本發(fā)明涉及高分子材料合成，尤其涉及一種高吸水聚丙烯酰胺基雙組分聚氨酯材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、我國(guó)隧道及地下工程一般修建在巖土體內(nèi)，規(guī)模巨大，經(jīng)過(guò)多年的服役后，地下工程病害逐漸增多，由于其結(jié)構(gòu)無(wú)論是磚石還是鋼筋混凝土，都不可避免地長(zhǎng)期被水浸濕和滲透，因此滲漏問(wèn)題成為影響其服役效果的突出問(wèn)題之一，尤其大壩、城市地下管道等服役環(huán)境為富水環(huán)境的地下工程，滲漏問(wèn)題更嚴(yán)重。滲漏不僅影響建筑物的使用功能和壽命，嚴(yán)重的還可能影響結(jié)構(gòu)的承載能力，造成工程事故。為確保地下工程的安全性與耐久性，必須及時(shí)檢測(cè)和治理地下工程的滲漏。目前，注漿法是地下工程堵漏補(bǔ)強(qiáng)的一種簡(jiǎn)便且效果明顯的手段，也是目前最常用的堵漏方法之一。所謂注漿法就是將一定的材料配置成漿液，用注漿設(shè)備將其注入縫隙或孔洞之中，使其擴(kuò)散、膠凝或固化，利用漿液對(duì)滲漏通道的附著、凝固、填充作用可對(duì)滲漏部位進(jìn)行修復(fù)。在眾多的注漿材料中，聚氨酯注漿材料因其膨脹性好、早期強(qiáng)度高、粘結(jié)力強(qiáng)、固化速度快、耐久性好、注漿操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)在注漿堵漏中得到了廣泛應(yīng)用。

2、但是聚氨酯材料在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些不足，限制了其使用范圍如中國(guó)專(zhuān)利公布號(hào)cn?109679052?a公開(kāi)了適用于地下管道注漿修復(fù)的雙漿速凝高聚物修復(fù)材料及其制備方法，但沒(méi)有涉及注漿材料本身的吸水性；在實(shí)際應(yīng)用中，注漿完成后隧道和城市地下工程中的裂縫，仍會(huì)殘留未能排出的水分。這些水分存在將對(duì)建筑材料造成二次侵蝕，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)再次出現(xiàn)裂縫、霉斑及鋼筋腐蝕等問(wèn)題。聚氨酯材料由于其吸水性能差，難以有效解決以上這些問(wèn)題。此外，聚氨酯材料中異氰酸酯和水、多元醇組分反應(yīng)會(huì)釋放大量熱量，形成的高聚物材料密度較大，凝固速度快，凝固時(shí)間≤10s。為達(dá)到修復(fù)效果，可能需要使用較多的注漿原料。這些因素的綜合作用導(dǎo)致材料內(nèi)部溫度升高，容易導(dǎo)致泡沫內(nèi)部發(fā)生黃變燒芯。一旦泡沫發(fā)生黃變燒芯，其抗壓強(qiáng)度顯著下降，遠(yuǎn)低于0.8mpa，從而在一定程度上減弱了聚氨酯注漿材料的修復(fù)效果。

3、因此，在本領(lǐng)域中，迫切需要開(kāi)發(fā)一種強(qiáng)度理想、耐久性好、吸水性強(qiáng)的注漿堵漏材料，以滿足隧道及地下工程堵漏補(bǔ)強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高吸水聚丙烯酰胺基雙組分聚氨酯材料及其制備方法，將具有高吸水性的聚丙烯酰胺粉末嵌到開(kāi)孔聚氨酯泡孔內(nèi)部，合成強(qiáng)度理想、耐久性好、吸水性強(qiáng)的泡沫產(chǎn)品。

2、本發(fā)明提供的高吸水聚丙烯酰胺基雙組分聚氨酯材料及其制備方法包括a、b兩組分，其中a組分包括：

3、聚丙烯酰胺組分10～20份；

4、改性異氰酸酯組分80～100份；

5、b組分包括：

6、多元醇組分80～100份；

7、物理發(fā)泡劑5～20份；

8、表面活性劑占b組分的2～3％；

9、開(kāi)孔劑占b組分的2～3％。

10、優(yōu)選的，所述a組分中的改性異氰酸酯為親水多元醇與異氰酸酯預(yù)聚而得，所述親水多元醇為聚乙二醇200、聚乙二醇40、二甘醇中的至少一種；所述異氰酸酯為多亞甲基多苯基異氰酸酯、改性二苯基甲烷二異氰酸酯、改性甲苯二異氰酸酯中的至少一種。。

