聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料。它包括A组分材料和B组分材料，所述A组分材料为有机相，所述A组分材料由按重量份数计为35～45份异氰酸酯，1～5份催化剂，1～8份增塑剂，1～10份交联剂组成；所述B组分材料为无机相，所述B组分材料为按重量份数计35～55份水玻璃，所述水玻璃模数为2.4～3.2，波美度为35°～50°。它克服了无机浆液类易离析沉淀、稳定性差、浆液难以注入岩土层的细小裂缝或空隙中，有机浆液类固结体存在弹性差、韧性差、低温反应活性小，传统聚氨酯材料成本高、阻燃性差的缺点。本发明专利技术还公开了制备聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建材领域，具体是指一种聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料。本专利技术还涉及制备聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料的方法。
技术介绍
近年来，突水事件频发，仅煤矿产业，2015年上半年就有四起重大突水淹井事件，并均造成人员伤亡，同时在水电站、防洪泄洪中，也常发生突水涌水事件，突水事件的发生极大地影响了人民生命财产安全；因此，解决快速堵水补强恢复正常生产并尽量减少由此造成损失的问题迫在眉睫。目前快速堵水材料主要有三大类：无机浆液类、有机浆液类和传统聚氨酯材料；其中无机浆液类具有容易离析沉淀、稳定性差、浆液难以注入岩土层的细小裂缝或空隙中的缺点，因此限制了无机浆液在水利水电灌浆工程中的应用；有机浆液类固结体具有弹性、韧性差，低温反应活性小的缺点；传统聚氨酯材料具有成本高、阻燃性差的缺点。因此，如何克服上述无机浆液类、有机浆液类和传统聚氨酯材料的缺点，研制一种高强耐久、凝结时间可控、可灌性好、无污染、成本低、阻燃性好并适合工程施工的快速堵水补强材料的问题亟待解决。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是为了克服上述
技术介绍
的不足之处，而提供聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料，初始粘度低，凝结时间可控，遇水膨胀，水下不分散，绿色安全环保，力学性能优异，阻燃性好；能够对矿井、巷道、隧道等突水涌水口进行有效地防护和补救。本专利技术的第二目的是提供制备聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料的方法。为了实现本专利技术的第一目的，本专利技术的技术方案为：聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料，其特征在于：包括A组分材料和B组分材料，所述A组分材料为有机相，所述A组分材料由按重量份数计为35～45份异氰酸酯，1～5份催化剂，1～8份增塑剂，1～10份交联剂组成；所述B组分材料为无机相，所述B组分材料为按重量份数计35～55份水玻璃，所述水玻璃模数为2.4～3.2，波美度为35°～50°。在上述技术方案中，所述A组分材料由按重量份数计为40～44份异氰酸酯，2～4份催化剂，2～4份增塑剂，2～4份交联剂组成；所述B组分材料为按重量份数计43～47份水玻璃，所述水玻璃模数为2.7～2.9，波美度为39°～41°。在上述技术方案中，所述A组分材料由按重量份数计为20份异佛尔酮二异氰酸酯，22份六亚甲基二异氰酸酯，1份十六烷基二甲基叔胺，2份辛酸亚锡，3份二苯甲酸二乙二醇酯，3份三羟甲基丙烷组成；所述B组分材料为按重量份数计为45份水玻璃，水玻璃模数2.8，波美度40°。在上述技术方案中，所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、苯二亚甲基异氰酸酯(XDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、甲基环己基二异氰酸酯(HTDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)、缩二脲多异氰酸酯、三聚异氰酸酯。在上述技术方案中，所述催化剂选自叔胺类催化剂和/或有机锡类催化剂，所述叔胺类催化剂选自三乙胺、三亚乙基二胺、十六烷基二甲基叔胺、甲基二乙醇胺、三乙烯二胺(DABCO)；所述有机锡类催化剂选自二月桂酸二丁基锡(DBTL)、辛酸亚锡。在上述技术方案中，所述增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、二乙二醇二苯甲酸酯。在上述技术方案中，所述交联剂选自醇类交联剂和/或胺类交联剂，所述醇类交联剂选自1,4-丁二醇(BDO)、二甘醇、甘油、三羟甲基丙烷(TMP)；所述胺类交联剂选自三乙醇胺、N,N-二甲基对苯二胺、三羟甲基丙烷、三乙烯二胺(DABCO)。