用于水工建筑物混凝土防护防渗的聚脲基弹性体材料制造技术

本发明专利技术提供一种用于水工建筑物混凝土防护防渗的聚脲基弹性体材料及其制备方法。该聚脲基弹性体材料由聚脲基A组分和聚脲基B组分反应生成，其中，聚脲基A组分和聚脲基B组分的体积比为1:1。该聚脲基弹性体材料与混凝土表面的结合力强，弹性好，抗冲耐磨，耐化学腐蚀，能够适应潮湿、低温的施工环境及长期水泡，高速水流冲刷的使用环境，涂覆于水工建筑物(包括：大坝、输水隧洞、箱涵、渠道、管道)混凝土表面，具有不变软、不脱落、耐腐蚀、抗冲耐磨、抗冻融、绿色环保等特点。

Polyurea based elastomer material for concrete protection and seepage prevention of hydraulic structures

The invention provides a polyurea based elastomer material for concrete protection and seepage prevention of hydraulic structures and a preparation method thereof. The polyurea elastomer material was formed by the reaction of polyurea A component and polyurea B component, and the volume ratio of polyurea A component and polyurea B component was 1:1. The polyurea elastomer material has strong binding force with concrete surface, good elasticity, abrasion resistance and chemical corrosion resistance. It can adapt to wet and low temperature construction environment and long term water blister, the use environment of high speed water scour, and coating on the concrete table of hydraulic structures (including: dam, water tunnel, culvert culvert, channel and pipeline) The surface has the characteristics of invariable soft, non falling off, corrosion resistance, abrasion resistance, freeze thaw resistance and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
用于水工建筑物混凝土防护防渗的聚脲基弹性体材料
本专利技术属于水利工程领域，涉及一种用于水工建筑物(包括：大坝、渠道、管道、隧洞、箱涵等)混凝土防护防渗的体系所用的防渗材料，具体涉及一种适应潮湿、低温、耐长期水浸、耐化学腐蚀和抗冲耐磨的聚脲基弹性体材料。
技术介绍
水利工程建筑物包括大坝、输水隧洞、渡槽、渠道、管道等，其主体是由混凝土材料构成，混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。但是，人们在对混凝土建筑物耐久性的研究中发现：施工缝面和结构缝面及混凝土表面裂缝等缺陷成为渗水的主要通道，是影响水工建筑物耐久性的关键因素。这些部位在温度应力和环境等因素的影响下，往往成为抗裂、抗滑和抗渗、抗冻害、抗化学腐蚀的薄弱环节，对整个结构的稳定、安全等至关重要。传统水工建筑物的防渗结构大多是采用水泥砂浆或者抗渗性好的混凝土、预制防渗结构等，这种结构耐腐蚀性和抗裂性能都有限，特别是由于施工质量和运行维护等原因可能会产生裂缝，将会不同程度地破坏其防渗功能。