環(huán)境友好型低粘高強聚氨酯注漿抬升材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種力學(xué)強度較高、綜合性能優(yōu)良的輕質(zhì)注漿抬升材料及其制備方 法，具體地說是一種環(huán)境友好型低粘高強聚氨酯注漿抬升材料及其制備方法。 二、
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯注漿抬升材料為一種經(jīng)注漿發(fā)泡后形成的具有一定強度和抬升作用的硬 質(zhì)泡沫，可用于地基抬升、修復(fù)。目前已逐漸應(yīng)用于建筑及交通領(lǐng)域，為建筑體及路面的快 速修復(fù)和安全提供了保障。然而，普通的聚氨酯注漿抬升材料在應(yīng)用過程中，由于材料自身 強度不足，易發(fā)生修復(fù)點再次塌陷的問題。究其原因主要有:其一，由于聚氨酯硬質(zhì)泡沫材 料的結(jié)構(gòu)特性，其自身強度與固結(jié)體相比要小得多；其二，普通聚氨酯注漿抬升材料多使用 低沸點的物理發(fā)泡劑，在注漿過程中，聚氨酯反應(yīng)產(chǎn)生大量的反應(yīng)熱，將加速物理發(fā)泡劑的 逸出，造成泡沫結(jié)構(gòu)破壞，強度隨之降低。因此是否具有較高的自身強度和較低的泡沫開孔 率，已成為聚氨酯注漿抬升材料能否安全應(yīng)用的關(guān)鍵因素。 三、

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在提供一種環(huán)境友好型低粘高強聚氨酯注漿抬升材料及其制備方法，所 要解決的技術(shù)問題是遴選合適的組分和配比使聚氨酯注漿抬升材料在注漿發(fā)泡時具有較 高的自身強度和較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并且具有較高的環(huán)保性能。
[0004] 本發(fā)明環(huán)境友好型低粘高強聚氨酯注漿抬升材料的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為： 復(fù)合聚醚多元醇 100份 低粘度環(huán)氧樹脂復(fù)合物 30-65份 胺類催化劑 0,5-〗.5份 有機錫類催化劑 0,5-1.0份
[0005] 泡沫穩(wěn)定劑 3-5份 水 3-4份 阻燃劑 5-20份 多異氰酸酯 105-135份。
[0006] 各組分比例優(yōu)選為： 復(fù)合聚醚多元醇 100份 低粘度環(huán)氧樹脂復(fù)合物 40-60份
[0007] 胺類催化劑 0.5-L5份 有機錫類催化劑 0.5-1.0份 泡妹穩(wěn)定剤 ?份 水 3-4份
[0008] 阻燃劑 10-15份 多異氰酸酯 11:0.-120份。.
[0009] 其中：
[0010] 所述復(fù)合聚醚多元醇由聚醚多元醇Α和聚醚多元醇Β按任意比例混合組成;所述聚 醚多元醇A的官能度為3-4、數(shù)均分子量為300-500、粘度為100-1000mPa · s;所述聚醚多元 醇B的官能度為2-6、數(shù)均分子量為100-1000、粘度為2000-4000mPa · s。
[0011] 所述低粘度環(huán)氧樹脂復(fù)合物選自不同分子量的環(huán)氧化合物、由環(huán)氧樹脂C與非活 性稀釋劑組成的混合物，或由環(huán)氧樹脂C與活性稀釋劑組成的混合物；
[0012] 所述不同分子量的環(huán)氧化合物是由數(shù)均分子量小于400的低分子量環(huán)氧樹脂、數(shù) 均分子量在400~1400之間的中分子量環(huán)氧樹脂、數(shù)均分子量大于1400的高分子量環(huán)氧樹 脂所組成的復(fù)合物；
