水性聚氨酯‑环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种水性聚氨酯‑环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料及其制备方法与应用，由重量比为(0.5～0.7):0.01:1的甲组分、乙组分和超细水泥组成，是通过分子结构设计，采用水性聚氨酯改性环氧树脂，将聚氨酯结构引入到环氧树脂分子链中，形成水性聚氨酯‑环氧互穿网络结构，改善了环氧树脂的柔韧性和耐冲击性，保持了环氧灌浆材料优良的粘结性能，并且制备得到的灌浆材料不含任何挥发性溶剂，增加了灌浆材料的环保性。

Waterborne polyurethane epoxy interpenetrating network composite superfine cement grouting material and preparation method and application thereof

The invention discloses a preparation method of waterborne polyurethane epoxy interpenetrating network and application of superfine cement composite grouting material and its preparation, by weight ratio (0.5 ~ 0.7): 0.01:1 group A, group B and superfine cement composition, through molecular structure design, the use of water-based polyurethane modified epoxy resin, polyurethane structure into the epoxy resin molecular chain, the formation of waterborne polyurethane epoxy interpenetrating network structure, improve the epoxy resin flexibility and impact resistance, maintain excellent bonding performance of epoxy resin grouting material, and grouting material prepared without any volatile solvents, increase environmental grouting material.

【技术实现步骤摘要】
水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及建筑材料领域，特别涉及一种水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料及其制备方法与应用。
技术介绍
我国城市轨道交通保持快速发展势头，但高铁隧道、地铁车站、地铁区间隧道结构变形缝渗漏水、施工缝渗漏水、结构混凝土渗水、混凝土上开裂是轨道交通建设和运营中常遇到的问题，治理这种病害最有效的方法是灌浆法。目前采用的灌注材料主要包括聚氨酯、环氧树脂、水泥基类灌浆材料，但是聚氨酯灌浆材料的耐久性差，溶剂型环氧树脂的毒性较大，无溶剂环氧树脂的脆性较大，水性环氧树脂的抗压强度和粘结强度低，水泥基类灌浆材料的渗透性差，易出现沉降、泌水、与旧混凝土的相容性差等现象，这些均会导致堵漏效果达不到要求，影响列车的运营。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种可灌性好、粘结能力强、绿色环保的水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料。本专利技术的另一目的在于提供一种上述水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料，由重量比为(0.5～0.7):0.01:1的甲组分、乙组分和超细水泥组成：(1)甲组分包括以下按重量百分比计的组分：(2)乙组分包含以下按重量百分比计的组分：固化剂55.0％～60.0％稀释剂30.0％～35.0％促进剂5.0％～10.0％。甲组分中，所述聚醚多元醇是分子量为1000的聚醚二元醇(GE-210)；所述异氰酸酯是2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)；所述亲水型扩链剂是二羟基甲基丙酸(DMPA)；所述环氧树脂是双酚A型环氧树脂(E-51)；所述水是去离子水。乙组分中，所述固化剂是二乙烯三胺和聚醚胺(T403)的复合固化剂，二乙烯三胺和聚醚胺的质量比为6:4～7:3；所述稀释剂是丙酮；所述促进剂是2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)。所述超细水泥是市售超细水泥，优选牌号为MFC-GM6000或MFC-GM8000的超细水泥。上述水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料的制备方法，包括下述步骤：(1)甲组分的制备：在密闭反应器内，加入聚醚二元醇(GE-210)，在温度为105～115℃、真空度为-0.080～-0.086MPa的条件下脱水2～3h；然后降温至50～55℃，加入2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)；再升温至80～85℃，加入催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)反应3～4h；然后在75～80℃，加入二羟基甲基丙酸，反应3～4h，逐步加成聚合得到亲水的聚氨酯预聚体；再降温至70～75℃，加入未开环的双酚A型环氧树脂E-51，反应4～5h，得到聚氨酯-环氧树脂互穿网络聚合物；继续降温至50～55℃，加入开环剂二乙醇胺，搅拌反应8～9h；再继续降温到30～40℃，加入三乙胺中和反应30～45min，在高速搅拌下加入去离子水，剪切分散45～60min后得到甲组分；(2)乙组分的制备：固化剂、稀释剂丙酮和促进剂DMP-30按照比例混合搅拌均匀得到乙组分；(3)将甲组分、乙组分和超细水泥按照重量比(0.5～0.7):0.01:1混合均匀，得到水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料。步骤1中，各原料的配比为：2,6-甲苯二异氰酸酯与聚醚二元醇的摩尔比为(2.8～3.2):1，二羟基甲基丙酸占聚氨酯预聚体质量的5％～6％，催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)占聚氨酯预聚体质量的0.07％～0.22％；未开环的双酚A型环氧树脂E-51占聚氨酯预聚体质量的24％～28％；开环剂二乙醇胺的物质的量与双酚A型环氧树脂E-51的物质的量相同，三乙胺的物质的量与二羟基甲基丙酸DMPA的物质的量相同，去离子水的用量为聚氨酯-环氧树脂互穿网络聚合物总质量的2～3倍。步骤2中，各原料的用量按重量百分比计为：固化剂55.0％～60.0％，稀释剂30.0％～35.0％，促进剂5.0％～10.0％。上述水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料的应用，可以用于城市地铁施工缝、变形缝、隧道结构裂缝及无砟轨道床冒浆、防渗堵漏、开裂、离缝等的修补加固、防渗处理。本专利技术与现有技术相比具有如下优点和效果：(1)物理力学性能优良，通过分子结构设计，采用水性聚氨酯改性环氧树脂，将聚氨酯结构引入到环氧树脂分子链中，形成水性聚氨酯-环氧互穿网络结构，改善了环氧树脂的柔韧性和耐冲击性，保持了环氧灌浆材料优良的粘结性能，并且制备得到的灌浆材料不含任何挥发性溶剂，增加了灌浆材料的环保性。(2)存储稳定性及耐水性佳，利用聚氨酯上的亲水基团与环氧树脂开环反应引入羟基进行亲水改性，既制备得到稳定性良好的水分散体，增加了灌浆材料的存储稳定性，又使灌浆材料有较好的耐水性，体现了两者的协同效应。(3)渗透性好，耐久性好，性价比高，采用超细水泥作为灌浆材料的骨架，使水性聚氨酯-环氧互穿网络水分散乳液在固化过程中形成三维网络结构，填料分散均匀，固结体密实，极大的提高了固结体的抗压强度和耐久性，保持了化学灌浆材料渗透性强、粘结力大、变形性好、密封性强的特点。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。本专利技术实施例中主要技术参数测定分别依据混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料行业标准(JC/T1041-2007)、聚氨酯灌浆材料行业标准(JC/T2041-2010)和水泥基灌浆材料应用技术规范国家标准(GB/T50448-2015)实施例1(1)甲组分的制备在密闭反应器内，加入聚醚二元醇(GE-210)90.0g，在温度为105℃，真空度为-0.080MPa的条件下脱水2h，降温至50℃，加入2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)43.9g，升温至85℃，加入催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL)0.1g，反应3h，然后在80℃，加入二羟基甲基丙酸6.7g，反应3h，逐步加成聚合得到亲水的聚氨酯预聚体，降温至75℃，加入未开环的环氧树脂(E-51)32.1g，反应4h，得到聚氨酯-环氧树脂互穿网络聚合物；继续降温至50℃，加入开环剂二乙醇胺8.6g，搅拌反应8h。之后继续降温到30℃，加入三乙胺5.1g中和反应30min，在高速搅拌下加入适量去离子水345.4g，剪切分散45min后得到520.0g甲组分。(2)乙组分的制备分别加入二乙烯三胺84.0g、T403聚醚胺36.0g、稀释剂丙酮60.0g和(DMP-30)20.0g促进剂，混合搅拌均匀得到200.0g乙组分。(3)将甲组分、乙组分和超细水泥按照重量比0.5:0.01:1混合搅拌均匀，得到水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料。在标准状态下，测试浆液的粘度、密度、可操作时间，及将材料均匀倒入模具中成型，检测材料的物理性能，相关性能指标见表1。实施例2(1)甲组分的制备在密闭反应器内，加入聚醚二元醇(GE-210)90.0g，在温度为110℃，真空度为-0.083MPa的条件下脱水2.5h，降温至52℃，加入2,6-甲苯二异氰酸酯(TDI)47.0g，升温至80℃，加入催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性聚氨酯‑环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料，其特征在于：由重量比为(0.5～0.7):0.01:1的甲组分、乙组分和超细水泥组成：(1)甲组分包括以下按重量百分比计的组分：

