一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料及方法技术

本发明专利技术属于高分子精细化工技术领域，公开的一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料及方法，采用的注浆材料主要由A组分、B组分两个组分混合反应得到，A组分为机硅改性的聚醚多元醇，B组分为有机硅改性的异氰酸酯和多聚异氰酸酯。该注浆材料是由A组分、B组分两组分的质量比为0.8:1‑1.2:1。本发明专利技术通过有机硅柔性改性，能够提高异氰酸酯的反应活性，得到的发泡聚氨酯具有良好的弹性，对混凝土的粘接能力强，发泡率适中，不易受到外界环境的影响而产生断裂、脱落等现象。通过有机硅网络和聚氨酯网络形成聚合物互穿网络结构，能够保持聚合物网络良好的强度，从而能够在高寒地区的恶劣环境下起到快速堵水和长久耐用的效果。

Polyurethane foaming grouting material and method for concrete construction in Alpine Region

The invention belongs to the technical field of polymer chemical grouting material, polyurethane foam and method for cold area concrete engineering open, grouting materials used mainly by the A component, B component and two component mixed reaction, A group was divided into silicone modified polyether polyol, B component silicone modified isocyanate and polyisocyanate. The grouting material is composed of A components, B components of the two components of the mass ratio of 0.8:1 1.2:1. The present invention through flexible silicone modified, can improve the reaction activity of isocyanate, polyurethane foam obtained with good flexibility, strong bonding ability of concrete, the foaming rate is moderate, not easy to be affected by the external environment, have broken off phenomenon. Through the network and network formation of silicone polyurethane interpenetrating polymer network structure, polymer network can maintain good strength, so that in the alpine region under harsh environment to accelerate the water plugging effect and durable.