为了实现上述本专利技术的第二目的，本专利技术制备聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料的方法，其特征在于：包括如下工艺步骤：步骤1：A组分材料的制备：选取A组分材料的组分异氰酸酯，催化剂，增塑剂和交联剂的品种并确定其用量，将所述A组分材料加入反应釜中，常温下搅拌均匀，得到A组分；步骤2：B组分材料的制备：选取所述B组分材料的组分水玻璃并确定其用量；将B组分材料放入反应釜中，得到B组分，所述B组分材料反应机理如下：①水玻璃溶液部分发生水解反应，生成原硅酸，溶液显碱性，步骤3：使用时，将所述A组分材料和所述B组分材料按0.8：1～1.6：1的比例进行均匀混合，进行快速堵水补强灌浆，A组分与B组分反应机理如下：①异氰酸酯与水在催化剂的作用下反应，生成聚脲与二氧化碳，并释放大量热，②由于异氰酸酯与水反应生成大量热，在受热条件下，异氰酸酯发生环化反应生成三维有机网络结构，③由于异氰酸酯与水反应生成二氧化碳，硅酸盐与二氧化碳反应，生成稳定的碳酸盐以及原硅酸，④由于异氰酸酯与水反应生成大量热，在受热条件下，原硅酸生成三维硅-氧-硅无机网络结构，⑤异氰酸酯与硅醇键反应，从而将硅氧结构引入，本专利技术的优点如下：(1)利用水玻璃中硅羟基的结构稳定性，使得异氰酸根与其反应固结体呈网状结构，力学性能优异；(2)本专利技术初始粘度低，可灌性强，凝结时间可控，便于施工操作，实践性强；(3)凝结时间短，能快速堵水补强；(4)该堵水补强灌浆材料反应过程只产生二氧化碳气体，无有毒气体释放，且无粉尘污染，绿色环保；(5)由于反应过程中固结体膨胀发泡，加强了岩土之间的粘结密闭性能，起到二次灌浆的作用；(6)本专利技术固结体可长时间置于水下浸泡，且不与金属钢筋反应，适合桥梁、隧道的抢修堵水工程；(7)本专利技术反应温度低于100℃，阻燃性、抗静电性能强；(8)可用于矿井巷道、桥梁隧道等突水涌水快速堵漏。具体实施方式以下结合具体实施例详细说明本专利技术的实施情况，但它们并不构成对本专利技术的限定，仅作举例而已，同时通过说明使本专利技术的优点更加清楚和容易理解。聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料，其特征在于：由A组分材料和B组分材料组成，所述A组分材料为有机相，所述A组分材料由按重量份数计为35～45份异氰酸酯，1～5份催化剂，1～8份增塑剂，1～10份交联剂组成；所述B组分材料为无机相，所述B组分材料为按重量份数计35～55份水玻璃，所述水玻璃模数为2.4～3.2，波美度为35°～50°。进一步地，所述A组分材料由按重量份数计为40～44份异氰酸酯，2～4份催化剂，2～4份增塑剂，2～4份交联剂组成；所述B组分材料为按重量份数计43～47份水玻璃，所述水玻璃模数为2.7～2.9，波美度为39°～41°。再进一步地，所述A组分材料由按重量份数计为20份异佛尔酮二异氰酸酯，22份六亚甲基二异氰酸酯，1份十六烷基二甲基叔胺，2份辛酸亚锡，3份二苯甲酸二乙二醇酯，3份三羟甲基丙烷组成；所述B组分材料为按重量份数计为45份水玻璃，水玻璃模数2.8，波美度40°。所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、缩二脲多异氰酸酯、三聚异氰酸酯。所述催化剂选自叔胺类催化剂和/或有机锡类催化剂，所述叔胺类催化剂选自三乙胺、三亚乙基二胺、十六烷基二甲基叔胺、甲基二乙醇胺、三乙烯二胺；本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料，其特征在于：由A组分材料和B组分材料组成，所述A组分材料为有机相，所述A组分材料由按重量份数计为35～45份异氰酸酯，1～5份催化剂，1～8份增塑剂，1～10份交联剂组成；所述B组分材料为无机相，所述B组分材料为按重量份数计35～55份水玻璃，所述水玻璃模数为2.4～3.2，波美度为35°～50°。

【技术特征摘要】
2016.08.31 CN 20161078555271.聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料，其特征在于：由A组分材料和B组分材料组成，所述A组分材料为有机相，所述A组分材料由按重量份数计为35～45份异氰酸酯，1～5份催化剂，1～8份增塑剂，1～10份交联剂组成；所述B组分材料为无机相，所述B组分材料为按重量份数计35～55份水玻璃，所述水玻璃模数为2.4～3.2，波美度为35°～50°。2.根据权利要求1所述的聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料，其特征在于：所述A组分材料由按重量份数计为40～44份异氰酸酯，2～4份催化剂，2～4份增塑剂，2～4份交联剂组成；所述B组分材料为按重量份数计43～47份水玻璃，所述水玻璃模数为2.7～2.9，波美度为39°～41°。3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料，其特征在于：所述A组分材料由按重量份数计为20份异佛尔酮二异氰酸酯，22份六亚甲基二异氰酸酯，1份十六烷基二甲基叔胺，2份辛酸亚锡，3份二苯甲酸二乙二醇酯，3份三羟甲基丙烷组成；所述B组分材料为按重量份数计为45份水玻璃，水玻璃模数2.8，波美度40°。4.根据权利要求3所述的聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料，其特征在于：所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯、缩二脲多异氰酸酯、三聚异氰酸酯。5.根据权利要求4所述的聚氨酯水玻璃三维互穿网络堵水补强灌浆材料，其特征在于：所述催化剂选自叔胺类催化剂和/或有机锡类催...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娟，韩炜，李珍，邵晓妹，汪在芹，周黎明，甘国权，尹作仿，景锋，杨秀林，
申请(专利权)人：武汉长江科创科技发展有限公司，长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42