吸收剂是超细水泥；
所述消泡剂是甲基烷基聚硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的一种高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料，其特征在于：
所述聚醚多元醇是牌号为DDL-4000D、DDL-6000D或DDL-8000D的聚醚多元醇；
所述氨基硅烷是牌号为ND-42或WD-42的氨基硅烷；
所述乳化剂是平平加-10、平平加-15或平平加-20；
所述CO2吸收剂是牌号为MFC-GM6000或MFC-GM8000的超细水泥；
所述消泡剂是牌号为BYK-085的消泡剂。
4.根据权利要求1所述的一种高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：
(1)甲组分的制备：在密闭反应器中内，加入聚醚多元醇，在温度为105～115℃，真空度为-0.086MPa的条件下脱水2h，降温至60℃，加入异氰酸酯，升温至70～80℃，反应2～3h，再加入氨基硅烷，继续反应1～2h，得到聚氨酯预聚体；加入稀释剂和增塑剂A，搅拌0.5～1h，降温至50℃以下，得到甲组分；其中，各原料的用量按重量百分比计为：聚醚多元醇61.0％～67.2％、异氰酸酯16.8％～23.0％、氨基硅烷2％～5％、稀释剂3％～5％、增塑剂A 6％～11％；
(2)乙组分的制备：在密闭反应器中内，先加入水、乳化剂和催化剂，混合均匀，加入增塑剂B，搅拌0.5～1h，再加入CO2吸收剂和消泡剂，搅拌均匀，用三辊研磨机研磨，得到乙组分；其中，各原料的用量按重量百分比计为：水8％～12％、乳化剂0.3％～0.5％、催化剂0.2％～0.6％、增塑剂B 62.3％～70.5％；CO2吸收剂20.0％～25.0％、消泡剂0.2％～0.4％；
(3)将甲组分和乙组分按照重量比1:1混合均匀，得到高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料。
5.根据权利要求1所述的一种高弹性无溶剂聚氨酯堵漏材料在地铁、高铁、公路隧道的变形量大的变形缝渗漏水的快速堵漏中的应用。
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