[0013] 所述環(huán)氧樹脂C選自環(huán)氧樹脂E-51、環(huán)氧樹脂E-44或環(huán)氧樹脂EP-828;所述非活性 稀釋劑選自鄰苯二甲酸二丁酯或鄰苯二甲酸二辛酯中的一種或混合;所述活性稀釋劑選自 新戊二醇二縮水甘油醚、甲基苯縮水甘油醚和苯基縮水甘油醚中的一種或幾種。
[0014] 所述胺類催化劑選自三乙醇胺、三亞乙基二胺、吡啶、2-(二甲氨基甲基）苯酚、2， 4,6_三(二甲氨基甲基）苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑、N-甲基咪唑、N-乙基咪唑、1-苯甲基-2甲 基咪唑中的一種或幾種。
[0015]所述有機錫類催化劑選自辛酸亞錫(簡稱T9)或二月桂酸二丁基錫(簡稱T12)。 [0016] 所述泡沫穩(wěn)定劑為具有聚醚-聚硅氧烷結(jié)構(gòu)的有機聚硅氧烷，如AK8805、AK8818或 AK8889等，可選自其中的一種或幾種。
[0017]所述水為去離子水。
[0018]所述阻燃劑為甲基膦酸二甲酯、乙基膦酸二乙酯或丙基膦酸二甲酯中的一種或幾 種。
[0019] 所述多異氰酸酯為多苯基多甲基多異氰酸酯(PAPI)，異氰酸根含量30-32%，官能 度2·7_2·8。
[0020] 本發(fā)明環(huán)境友好型低粘高強聚氨酯注漿抬升材料的制備方法，是按以下步驟操 作：
[0021] 1)將復(fù)合聚醚多元醇和低粘度環(huán)氧樹脂復(fù)合物混合均勻，依次加入胺類催化劑、 泡沫穩(wěn)定劑、水和阻燃劑，混合均勻后得到組份A;
[0022] 2)將有機錫類催化劑和多異氰酸酯混合均勻，得到組份B;
[0023] 3)將組份A和組份B混合注漿，控制流速使得組份A和組份B的體積比為1:1，即獲得 環(huán)境友好型低粘高強聚氨酯注漿抬升材料。
[0024] 發(fā)泡及固化時，將組份A和組份B按1:1的體積比混合均勻后發(fā)泡。
[0025] 現(xiàn)場施工時，將組份A和組份B分別加注于雙液型高壓注漿機的兩只料桶內(nèi)，利用 控制閥控制組份A和組份B的體積比為1:1，利用高壓注漿機將雙組份漿液噴入已打好的注 漿孔內(nèi)，混合注漿。注漿完成后利用有機溶劑清洗注漿機。
[0026]本發(fā)明具有以下特點：
[0027] 1、環(huán)保。本發(fā)明材料不使用傳統(tǒng)物理發(fā)泡劑（如氟氯化碳，環(huán)戊烷等），0DP值為0， 且易得、易存儲;同時無可揮發(fā)性有機溶劑，閃點高，無毒無害，對人類及環(huán)境友好；
[0028] 2、低粘度。本發(fā)明采用低粘度環(huán)氧樹脂復(fù)合物，可隨不同注漿使用要求來靈活調(diào) 節(jié)，可使組份A的粘度降低，其中室溫條件下組份A粘度小于800mPa · s、組份B粘度小于 300mPa · s，具有很好的可注性，適合建筑物及路基修補與抬升注楽;工藝；
[0029] 3、高壓縮強度。本發(fā)明材料在經(jīng)自由發(fā)泡、固化后壓縮強度較好，在表觀芯密度為 50~80kg/m 3時，平行于發(fā)泡方向的壓縮強度可達0.45-0.70MPa，滿足建筑物及路基抬升修 復(fù)的要求；
[0030] 4、發(fā)泡速率可調(diào)節(jié)。本發(fā)明材料可在10-30S內(nèi)起發(fā)，60-120S內(nèi)發(fā)泡完全，凝膠化 后就失去流動性并立即具有一定的初始強度；
[0031] 5、發(fā)泡倍率可調(diào)節(jié)。本發(fā)明材料發(fā)泡倍率可隨配方調(diào)整而隨之改變，可滿足不同 使用要求。
[0032] 6、高粘結(jié)性。本發(fā)明材料經(jīng)發(fā)泡、固化后與巖土之間粘結(jié)性優(yōu)良，形成的固結(jié)泡沫 體具有一定的韌性，可適應(yīng)易形變地基的修補與抬升；
