[發(fā)明專利]一種低粘度高閃點水性聚氨酯堵水材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210395875.7
• 申請日: 2012-10-18
• 公開（公告）號: CN102876005A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁運生;劉志;劉玉亭;孫曉紅;朱錦
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08G18/76;C08G18/66;C08G18/48;C08G18/10
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種聚氨酯材料及其制備方法，具體地說是一種低粘度高閃點水性聚氨酯堵水材料及其制備方法。

二、背景技術(shù)

目前，礦山巷道、豎井、隧道、海底隧道、地鐵等地下工程開挖時常采用聚氨酯注漿防滲帷幕控制涌水或防滲堵漏。壩體壩基的防滲，基坑周邊滲水和基底涌水涌砂也可以采用聚氨酯注漿法處理。常用的堵漏材料種類有水玻璃、丙烯酰胺類、甲基丙烯酸酯/丙烯酸鹽類、改性環(huán)氧樹脂、糠酮樹脂、木質(zhì)素等。

聚氨酯化學(xué)堵水材料是繼丙烯酰胺與環(huán)氧樹脂類漿材之后研究出的一種新的防滲堵漏固結(jié)材料，聚氨酯灌漿材料活性大，防滲堵漏能力強，可帶水施工，可滿足不同要求，是使用范圍廣、性能很好的一種堵水材料。聚氨酯堵水材料是由聚氨酯樹脂與一些添加劑所組成的化學(xué)堵水材料，遇水以后能立即與水發(fā)生擴鏈、支化及交聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生CO₂氣體，造成體積膨脹并最終生成一種不溶于水的，有一定強度的無毒凝膠狀固結(jié)體。聚氨酯堵水材料可以憑借其膨脹性、滲透性和密封性優(yōu)良的特點實現(xiàn)冒落孔洞的迅速填充，阻止冒落的進一步惡化；可實現(xiàn)動水的迅速堵漏，與細小巖縫的填充，阻止透水事故的發(fā)生。

為了降低聚氨酯的粘度，提高可灌性，常用的聚氨酯注漿材料中含有大量的有機溶劑，如丙酮、二甲苯、甲苯、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯等，這些溶劑在使用過程中不但對環(huán)境污染嚴重，對施工人員的健康不利，且對在煤礦井下安全生產(chǎn)威脅嚴重，溶劑揮發(fā)至空氣中，易發(fā)生燃燒爆炸事故。近些年國內(nèi)同行對聚氨酯堵水材料研究力度日益加大，但多數(shù)限于基礎(chǔ)研究，對材料包水性、固化時間的研究較多，對施工過程中的各種問題考慮不周。如：（1）不使用有機溶劑的前提下，降低漿液粘度；（2）使用有機溶劑后如何提高材料的閃點；（3）在煤礦井下使用時，如何控制反應(yīng)過程中的放熱量；（4）根據(jù)不同的環(huán)境，如何確定不同的施工方案等。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種低粘度高閃點水性聚氨酯堵水材料及其制備方法，所要解決的技術(shù)問題是通過分子設(shè)計與配方工藝優(yōu)化使聚氨酯堵水材料具有高包水性、高閃點、低粘度、高安全性、不燃、環(huán)保等特點，克服傳統(tǒng)水性聚氨酯堵水材料使用大量有毒易揮發(fā)有機溶劑的弊端。

本發(fā)明低粘度高閃點水性聚氨酯堵水材料，其特征在于其原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為：

親水聚醚多元醇80-120份，異氰酸酯20-30份，催化劑0.05-0.5份，惰性稀釋劑25-35份，交聯(lián)劑0-2.5份。

所述親水聚醚多元醇的官能度為2或3，EO/PO值為90/10~80/20，分子量為3000-8000。

所述異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯和/或二苯基甲烷-4，4′-二異氰酸酯。

所述催化劑為選自二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、三乙胺、N-甲基嗎啡啉、N-乙基嗎啡啉中的一種或幾種。

所述惰性稀釋劑為烷基膦酸酯和/或鹵代烷基磷酸酯。

其中所述烷基膦酸酯優(yōu)選甲基膦酸二甲酯（DMMP），所述鹵代烷基磷酸酯優(yōu)選磷酸三（β-氯乙基)酯（TCEP）。

所述交聯(lián)劑為1,4-丁二醇、間甲苯二胺、80/20甲苯二胺、三乙醇胺中的一種或幾種；所述80/20甲苯二胺是指由2,4-甲苯二胺和2,6-甲苯二胺按質(zhì)量比4:1構(gòu)成的混合物。

本發(fā)明低粘度高閃點水性聚氨酯堵水材料的制備方法，其特征在于按以下步驟操作：

a、將親水聚醚多元醇加入反應(yīng)釜中，在真空度-0.08MPa~-0.09MPa、115-125℃下脫水2-4小時，脫水結(jié)束后降溫至30-60℃，向反應(yīng)釜中加入異氰酸酯和催化劑，在氮氣保護下于60-80℃攪拌反應(yīng)4-6小時，然后加入惰性稀釋劑，攪拌均勻后得到聚氨酯預(yù)聚體溶液，即為組份A；步驟a脫水過程中每隔0.5小時進行一次N₂帶水操作。

b、將交聯(lián)劑溶于與組份A等質(zhì)量的水中，得到組份B；

c、將組份A和組份B按照1：0-1的體積比混合注漿。

普通少量漏水時組份A和組份B按1:1的體積比混合注漿即可；當(dāng)淋水、漏水現(xiàn)象過大時，為防止?jié){料因粘度過低而隨流水大量淋出造成不必要的浪費，可以單獨注入組份A，待滲水漏水點滲漏水現(xiàn)象消失后，停止注漿。

本發(fā)明具有以下特點：

1、高安全性。本發(fā)明材料不使用可揮發(fā)性有機溶劑，閃點高，大于140℃，使用過程中放熱量低，小于50℃，且形成的凝膠體具有不燃性，特別適合于煤礦井下淋水漏水的處理。