[發明專利]聚氨酯遇水膨脹彈性體密封制品材料及制備方法

有效

• 申請號: 200910021607.7
• 申請日: 2009-03-19
• 公開（公告）號: CN101565602A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 鄭健敏;楊紅都
• 申請（專利權）人: 西北橡膠塑料研究設計院
• 主分類號: C09K3/10
• 分類號: C09K3/10;C08G18/76;C08G18/48;B29C39/02
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一、技術領域

本發明涉及一種聚氨酯遇水膨脹彈性體密封制品材料的制備方法。具體而 言，是彈性體遇水膨脹的防水的密封材料和制品及其制備方法，主要應用是地 下工程遇水膨脹彈性體的防水密封，尤為突出的應用案例是盾構法隧道施工中 的盾構管片的遇水膨脹彈性體材料的防水密封。

二、背景技術

遇水膨脹彈性體是既有一般橡膠的回彈性能同時具有與水接觸后吸水體 積膨脹特性的彈性體材料。遇水膨脹彈性體按其吸水組成的結構分為兩類：第 一類是填充物吸水型，是由吸水性樹脂或吸水性聚氨酯預聚體添加于載體橡 膠，通過共混、硫化制得；第二類是主體材料結構吸水型。本發明是其中的第 二類，是由聚氨酯結構的吸水性多元醇與異氰酸酯及擴鏈劑經聚合反應制得。

現有技術在工程防水應用的材料是第一類是填充物吸水型，即 GB18173.3-2002(高分子防水材料第3部分遇水膨脹橡膠)規范材料。這類材料 因其結構特性容易存在以下問題：1、吸水材料填充型遇水膨脹彈性體，吸水 材料在載體橡膠中靠物理力或少量的化學交聯固定，因此吸水膨脹后容易從橡 膠的彈性體網絡中流失。長期或反復浸水后有可能會有持續性的質量損失后膨 脹倍率下降。2、吸水材料填充型的遇水膨脹彈性體為滿足膨脹性的要求，其 載體橡膠的交聯密度一般很低。作為載體的普通橡膠(包括氯丁橡膠、天然橡 膠)的交聯密度越低，材料在長期壓縮后的永久變形和應力松馳就越大。作為 靜態壓縮密封使用的彈性體產品，壓縮永久變形和應力松弛是導致密封失效的 主要原因。3、由于載體橡膠自身特性，其交聯密度隨儲存或使用時間增加而 提高，其硬度、回彈性、膨脹倍率有可能隨之變化。因此在對此種吸水材料進 行規范的標準GB18173.3的要求在不足64h的浸水時間中除硬度外的主要指標 要求下降30％以上(23℃，靜水浸泡16h后干燥，往復4個周期；吸水倍率要 求從≥400％降為≥300％、拉伸強度由≥3MPa降為≥2Mpa、扯斷伸長率從≥400％ 降為≥250％)。

三、發明內容

本發明的目的是提供一種反復吸水性后的吸水性能變化小、物理性能穩 定，且作為密封制品應用具有較低的壓縮應力松弛和壓縮永久變形的聚氨酯遇 水膨脹彈性體密封制品材料的制備方法。

本發明的目的是這樣來實現的：它是由以下(A)、(B)、(C)三種成分，由 兩個步驟的聚合反應而形成；其中：

(A)親水性聚醚型聚合物多元醇，是由環氧丙烷、環氧乙烷、四氫呋喃、 丙三醇、三羥甲基丙烷中一種以上成分聚合形成的聚合物多元醇；

(B)多異氰酸酯，包含二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、甲苯二異氰酸酯 (TDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、對苯二異氰酸酯(PPDI)單獨或2種以 上混合使用；

(C)低分子的多元醇、氨擴鏈交聯劑，指分子量小于1000的脂肪族和芳 香族二元或三元醇類和氨類聚氨酯擴鏈交聯劑；

所述的兩個步驟的聚合反應分別為：

(1)：(A)與(B)的異氰酸酯封端反應；

(2)：(A)(B)異氰酸酯封端反應的產物與(C)的擴鏈交聯反應。

其中：異氰酸酯封端反應中(B)與(A)的摩爾比為1.3～2.8；擴鏈交 聯反應中(A)(B)異氰酸酯封端反應的產物與(C)的摩爾比為0.75～1.05。

聚氨酯遇水膨脹彈性體材料的制備方法，上述兩個步驟的反應為液體聚合的 反應過程，制品生產為彈性體澆注成型工藝。