【技术实现步骤摘要】
一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料及方法
本专利技术属于高分子精细化工
，涉及一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料及方法。
技术介绍
混凝土是一种非均质的多孔脆性材料，其内部存在大量的孔隙，抗拉强度低并且缺乏韧性。一旦外界张力超过其抗拉能力，就会产生裂缝，而混凝土一旦出现了裂缝，不仅会为外部侵蚀介质进入混凝土内部提供便利条件，加速破坏进程，影响其耐久性，而且会影响其外观，继而导致渗漏、冻融破坏、强度下降等诸多问题。其中注浆是最为直接有效的方法。注浆技术在原有混凝土结构的基础上，尽量不破坏原结构，可重新对受损混凝土结构进行修复，有效提高混凝土防渗补强能力、力学性能，保证结构正常使用，延长结构使用寿命，是对混凝土结构进行防渗补强加固补强的有效手段。与水泥注浆、黏土注浆相比，化学注浆采用粘度适中的液态化学注浆料进行堵漏，对细缝的可灌性和渗入性良好，固化时间可选择，因此，化学注浆成为建筑、水利等工程中常用的防水堵漏方法。聚氨酯注浆材料利用异氰酸酯和水反应进而发泡固结达到堵水和加固的目的，在任何条件下都能与水发生反应而固化，浆液不会因与水稀释而流失；另外，它的固结体因组成不同而具有多种形态,可以是硬性的塑胶体,也可以是延伸性好的橡胶体。然而，普通的聚氨酯发泡注浆材料在20℃左右使用，在高寒地区，其施工温度往往低到10℃以下，且需经受频繁的冻融循环，因而，常规的发泡聚氨酯注浆材料不能满足使用要求。此外，在高寒环境下，浆液固化过程对外界温度敏感，环境温度降低时，浆液容易出现固化变慢等问题，导致固结体整体性能下降；不挥发物含量过低，浆液添加的溶剂过多，导致固结体干燥后尺寸线性变化率大，体积稳定性不好，耐久性差，材料提前失效，渗漏水重复发生。常规的聚氨酯注浆材料难以满足上述应用要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料及方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案是：一种高寒地区聚氨酯发泡注浆材料，该注浆材料是由A，B两组分混合反应得到。A，B两组分的质量比为0.8:1-1.2:1.其A组分为有机硅改性的聚醚多元醇。其制备过程分为如下两步。1)烷氧基封端的聚硅氧烷的制备取端羟基硅油(粘度500mPa·s)100g于圆底烧瓶中，氮气保护下加热搅拌至80℃，用滴液漏斗缓慢滴加甲基三甲氧基硅烷10g，滴加完毕后，继续加热搅拌5h后，使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，瓶中残余物即为烷氧基封端的聚硅氧烷，其反应方程式如下式所示：2)有机硅改性聚醚多元醇的制备取聚醚多元醇(选自聚乙二醇400-1000，聚丙二醇400-1600，聚氧化丙烯三醇N-330中的一种或一种以上的混合物)100g，加入1)中的烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得有机硅改性聚醚多元醇。其B组分为有机硅改性的异氰酸酯和多聚异氰酸酯的混合物，其质量比为0.5:1-2:1.其有机硅改性的异氰酸酯制备方法如下：取氨基硅油(分子量3000)20g，氮气保护下搅拌加热至100℃，将40gMDI(4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯)缓慢滴加至反应体系中，待滴加完毕后，继续加热反应3h，即得有机硅改性的异氰酸酯。其反应方程式如下：其多聚异氰酸酯为市售的多聚MDI。由于采用如上所述的技术方案，本专利技术具有如下优越性：本专利技术的一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料及方法优点是：首先，通过有机硅改性聚醚多元醇和异氰酸酯，赋予聚醚多元醇良好的柔性，降低了多元醇的粘度，从而提高了其分子运动的能力，提高了反应活性。其次，有机硅网络赋予聚合物良好的柔顺性，从而聚合物网络的弹性好，不易受到外界环境的影响而产生断裂、脱落等现象。第三，通过有机硅网络和聚氨酯网络形成聚合物互穿网络结构，从而能够保持聚合物网络良好的强度，得到的泡沫体强度高，耐久性好。具体实施方式本专利技术通过下列非限制的实施实例进一步加以说明，但需要了解所述实施例仅用以本专利技术，而非用以限制本专利技术的范围。一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料，该注浆材料是由A组分、B组分混合反应得到；A组分、B组分的两组分质量比为0.8:1-1.2:1；其步骤如下：一、A组分为有机硅改性的聚醚多元醇，A组分制备具体步骤为：1)烷氧基封端的聚硅氧烷的制备，取端羟基硅油(粘度500mPa·s)100g于圆底烧瓶中，氮气保护下加热搅拌至80℃——120℃，用滴液漏斗缓慢滴加甲基三甲氧基硅烷10g，滴加完毕后，继续加热搅拌5h后，使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分；瓶中残余物即为烷氧基封端的聚硅氧烷，其反应方程式如下所示：2)有机硅改性聚醚多元醇的制备，取聚醚多元醇，选自聚乙二醇400-1000，聚丙二醇400-1600，聚氧化丙烯三醇N-330中的一种或一种以上的混合物100g，加入步骤1)中的烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得有机硅改性聚醚多元醇：二、B组分为有机硅改性的异氰酸酯和多聚异氰酸酯的混合物，其质量比为0.5:1-2:1；所述的有机硅改性的异氰酸酯制备具体步骤为：取氨基硅油的分子量3000为20g，氮气保护下搅拌加热至100℃，将40gMDI(4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯)缓慢滴加至反应体系中，待滴加完毕后，继续加热反应3h，即得有机硅改性的异氰酸酯；其反应方程式如下：三、将A组分与B组分按照质量比0.8:1至1.2:1混合反应，得到发泡灌浆料，其中的多聚异氰酸酯为市售的多聚MDI。实施例1取聚乙二醇400100g，加入烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分。取多聚MDI50g，加入100g的有机硅改性异氰酸酯，即得B组分。将A组分与B组分按照质量比0.8:1即为发泡灌浆料。实施例2取聚乙二醇1000100g，加入烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分。取多聚MDI100g，加入100g的有机硅改性异氰酸酯，即得B组分。将A组分与B组分按照质量比1:1即为发泡灌浆料。实施例3取聚丙二醇400100g，加入烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分。取多聚MDI200g，加入100g的有机硅改性异氰酸酯，即得B组分。将A组分与B组分按照质量比1.1:1即为发泡灌浆料。实施例4取聚丙二醇1600100g，加入烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分。取多聚MDI50g，加入100g的有机硅改性异氰酸酯，即得B组分。将A组分与B组分按照质量比1.2:1即为发泡灌浆料。实施例5取聚氧化丙烯N-330100g，加入烷氧基封端的聚硅氧烷10g，氮气保护下120℃搅拌反应5h后使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分。取多聚MDI50g，加入100g的有机硅改性异氰酸酯，即得B组分。将A组分与B组分按照质量比1:1即为发泡灌浆料。实施例6取聚氧化丙烯N-33050g，聚乙二醇60020g，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料，其特征在于：该注浆材料是由A组分、B组分混合反应得到；A组分、B组分的两组分质量比为0.8:1‑1.2:1；其步骤如下：一、A组分为有机硅改性的聚醚多元醇， A组分制备具体步骤为：1）烷氧基封端的聚硅氧烷的制备，取端羟基硅油（粘度500 mPa·s）100 g于圆底烧瓶中，氮气保护下加热搅拌至80 ℃——120 ℃，用滴液漏斗缓慢滴加甲基三甲氧基硅烷10 g，滴加完毕后，继续加热搅拌5 h后，使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分；瓶中残余物即为烷氧基封端的聚硅氧烷，其反应方程式如下所示：

【技术特征摘要】
1.一种高寒地区混凝土工程用聚氨酯发泡注浆材料，其特征在于：该注浆材料是由A组分、B组分混合反应得到；A组分、B组分的两组分质量比为0.8:1-1.2:1；其步骤如下：一、A组分为有机硅改性的聚醚多元醇，A组分制备具体步骤为：1）烷氧基封端的聚硅氧烷的制备，取端羟基硅油（粘度500mPa·s）100g于圆底烧瓶中，氮气保护下加热搅拌至80℃——120℃，用滴液漏斗缓慢滴加甲基三甲氧基硅烷10g，滴加完毕后，继续加热搅拌5h后，使用油泵减压蒸馏至不再有气泡产生，即得A组分；瓶中残余物即为烷氧基封端的聚硅氧烷，其反应方程式如下所示：2）有机硅改性聚醚多元醇的制备，取聚醚多元醇，选自聚乙二醇400-1000，聚丙二醇400-1600，聚氧化丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘水艳，罗文，李英军，曹少华，黄驰，胡铭杰，白彦光，王幸，高杰，
申请(专利权)人：中国人民解放军六一四八九部队，
类型：发明
国别省市：河南,41