【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑材料，特别是涉及一种硅酸盐改性聚氨酯注浆材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、注浆是治理渗漏水病害最有效的方法，但深部特殊复杂地质环境具有高水温、高地下水压、流动水等特点。常用的无机注浆材料虽然技术成熟，成本较低，但无机材料的凝结时间较长，不适用于快速封堵流动水，在高地压环境下可注性也比较差；有机材料可注性较好、强度高，但是成本较高，储存条件苛刻；以聚氨酯/水玻璃(pu/wg)为代表的复合注浆材料兼顾有机材料与无机材料共同的优点，是作为深部注浆工程的首选注浆材料。
2、虽然现有的聚氨酯注浆材料的产品较多，但是功能比较单一，并且没有注重材料在高温环境中的适应性。pu/wg注浆材料在异氰酸根与水反应过程中会释放二氧化碳，硅酸钠会和水反应并吸收二氧化碳生成原硅酸，两个反应达到平衡状态时材料才能发挥最好的性能；但高温对两个反应的催化程度不同，导致材料在高温环境下会发泡，并且温度越高，发泡程度越剧烈，材料的整体结构变得疏松导致强度锐减。
3、针对现有技术中硅酸盐聚氨酯复合材料在高温下发泡导致强度锐减的问题，研究开发一种硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，通过提高在高温环境下的力学性能，使其能够用于深部高温富水地层加固工程。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种硅酸盐改性聚氨酯注浆材料及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术提供了一种硅酸盐改性聚氨酯注浆材
4、所述a组分按质量百分比计，包括以下组分：硅酸钠水玻璃78.5～80.4％，催化剂0.6～1.0％，二氧化碳吸收剂0.5～1.5％和甘油18.5～19.0％；
5、所述b组分按质量百分比计，包括以下组分：异氰酸酯70.5～76.5％，塑化剂7.5～10％，阻燃剂7.5～9.5％和交联剂8.5～10％；
6、所述二氧化碳吸收剂的原料包括主剂和辅助剂；
7、所述主剂为叔醇胺类化合物；所述辅助剂为二乙烯三胺、哌嗪和n-氨乙基哌嗪中的一种或几种。
8、作为本专利技术的进一步优选，所述硅酸钠水玻璃的模数为2.7，波美度为48；所述催化剂为叔胺类催化剂。
9、作为本专利技术的进一步优选，所述主剂和辅助剂的质量比为5:1。
10、作为本专利技术的进一步优选，所述叔胺类催化剂二甲氨基乙氧基乙醇；所述叔醇胺类化合物为二甲基乙醇胺、1-二甲氨基-2-丙醇和n-甲基二乙醇胺中的一种或几种。
11、作为本专利技术的进一步优选，所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯；所述塑化剂为邻苯二甲酸酯和/或磷酸三丁酯。
12、作为本专利技术的进一步优选，所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯和/或磷酸三(2-氯丙基)酯；所述交联剂为过氧化二异丙苯和/或乙二醇。
13、本专利技术b组分中的异氰酸酯与水反应生成二氧化碳，a组分中的硅酸钠水玻璃吸收二氧化碳并和水反应生成原硅酸，b组分中的异氰酸酯与原硅酸在催化剂的作用下反应生成高聚体。
14、本专利技术中甘油的作用为促溶剂。
15、本专利技术还提供了上述硅酸盐改性聚氨酯注浆材料的制备方法，包括以下步骤：
16、将所述主剂和所述辅助剂混合，得到所述二氧化碳吸收剂；
17、将硅酸钠水玻璃、所述催化剂、所述二氧化碳吸收剂和甘油混合，得到所述a组分；
18、将所述异氰酸酯、所述塑化剂、所述阻燃剂和所述交联剂混合，得到所述b组分；
19、将所述a组分与所述b组分按照体积比1：1进行混合，得到所述硅酸盐改性聚氨酯注浆材料。
20、作为本专利技术的进一步优选，制备所述a组分的步骤为：先将所述催化剂与甘油混合，再加入所述二氧化碳吸收剂，最后加入硅酸钠水玻璃。
21、本专利技术还提供了上述硅酸盐改性聚氨酯注浆材料在深部高温富水地层加固工程中的应用。
22、本专利技术公开了以下技术效果：
23、与传统的聚氨酯注浆加固材料相比，本专利技术将廉价的硅酸钠水玻璃引入到聚氨酯注浆体系中形成有机-无机杂化材料，不仅能降低产品成本，且能提高聚氨酯注浆材料的防水性、抗水冲蚀性能使其能够适用于流动水环境中；在生成的高聚体中引入性能优异的硅氧键对聚氨酯注浆材料改性，并改善了阻燃性，添加阻燃剂进一步改善阻燃性，克服了聚氨酯反应温度高、阻燃性差的固有缺陷。纯聚氨酯材料的反应温度能达到140℃以上，而本专利技术的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料的最高反应温度不超过100℃。