因此混凝土构筑物防渗问题是一个非常突出而又亟待解决的问题。另外，含沙高速水流对水工建筑物过流面混凝土的冲磨破坏是水电工程建设和运行中的疑难问题。高速含沙水流对水工混凝土建筑物过流面形成强大的冲刷磨损、空蚀作用，是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞(槽)、泄水闸等常见的病害，因此历来备受重视。80年代中期，化学家DudleyJ.PrimeauxⅡ率先研发成功喷涂聚脲弹性体(SPUA)技术，并于1989年首次发表研究论文。1991年该技术在北美地区投入商业应用。我国1997年引进了GUSMER公司的设备及材料技术。然而我国国内聚脲现状参差不齐，随着在非水利水电领域应用的聚脲材料配比进入水利领域，实践证明出现了大量问题。由于在非水利水电领域中，比如将聚脲涂层涂覆于体育场馆、民用建筑上，其接触水的冲刷的时间很短暂，使用上没有显示出太大问题。但是，在水利水电领域中将聚脲涂覆于混凝土水工建筑物(包括大坝、箱涵、渠道、管道、隧洞)的防护涂层要经受长期水泡、水流冲刷等，造成聚脲涂层变软、弹性降低、脱落。如图9A至9D所示为传统聚脲弹性体在现有水利工程中被破坏的情况，造成聚脲涂层无法实现对混凝土水工建筑物的防渗、抗冲耐磨、防化学腐蚀的保护作用。经分析，原因是聚脲涂层中NCO含量低，涂层致密度差，与混凝土粘结程度低，同时，供应商为了降低成本在其中使用溶剂更加降低了NCO含量，造成聚脲涂层实际为聚氨酯涂层，完全达不到水利水电工程中水工建筑的涂覆要求。因此，急需对用于水利水电领域聚脲材料进行研究，提出适应于水利工程潮湿、低温的施工环境及耐长期水浸、抗冲耐磨、防化学腐蚀等使用环境要求的新型聚脲材料。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种用于水工建筑物混凝土防护防渗的聚脲基弹性体材料，该聚脲基弹性体材料与水工建筑物(包括大坝、箱涵、渠道、管道、隧洞)的结合力强，弹性好，抗冲耐磨，耐腐蚀，能够适应潮湿、低温的施工环境及水工建筑物长期水泡，高速水流冲刷的使用环境，不变软，不脱落，安全、环保。本专利技术的另一目的在于提供一种上述聚脲基弹性体材料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术的目的在于提供一种用于水工建筑物防渗的聚脲基弹性体材料，由聚脲基A组分和聚脲基B组分反应生成，其中，聚脲基A组分和聚脲基B组分的体积比为1:1；聚脲基A组分NCO含量为16～25％之间，构成为：异氰酸酯100～150份、四氢呋喃聚醚15～40份、环氧丙烷聚醚40～80份、超水浸润剂3～10份；聚脲基B组分为：端氨基聚醚55～95份、胺扩链剂28～45份、消泡剂0.4份、流平剂0.3份、抗水解剂0.2份、着色剂5份、抗氧剂0.1份、界面剂0.2份、紫外线吸收剂0.2份、液体松香甘油酯胶黏剂0.3份、端氨基聚丁二烯5～15份。其中，超水浸润剂为多巴胺和二羟甲基丙酸按照重量比1:1的反应合成，型号定为SKJ-DA。其余成分均为市售商品，如异氰酸酯MDI100和MDI50，四氢呋喃聚醚PTMG1000或PTMG2000，环氧丙烷聚醚PPG1000或PPG2000，端氨基聚醚D2000和/或T5000，胺扩链剂E100和/或6200，消泡剂BYK530，消泡剂BYK530，流平剂BYK525，抗水解剂M200，着色剂为色浆，抗氧剂1010，界面剂KH550，紫外线吸收剂UV327，端氨基聚丁二烯SKJ-ATB。异氰酸酯MDI100、MDI50混合使用时按照1:1-1:0的比例混合。端氨基聚醚D2000、T5000混合使用时按照16:1-10:3的比例混合。胺扩链剂E100、6200混合使用时按照15:4-4:3的比例混合。