專利名稱：用異氰酸酯殘液制化學(xué)灌漿材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種化學(xué)灌漿材料的制備方法，是屬于聚氨酯型的化學(xué)灌漿材料。
化學(xué)灌漿材料主要用作多微孔基材的防滲、堵漏和加固，對(duì)土壤，水泥、地面、屋頂、涵洞等均可應(yīng)用。經(jīng)化學(xué)灌漿處理的基材強(qiáng)度大增，結(jié)構(gòu)緊密，透水性減小或完全不透水。聚氨酯化學(xué)灌漿材料是灌漿材料中性能最好的品種之一，通常這類材料是采用異氰酸酯，與多羥基化合物進(jìn)行化學(xué)合成異氰酸酯的予聚體，以此作為含異氰酸酯的組份，再與固化劑等配合成為聚氨酯灌漿材料，所使用的異氰酸酯一般是甲苯二異氰酸酯，二苯基甲烷二異氰酸酯，六次甲基二異氰酸酯，多苯基多次甲基多異氰酸酯等，這種灌漿材料成本高，而且制備予聚體需要合成設(shè)備及消耗能量。
本發(fā)明的目的是利用異氰酸酯殘液為原料，以降低原聚氨酯灌漿材料成本;減少環(huán)境污染，并簡(jiǎn)化制備方法，以獲得一種性能好的聚氨酯類灌漿材料。
本發(fā)明的化學(xué)灌漿材料是由兩組份組成，一個(gè)組份是異氰酸酯殘液，為第1組份，另一組份是一種混合物，為主的成份是羥基化合物為第2組份，并可配之以增塑劑、催化劑、交聯(lián)劑、表面活性劑、無(wú)機(jī)填料及溶劑以改善各種性能。
灌漿材料的制備，只需將第2組份的各種成份按比例混合均勻待用，在現(xiàn)場(chǎng)灌漿時(shí)，1組份與2組份按比例均勻混合，然后用壓注或澆注法灌入需加固防滲的基材、縫隙或微孔中，室溫下即可固化、由于1、2組份在混合時(shí)放熱，其溫度的升高可以縮短固化時(shí)間。
組份1是異氰酸酯殘液，即異氰酸酯在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)蒸餾提出成品后，留下的一種深色殘液，其中含有大量的異氰酸酯多聚體，少部分異氰酸酯及清釜過(guò)種中加入的溶劑。這些殘液異氰酸酯基含量為15-25%，通常為17-21%，其色澤為棕色或棕黑色，粘度大，穩(wěn)定性稍差，所以難以用于一般聚氨酯產(chǎn)品的生產(chǎn)，棄之污染土壤和水源，國(guó)外多作為廢物以燃燒法處理。由于這些異氰酸酯殘液分子量大，蒸氣壓低，揮發(fā)性小，無(wú)刺激味，本發(fā)明用它直接作為化學(xué)灌漿材料的一個(gè)組份，對(duì)環(huán)境和人體無(wú)害，另外它與另一組份的羥基化合物和各種助劑作用固化后的止漏效果很好，說(shuō)明其性能也符合要求，這些異氰酸酯可以是通用的各種異氰酸酯，例如甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮異氰酸酯、苯撐異氰酸酯、六次甲基二異氰酸酯、萘撐異氰酸酯及多苯基多次甲基多異氰酸酯等生產(chǎn)中的殘液，平均每個(gè)分子中有一個(gè)以上的異氰酸酯基即可。
組份2中的主體成分為羥基化合物，是平均每個(gè)分子中有兩個(gè)以上的羥基的聚合物或予聚物，其分子量為250以上，可為聚醚、聚酯、聚丁二烯、醇酸樹(shù)脂、聚丙烯酸樹(shù)脂等。組份2中單獨(dú)使用主成份即可，也可加入下列添加成份可加入小分子量的羥基化合物，例如甘油、三羥甲基丙烷、丁二醇、己二醇、丙三醇、己三醇、植物油、丙烯酸酯予聚物類、端羥基聚氨酯等。它們可以單用也可以幾種混合起來(lái)用，這些分子量較小的羥基化合物和分子量較大的帶羥基的聚氨酯予聚物可同時(shí)起到交聯(lián)劑和內(nèi)增塑劑的作用，對(duì)固化后的漿料材料的化學(xué)性質(zhì)起調(diào)節(jié)作用，增加柔韌性，改善力學(xué)性能。另外還可以在2組份中加入外增塑劑它們是各種酯類化合物，例如苯二甲酸酯、癸二酸酯、己二酸酯、磷酸酯等，其用量為主體羥基化合物的5-90%。
組份2中還可以加入催化劑，以加速灌漿材料的固化速度，有些成份還起交聯(lián)的作用，它們可以是一些小分子胺類化合物，例如三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、三乙胺、二乙胺、乙二胺、己二胺等，作為催化劑還可以用有機(jī)金屬類或金屬螯合物，例如二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、異辛酸鉛、醋酸苯汞、乙酰丙酮的鐵、鈷、釩鹽、以及環(huán)烷酸的鈷、鋅鹽等。其催化劑的加入量為主體羥基化合物的0.01-10%。
