一種高性能環保型單組份疏水性聚氨酯灌漿料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于灌漿及防水堵漏材料領域，特別涉及一種高性能環保型單組份疏水性 聚氨酯灌漿料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 聚氨酯灌漿材料是一種新型高分子化學灌漿材料，具有滲透性佳、堵水效果好、粘 結力強等多種優異性能，已逐漸成為應用最為廣泛的化學灌漿材料之一，一般分為親水性 (水溶性）和疏水性(油溶性）兩大類，其中疏水性聚氨酯灌漿材料的固結體強度大、抗滲性 強，相對于親水性聚氨酯灌漿材料來說堵水加固效果以及工程耐久性(親水性易于失水收 縮）更好。
[0003] 然而，目前使用的疏水性聚氨酯灌漿材料主流產品還存在著一些問題，主要表現 為：其一，疏水性漿材遇水反應速率雖在300s以內，卻遠低于親水型產品（幾十秒即凝膠)， 堵水即時效率明顯低于后者，同時又因為擁有較高的成本，嚴重影響了客戶選擇該類材料 時的信心，致使目前為止國內市場親水性仍然大于油溶性；其二，聚氨酯灌漿材料的耐久性 取決于固結體的強度及干燥后的收縮率，疏水性漿材雖然不會像親水性漿材那樣失水后大 體積收縮，但其體系中的惰性有機溶劑如丙酮、小分子苯類化合物等會增大固結體的干燥 收縮率，部分廠家為追求成本低廉化，在產品中添加了大量的該類稀釋劑，致使疏水性漿材 同樣存在工程復漏的隱患；其三，漿材固結體的耐酸堿鹽腐蝕性欠佳，長期處于惡略地質環 境下的固結體易于過早老化降解，增大了工程復漏幾率。
[0004]在國內，當前對于疏水性聚氨酯灌漿料的開發，重點集中于對其成本降低和環保 性提高等方面。中國專利CN102070761A、CN102093536A、CN103254403A以低分子量端羥基 疏水性聚醚與多異氰酸酯制備出普通型單組份油溶性聚氨酯灌漿料，漿材中使用了小分子 苯類及酮類等有害有機溶劑，降低了產品成本，但劣化了漿材的環保性和耐久性；對此，中 國專利CN102492287A、CN102079862A、CN103030967A、CN103214823A分別使用不同種類的 醚類、酯類等高沸點環保型溶劑或直接以增塑劑為稀釋劑，摒棄了傳統的易揮發性有毒有 害有機溶劑，以提高產品環保性，制備環境友好型疏水性聚氨酯灌漿材料。以上發明漿材在 環保性改進方面有一定的提升，但對于漿材實際使用時最為關鍵的基本性能一"與水反應 速率(瞬時堵水效率)"和"工程耐久性(長期堵水效率)"的提升較少，針對于惡劣環境下大 大提高漿材耐酸堿鹽腐蝕性的產品則更沒有見到。

【發明內容】

[0005]本發明旨在提供一種高性能環保型單組份疏水性聚氨酯灌漿料，通過在體系中添 加多孔性填料，賦予疏水性漿材遇水吸水能力，解決了漿材因疏水性較強而界面親水性差 的缺陷，通過對漿材分子結構的設計與調整，在保證其力學性能更加優異的同時，使其具有 較高的尺寸穩定性和極佳的耐酸堿鹽性等優異性能，極大程度上提高了產品的耐酸堿鹽腐 蝕性和工程耐久性。
[0006] 本發明的具體技術方案如下： 一種高性能環保型單組份疏水性聚氨酯灌漿料，按照重量份數計包括如下物質： 聚氨酯預聚體 1〇〇份 硅藻土粉體 1~1〇份 聚氨酯增塑劑 5~30份 環保型增塑劑 5~25份 環保型溶劑 10~35份 泡沫穩定劑 2~10份 催化劑 0. 2~2份 儲存穩定劑 0~0. 2份； 所述聚氨酯預聚體由含羥基類化合物與異氰酸酯反應制得，其異氰酸根含量為 20?25%。
[0007] 所述異氰酸酯優選為多苯基多亞甲基多異氰酸酯。
[0008] 所述含羥基類化合物按照重量份數計包括如下物質：聚合物多元醇100份，聚四 亞甲基醚二醇3~17份，端羥基聚丁二烯3~17份，端羥基聚環氧氯丙烷3~17份。含羥基類 化合物采用上述物質的好處是：在聚醚鏈段極性小，醚鍵水解穩定性好，耐堿性能突出；使 用一定量的芳香族聚酯多元醇或聚碳酸酯多元醇可提高軟段的耐酸堿性能；PPG鏈段耐水 解性和耐氧化性能均不如PTMG軟段(如聚四亞甲基醚二醇);在聚氨酯軟段結構中引入吸電 子基團（-C1)，如使用端羥基聚環氧氯丙烷，可保護醚鍵的a氫，改善聚醚結構的耐酸堿性 能。
[0009] 所述聚合物多元醇為聚醚多元醇、或者為聚醚多元醇與聚酯多元醇按質量比為 80:20~30:70混合而成。