本专利技术还提供一种上述聚脲基弹性体材料的制备方法，聚脲基A组分的配制方法，包括如下步骤：1)将四氢呋喃聚醚和环氧丙烷聚醚混合，在100-110℃条件下进行精制2h，使含水量降至0.1％以下，降温至50℃；2)加入超水浸润剂，均匀混合30分钟后，加入异氰酸酯，60-70℃反应10h；3)将反应物降至室温，出料结束反应，N2封装，储存；B组分的配制方法，包括如下步骤：1)将胺扩链剂加入到端氨基聚醚中，混合均匀，100-110℃精制2h，使含水量降至0.1％以下，降温至室温，出料结束反应；2)加入端氨基聚丁二烯和助剂，进行高速分散，搅拌速度为700～1000转/小时，搅拌时间为1～2小时，N2封装，储存；其中，所述助剂为：消泡剂、流平剂、抗水解剂、着色剂、抗氧剂、界面剂、紫外线吸收剂、液体松香甘油酯胶黏剂的混合物。本专利技术所提供的聚脲基弹性体材料，其中A组分具有高NCO含量、高固含量的特点，由A、B组分反应生成的聚脲基弹性体材料具有高脲键、高内聚能的特点，使得弹性体材料具有绿色环保、高强度、高伸长率、高耐久性、吸水率低的使用特点，能够隔离水中的水分子以及化学有害物质通过聚脲基弹性体材料侵入到混凝土中。此外，由于A组分中加入了超水浸润剂，使得本聚脲基弹性体材料在潮湿、低温表面具有高粘接力的性能，由于B组分中加入了端氨基聚丁二烯，使得本聚脲基弹性体材料在长期水浸泡的环境下，具有吸水率低的性能。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供一种聚脲基弹性体材料及其制备方法，与水工建筑物(包括大坝、箱涵、渠道、管道、隧洞)的结合力强，弹性好，抗冲耐磨，耐化学腐蚀，能够适应潮湿、低温的施工环境及水工建筑物长期水泡，高速水流冲刷的使用环境，不变软，不脱落，安全、环保。同时，也适用于混凝土浇筑后七天以内短龄期混凝土的防渗涂层。附图说明图1为本专利技术所提供的聚脲基弹性体材料(高脲键含量)微相分离结构示意图。图2为本专利技术所提供的聚脲基弹性体材料(高脲键含量)扫描电镜照片，其中(亮点为软段相，暗场为硬段相)。图3为本专利技术所提供的聚脲基弹性体材料中A组分粘度与NCO含量的关系图。图4A-图4C为本专利技术提供的聚脲基弹性体材料的第一优选实施例在输水隧洞和箱涵伸缩缝的防渗实施例示意图。图5A-图5C为本专利技术提供的聚脲基弹性体材料的第二优选实施例在引水渠的防渗实施例示意图。图6A-图6C为本专利技术提供的聚脲基弹性体材料的第三优选实施例在高寒地区溢洪道的防渗实施例示意图。图7A-图7C为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于水工建筑物混凝土防护防渗的聚脲基弹性体材料，其特征在于，该聚脲基弹性体材料由聚脲基A组分和聚脲基B组分反应生成，其中，聚脲基A组分和聚脲基B组分的体积比为1:1；聚脲基A组分NCO含量为16～25％之间，构成为：异氰酸酯100～150份、四氢呋喃聚醚15～40份、环氧丙烷聚醚40～80份、超水浸润剂3～10份；聚脲基B组分为：端氨基聚醚55～95份、胺扩链剂28～45份、消泡剂0.4份、流平剂0.3份、抗水解剂0.2份、着色剂5份、抗氧剂0.1份、界面剂0.2份、紫外线吸收剂0.2份、液体松香甘油酯胶黏剂0.3份、端氨基聚丁二烯5～15份。

【技术特征摘要】
1.一种用于水工建筑物混凝土防护防渗的聚脲基弹性体材料，其特征在于，该聚脲基弹性体材料由聚脲基A组分和聚脲基B组分反应生成，其中，聚脲基A组分和聚脲基B组分的体积比为1:1；聚脲基A组分NCO含量为16～25％之间，构成为：异氰酸酯100～150份、四氢呋喃聚醚15～40份、环氧丙烷聚醚40～80份、超水浸润剂3～10份；聚脲基B组分为：端氨基聚醚55～95份、胺扩链剂28～45份、消泡剂0.4份、流平剂0.3份、抗水解剂0.2份、着色剂5份、抗氧剂0.1份、界面剂0.2份、紫外线吸收剂0.2份、液体松香甘油酯胶黏剂0.3份、端氨基聚丁二烯5～15份。2.如权利要求1所述的聚脲基弹性体材料，其特征在于，所述超水浸润剂为多巴胺和二羟甲基丙酸按照重量比1:1的反应合成。3.一种权利要求1或2所述聚脲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳奇，李泽月，
申请(专利权)人：李泽月，
类型：发明
国别省市：北京,11