24、本专利技术针对聚氨酯注浆材料在高温环境下发泡导致强度锐减的缺陷，引入了二氧化碳吸收剂。采用胺类化合物作为二氧化碳吸收剂，与二氧化碳发生化学反应生成氨基甲酸酯、碳酸根或碳酸氢根化合物，使发泡程度减弱。通过调节二氧化碳吸收剂的掺入量控制发泡程度，提高聚氨酯注浆材料在高温环境下的力学性能，使其适用于高温环境。本专利技术的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料能够满足在高水温、高地下水压、流动水的深部高温富水地层环境下的注浆要求。
25、本专利技术提供的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料制备方法简单，产品成本较低，制备过程中的参数易于控制，便于实现大规模工业生产及推广应用。
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1.一种硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，其特征在于，所述硅酸盐改性聚氨酯注浆材料由A组分和B组分混合得到；
2.根据权利要求1所述的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，其特征在于，所述硅酸钠水玻璃的模数为2.7，波美度为48；所述催化剂为叔胺类催化剂。
3.根据权利要求1所述的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，其特征在于，所述主剂和辅助剂的质量比为5:1。
4.根据权利要求2所述的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，其特征在于，所述叔胺类催化剂二甲氨基乙氧基乙醇；所述叔醇胺类化合物为二甲基乙醇胺、1-二甲氨基-2-丙醇和N-甲基二乙醇胺中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，其特征在于，所述异氰酸酯为多苯基多亚甲基多异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯；所述塑化剂为邻苯二甲酸酯和/或磷酸三丁酯。
6.根据权利要求1所述的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，其特征在于，所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯和/或磷酸三(2-氯丙基)酯；所述交联剂为过氧化二异丙苯和/或乙二醇。
7.一种权利要求1～6任一项所述的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料的制备
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，制备所述A组分的步骤为：先将所述催化剂与甘油混合，再加入所述二氧化碳吸收剂，最后加入硅酸钠水玻璃。
9.权利要求1～6任一项所述的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料在深部高温富水地层加固工程中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，其特征在于，所述硅酸盐改性聚氨酯注浆材料由a组分和b组分混合得到；
2.根据权利要求1所述的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，其特征在于，所述硅酸钠水玻璃的模数为2.7，波美度为48；所述催化剂为叔胺类催化剂。
3.根据权利要求1所述的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，其特征在于，所述主剂和辅助剂的质量比为5:1。
4.根据权利要求2所述的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，其特征在于，所述叔胺类催化剂二甲氨基乙氧基乙醇；所述叔醇胺类化合物为二甲基乙醇胺、1-二甲氨基-2-丙醇和n-甲基二乙醇胺中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的硅酸盐改性聚氨酯注浆材料，其特征在于，所述异氰...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁超，黄钦颢，邱琪，李树忱，冯现大，刘日成，叶宇航，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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