[0010] 所述聚醚多兀醇為分子量400~2000的二兀醇和/或分子量350~3000的二兀醇， 聚醚多元醇是由低分子量多元醇為起始劑、與氧化丙烯開環得到的共聚物； 由于芳香族聚酯多元醇或聚碳酸酯多元醇可提高軟段的耐酸堿性能，優選的所述的聚 酯多元醇選自下列物質中的一種或兩種以上任意組合： 1) 由苯酐與二元醇和/或三元醇和/或二元酸聚合得到的聚酯多元醇，分子量為 200~1200,羥值 300~400mgK0H/g; 2) 聚碳酸酯多元醇，分子量為1000~2000,羥值為50~120mgK0H/g; 3) 由0)2和環氧丙烷聚合得到的聚碳酸亞丙酯多元醇，分子量為1800~2700,羥值為 40~55mgK0H/g〇
[0011] 所述端輕基聚丁二烯選自英國Sinclair公司的Polybd R-15M、日本曹達(株）的 Nisso PB、日本ARC0公司的Polybd R-45HT、日本ARC0公司的Polybd R-CS15、日本ARC0 公司的Polybd R-CN15中的一種。
[0012] 為了使粘度、分子量及交聯后所提供的交聯度適中，優選的所述端羥基聚環氧氯 丙烷是由二元醇或三元醇為起始劑、環氧氯丙烷陽離子開環聚合而成的醚類低聚物，官能 度為1. 8~2,分子量為2800~3000。
[0013] 為了使粘度、分子量及交聯后所提供的交聯度適中，優選的本發明所述的聚四亞 甲基醚二醇分子量優選為650~2000。
[0014] 本發明所述的硅藻土粉體為多孔性填料，其粒度優選為300~2000目；使得多孔性 填料的性能更加優異，分散性號。
[0015] 所述聚氨酯增塑劑為單羥基化合物封端的聚醚多元醇與異氰酸酯低聚物，上述聚 氨酯增塑劑的制備方法根據中國專利CN101805588A中的進行：將聚醚多元醇加入反應釜 中，真空度_〇. 〇8~_0.IMPa、110~120°C下脫水2小時，然后降溫至60~65°C，加入脂肪族異氰 酸酯和/或脂環族異氰酸酯，升溫至75~80°C反應2~4h，再加入單羥基化合物，繼續反應2h， 降溫出料，得到液態聚氨酯增塑劑。其中，所述的聚氨酯增塑劑中的聚醚多元醇選自N204、 N210、N220中的一種；所述的聚氨酯增塑劑中的脂肪族異氰酸酯和/或脂環族異氰酸酯選 自1，6-己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、六亞甲基-1，6-二異氰酸酯、氫化苯基甲烷二 異氰酸酯中的一種；所述聚氨酯增塑劑中的單羥基化合物即單官能度的醇，選自正丁醇、正 戊醇、正己醇的一種。所述脂肪族異氰酸酯和/或脂環族異氰酸酯所含異氰酸根與聚醚多 元醇中所含羥基之間的摩爾比為2~2. 15:1，上述反應完成后的預聚體中殘留的異氰酸根與 所述單羥基化合物中所含羥基之間的摩爾比為1:0. 95~1。
[0016]本發明采用上述方法制得聚氨酯增塑劑的好處是：原料易得，制備工藝簡單，合成 產物分子量、粘度適中，增塑效果好。
[0017] 所述環保型增塑劑為從多種植物油中萃取復合而成的合成植物酯或復合植物酯； 優選為蘇州伊格特化工有限公司產品二甘醇二苯甲酸酯（DEDB)。
[0018] 所述環保型溶劑實際為低毒或無毒類高沸點溶劑，優選為碳酸丙烯酯、混合二元 酸酯（DBE)中的一種或兩種任意比例混合。
[0019] 所述泡沫穩定劑為聚醚改性聚硅氧烷、吐溫-60、吐溫-80 ;其中，所述聚醚改性聚 硅氧烷為聚醚與聚二甲基硅氧烷(聚醚與聚二甲基硅氧烷兩者的質量比為0. 〇1~〇. 2)接枝 共聚而成的一種有機硅非離子表面活性劑。
[0020] 所述催化劑為胺類催化劑與有機金屬類催化劑按質量比為1:0. 05~0. 15形成的 復合物；其中，所述胺類催化劑選自五甲基二亞乙基三胺、雙(二甲氨基乙基）醚、2, 2-雙嗎 啉基二乙基醚、N，N-二甲基芐胺、三乙烯二胺、N，N-二甲基環己胺中的一種；所述有機金屬 類催化劑選自辛酸亞錫、二月桂酸二丁基錫、異辛酸鉀中的一種。采用胺類催化劑與有機金 屬類催化劑共同使用，協同催化速率更快、使用錫催化劑泡孔尺寸更小，使用胺催化劑泡沫 固結體更穩定。
[0021] 所述儲存穩定劑選自無水磷酸、酒石酸、苯甲酰氯、磷酸三苯酯、亞磷酸三苯酯、碳 酸四乙酯、正娃酸四乙酯中的一種。