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料，其特征在于：由重量比为(0.5～0.7):0.01:1的甲组分、乙组分和超细水泥组成：(1)甲组分包括以下按重量百分比计的组分：(2)乙组分包含以下按重量百分比计的组分：固化剂55.0％～60.0％稀释剂30.0％～35.0％促进剂5.0％～10.0％。2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料，其特征在于：甲组分中，所述聚醚多元醇是分子量为1000的聚醚二元醇；所述异氰酸酯是2,6-甲苯二异氰酸酯；所述亲水型扩链剂是二羟基甲基丙酸；所述环氧树脂是双酚A型环氧树脂。3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料，其特征在于：乙组分中，所述固化剂是二乙烯三胺和聚醚胺的复合固化剂；所述稀释剂是丙酮；所述促进剂是2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚。4.根据权利要求3所述的水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料，其特征在于：所述固化剂中，二乙烯三胺和聚醚胺的质量比为6:4～7:3。5.一种权利要求1～4中任一项所述的水性聚氨酯-环氧互穿网络超细水泥复合灌浆材料的制备方法，其特征在于包括下述步骤：(1)甲组分的制备：在密闭反应器内，加入聚醚二元醇，在温度为105～115℃、真空度为-0.080～-0.086MPa的条件下脱水2～3h；然后降温至50～55℃，加入2,6-甲苯二异氰酸酯；再升温至80～85℃，加入催化剂二月桂酸二丁基锡反应3～4h；然后在75～80℃，加入二羟基甲基丙酸，反应3～4h，逐步加成聚合得到亲水的聚氨酯预聚体；再降温至70～75℃，加入未开环的双酚A型环氧树脂，反...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨元龙，陈绪港，曾娟娟，张文超，于方，吴龙梅，
申请(专利权)人：中科院广州化灌工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44