組份2 中還可以加入表面活性劑，以提高灌漿料的潤(rùn)濕性能和滲透能力，調(diào)節(jié)發(fā)泡性能和泡孔的均勻性，本發(fā)明采用一種或幾種表面活性劑，它們可以是聚氧乙烯烷基醚類，例如吐溫(Tween)60、65、80;曲拉通(Triton)100等，也可以是聚氧乙烯酯類，例如Span20、40、60、80，等;也可以是有機(jī)硅類，例如水溶性硅油、水乳性硅油等，其中以非離子型表面活性劑最好，其用量為主體羥基材料的0.2-20%，最好為0.8-2.0%。
組份2中還加入有機(jī)溶劑，以降低灌漿料的粘度，提高滲透性。它們可以是有機(jī)酮、酯、烴、鹵代烴類，例如丙酮，甲乙酮、環(huán)己酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、二甲苯、200井溶劑油、甲苯、苯、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯等，其用量為主體羥基材料的5-80%。
對(duì)某些需要粘度較大場(chǎng)合，在組份2中可以添加無(wú)機(jī)填料，以增加漿料粘度，提高加固料的強(qiáng)度，減少滲漏和潮濕，它們可以是水泥、白水泥、石膏粉、碳酸鈣、滑石粉、陶土、氧化鐵紅，以及其它顏料和填料。其用量為主體羥基材料的10-60%。
組分1和組分2配比為組份1用量為10-70%(重量)，最好為20-35%，其余為組份2。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為利用原來(lái)作為廢物的異氰酸酯精餾提純后殘留物作為化學(xué)灌漿材料的主要原料，既防止了廢物對(duì)環(huán)境的污染，又簡(jiǎn)化了原聚氨酯灌漿材料的制備工藝，不需要復(fù)雜的設(shè)備，不消耗能源，所以成本低廉，另外由于異氰酸酯殘液分子量大，揮發(fā)性極小，制得的化學(xué)灌漿材料無(wú)異氰酸酯的刺激性氣味，可免除對(duì)施工人員健康的危害。再則，本發(fā)明方法制得的灌漿材料粘度低，滲透性好，能充分滲入被灌材料的微孔隙之中，并能自身或與材料中的微量水份反應(yīng)后膨脹，并密切填充材料中的微孔和縫隙，起到防滲堵漏的作用，同時(shí)由于固化后聚氨酯灌漿材料與被處理基材的良好附著力，從而對(duì)基材起到加固增強(qiáng)作用。
實(shí)施例(重量份)例1稱醇酸樹(shù)酯10份，N303(羥基聚醚，分量300左右)3份，丙酮5份，三乙醇胺0.2份，二月桂酸二丁基錫0.02份，混合均勻?yàn)橐粋€(gè)組份，與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)殘液(NCO%＝17%)8份，充分混勻后灌漿，22分鐘后凝膠，24小時(shí)后得強(qiáng)度好的固著體。
例2在例1的配方中，以端羥基聚氨酯予聚體(分子量5000左右)代替N303，32分鐘凝膠，固化物韌性好于例1的產(chǎn)物，例3稱取醇酸樹(shù)脂10份，N3033份，吐溫(Tween)80 1份，丙酮7.5份，三乙醇胺0.2份，辛酸亞錫0.02份，均勻混合為一個(gè)組份，與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)殘液8.4份，充分均勻混個(gè)后灌漿，28分鐘凝膠，發(fā)泡均勻，滲透性好。
例4稱取醇酸樹(shù)脂10.5份，端羥基聚醚型聚氨酯予聚物(分子量5000左右)3份，三乙醇胺0.2份，吐溫(Tween)80 0.5份，混合均勻?yàn)橐粋€(gè)組份，與二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)8份，充分均勻混合后灌漿，1.5小時(shí)凝膠，與水泥有極好的附著力，強(qiáng)度好。
權(quán)利要求
1.一種制備聚氨酯型灌漿材料的方法，其特征是用異氰酸酯殘液和羥基化合物分別為兩個(gè)組份，按比例直接均勻混合后即可進(jìn)行灌漿，室溫固化后使用；其兩組份的配比為，異氰酸酯殘液用量為10-70%(重量)，其余為羥基化合物組份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備聚氨酯型灌漿材料的方法，其特征在于所述的異氰酸酯殘液是異氰酸酯生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)蒸餾提出成品后，留下的深色殘液，這些異氰酸酯殘液是各種通用異氰酸酯，如甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮異氰酸酯、苯撐異氰酸酯、六次甲基二異氰酸酯、萘撐異氰酸酯及多苯基多次甲基多異氰酸酯等生產(chǎn)中的殘液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述制備聚氨酯型灌漿材料的方法，其特征在于所述羥基化合物組份可以單獨(dú)一個(gè)成份使用，也可以以它為主體再添加各種助劑或添加劑共用，這些羥基化合物可以是聚醚、聚酯、聚丁二烯、醇酸樹(shù)脂、聚丙烯酸樹(shù)脂等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述制備聚氨酯型灌漿材料的方法，其特征是在羥基化合物中可以加入增塑劑，它們可以是小分子量的羥基化合物，例如甘油、三羥甲基丙烷、丁二醇、己二醇、丙三醇、己三醇等，可以是植物油類，也可以是丙烯酸酯類予聚物及端羥基聚氨酯，還可以是酯類化合物，例如苯二甲酸酯、癸二酸酯、己二酸酯、磷酸酯等，這些增塑劑可以單獨(dú)使用也可以幾種混合起來(lái)使用，其用量為主體羥基化合物的5-90%(重量)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述制備聚氨酯型灌漿材料的方法，其特征是羥基化合物中可以加入催化劑和交聯(lián)劑，它們可以是小分子胺類化合物，例如三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、二甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、三乙胺、二乙胺、乙二胺、己二胺等、其加入量為主體羥基化合物的0.01-10%(重量)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述制備聚氨酯型灌漿材料的方法，其特征是羥基化合物中可加入有機(jī)金屬類和金屬螯合物類催化劑，它們可以是二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、異辛酸鉛、醋酸苯汞，乙酰丙酮的鐵、鈷、釩鹽，以及環(huán)烷酸鈷、鋅鹽等，其加入量為主體羥基化合物的0.01-10%(重量)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述制備聚氨酯型灌漿材料的方法，其特征是羥基化合物中可以加入表面活性劑，可以是聚氧乙烯烷基醚類，例如吐溫(Tween)60、65、80;曲拉通(Triton)100等，也可以是聚氧乙烯酯類，如span20、40、60、80，等;也可以是有機(jī)硅類，如水溶性硅油，水乳性硅油，其用量為主體羥基化合物的0.2-20%(重量)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述制備聚氨酯型灌漿材料的方法，其特征是在主體羥基材料中可以加入有機(jī)溶劑，它們可以是有機(jī)酮、酯、烴、鹵代烴類，例如丙酮、甲乙酮、環(huán)己酮、醋酸乙醋、醋酸丁酯、二甲苯、200井溶劑油、甲苯、苯、二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯等、其用量為主體羥基化合物的5-80%(重量)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述制備聚氨酯型灌漿材料的方法，其特征是在主體羥基材料中可以添加無(wú)機(jī)填料，可以是水泥、白水泥、石膏粉、碳酸鈣、滑石粉、陶土、氧化鐵紅等，其用量為主體羥基材料的10-60%(重量)。
全文摘要
一種制備聚氨酯型灌漿材料的方法，利用通用異氰酸酯生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)蒸餾提出成品后，留下的殘液為一個(gè)組分，以羥基化合物為另一組分，兩個(gè)組分均勻混合后即可灌漿，室溫固化后使用。羥基化合物組分中可以添加增塑劑、催化劑、交聯(lián)劑、表面活性劑、有機(jī)溶劑和無(wú)機(jī)填料。該方法利用廢物，既減少環(huán)境污染，又簡(jiǎn)化制造工藝，降低了成本，得到一種性能優(yōu)良的聚氨酯灌漿材料。
文檔編號(hào)C08L75/04GK1082566SQ9210667
公開(kāi)日1994年2月23日 申請(qǐng)日期1992年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月17日
發(fā)明者朱萬(wàn)章, 張錫禔, 胡宗賢 申請(qǐng)人:化學(xué)工業(yè)部海洋涂料研究所