[0033] 7、成本較低。本發(fā)明材料較未改性的普通聚氨酯注漿抬升材料，成本明顯降低。
[0034] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點：
[0035] 1、本發(fā)明充分利用了聚氨酯材料的高反應(yīng)活性和環(huán)氧樹脂的高力學(xué)性能的特點； 聚氨酯組份的存在使得材料漿液在10-30S內(nèi)發(fā)泡，隨后凝膠固化失去流動性，并具有一定 的初始強度，此后，因體系中環(huán)氧樹脂緩慢固化，使得材料的固結(jié)泡沫體強度得以持續(xù)上 升，最終的壓縮強度可達到0.45-0.70MPa，具有較高的力學(xué)強度。
[0036] 2、由于本發(fā)明使用了低粘度環(huán)氧樹脂復(fù)合物，在保證材料力學(xué)性能的前提下，可 根據(jù)不同注漿要求靈活地調(diào)整雙組份漿液的粘度，以滿足材料在不同地點、不同用途時的 使用。
[0037] 3、由于本發(fā)明使用了水作發(fā)泡劑，不使用任何物理發(fā)泡劑，成本上有較大的下降， 同時相對于物理發(fā)泡劑更加清潔、環(huán)保。
[0038] 4、由于本發(fā)明使用了價格低廉的環(huán)氧樹脂，使得材料的生產(chǎn)成本大大降低，解決 了聚氨酯泡沫材料價格較高的問題，有利于其應(yīng)用與推廣。 四、【具體實施方式】
[0039] 下面用實施例給出對本發(fā)明更詳細的說明，有助于理解本發(fā)明，但并不限制本發(fā) 明。
[0040] 實施例1:
[00411 1、室溫下，分別稱取90份聚醚多元醇460(官能度3.2,數(shù)均分子量550,粘度250_ 450mPa · s)、10份聚醚多元醇4110(官能度4,數(shù)均分子量500,粘度2500-4500mPa · s)置于 干燥過的反應(yīng)釜中，得到復(fù)合聚醚多元醇。
[0042] 2、將40份低粘度環(huán)氧樹脂復(fù)合物(30份的環(huán)氧樹脂E-44和10份活性稀釋劑新戊二 醇二縮水甘油醚)加入干燥過的反應(yīng)釜中與復(fù)合聚醚多元醇混合均勻，再依次加入1.0份2， 4,6_三（二甲氨基甲基）苯酚、4份泡沫穩(wěn)定劑AK-8805、3份去離子水和10份甲基膦酸二甲 酯，攪拌分散均勻，得到組分A。
[0043] 3、稱取110份多異氰酸酯PAP I和0.5份T12，攪拌分散均勻，得到組份B。
[0044] 4、將組份A與組份B按1:1的體積比混合后在室溫下自由發(fā)泡，放置三天后進行相 關(guān)性能測試。
[0045] 本實施例制備得到的聚氨酯注漿抬升材料的性能見表1:
[0046] 表 1
[0047
[0048] 實施例2:
[0049] 1、室溫下，分別稱取90份聚醚多元醇460(官能度3.2,數(shù)均分子量550,粘度250_ 450mPa · s)、10份聚醚多元醇4110(官能度4,數(shù)均分子量500,粘度2500-4500mPa · s)置于 干燥過的反應(yīng)釜中，得到復(fù)合聚醚多元醇。
[0050] 2、將40份低粘度環(huán)氧樹脂復(fù)合物(30份的環(huán)氧樹脂E-51和10份活性稀釋劑新戊二 醇二縮水甘油醚)加入干燥過的反應(yīng)釜中與復(fù)合聚醚多元醇混合均勻，再依次加入1.0份2， 4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、4份泡沫穩(wěn)定劑AK-8805、3份去離子水和10份甲基膦酸二甲 酯，攪拌分散均勻，得到組分A。
[0051 ] 3、稱取110份多異氰酸酯PAP I和0.5份T12，攪拌分散均勻，得到組份B。
[0052] 4、