11、優(yōu)選的，所述b組分中多元醇組分中的多元醇為聚醚多元醇和聚酯多元醇，其中，聚醚多元醇為蔗糖聚醚多元醇或山梨醇聚醚多元醇中的至少一種，羥值為150～700mgkoh/g，聚酯多元醇為苯酐或苯二甲酸和二甘醇、乙二醇或丁二醇通過(guò)縮聚反應(yīng)生成的聚酯多元醇。

12、優(yōu)選的，所述聚丙烯酰胺為粉末狀，密度為1.32g/cm3。

13、優(yōu)選的，所述b組分中的物理發(fā)泡劑，為正丁烷(沸點(diǎn)-0.5℃)、異丁烷(沸點(diǎn)-11.8℃)、七氟丙烷(沸點(diǎn)-16.4℃)、1,-1-二氟乙烷(沸點(diǎn)-24.7℃)、二甲醚(沸點(diǎn)-24.9℃)中的至少一種，占多元醇組分總重量的5～20％。

14、優(yōu)選的，所述b組分中的表面活性劑，為非硅酮表面活性劑，可為lk221、lk443、lk665中的至少一種，占多元醇組分總重量的2～3％，以保證泡孔結(jié)構(gòu)的均勻性和細(xì)密性。

15、優(yōu)選的，所述b組分中的開(kāi)孔劑，為聚氧化丙烯-氧化乙烯共聚醚、聚氧化烯烴-聚硅氧烷共聚物中的至少一種，占多元醇組分總重量的2～3％。

16、本發(fā)明提出一種高吸水聚丙烯酰胺基雙組分聚氨酯材料的制備方法及應(yīng)用，應(yīng)用于上述的高吸水聚丙烯酰胺基雙組分聚氨酯材料的制備和應(yīng)用，包括以下步驟：

17、步驟一、將反應(yīng)釜加熱至40-50℃，依次加入權(quán)利要求2中所述比例的多元醇和異氰酸酯，然后將反應(yīng)釜加熱升溫至78-82℃，反應(yīng)1.5-2.5h。

18、步驟二、將步驟一所得改性異氰酸酯冷卻后，加入聚丙烯酰胺粉末，攪拌20min混合均勻，使聚丙烯酰胺粉末均勻分散在異氰酸酯中，形成液體a組分；

19、步驟三、配制b組分，加入多元醇組分80～100份，物理發(fā)泡劑5～20份、表面活性劑占b組分的2～3％、開(kāi)孔劑占b組分的2～3％；

20、步驟四、對(duì)滲漏部位進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況布置注漿孔，將a組分和b組分在注漿機(jī)內(nèi)混合，利用異氰酸酯基團(tuán)(-nco)和羥基(-oh)反應(yīng)，將具有高吸水性的聚丙烯酰胺樹(shù)脂嵌到開(kāi)孔聚氨酯泡沫內(nèi)部，合成具有強(qiáng)吸水性的注漿材料，并利用注漿輸運(yùn)方式將高吸水樹(shù)脂投放至服役位置，方便快捷。

21、優(yōu)選的，所述步驟二中的攪拌溫度為室溫，攪拌時(shí)間不少于20min。

22、優(yōu)選的，所述材料由開(kāi)孔泡沫組成，開(kāi)孔泡沫的吸水性和聚丙烯酰胺粉末吸水性的復(fù)合使注漿材料具有超強(qiáng)吸水性。

23、與相關(guān)技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的高吸水聚丙烯酰胺基雙組分聚氨酯材料及其制備方法具有如下有益效果：

24、1、本發(fā)明將具有高吸水性的聚丙烯酰胺粉末均勻嵌于聚氨酯開(kāi)孔泡沫內(nèi)，復(fù)合聚氨酯開(kāi)孔泡沫和高吸水聚丙烯酰胺的吸水性，生成的注漿材料為固體蜂窩結(jié)構(gòu)，具有超長(zhǎng)超強(qiáng)的吸水性和除水作用，可將滲漏病害處的水分包裹于聚氨酯泡沫內(nèi)，既可增強(qiáng)聚氨酯泡沫強(qiáng)度，又可保持滲漏病害處的干燥，避免水分對(duì)建筑材料的再次侵蝕，避免再次出現(xiàn)裂縫、霉斑、鋼筋腐蝕等問(wèn)題，可進(jìn)一步改善對(duì)地下工程結(jié)構(gòu)滲漏水病害的修復(fù)治理效果。

25、2、聚丙烯酰胺粉末賦予材料極強(qiáng)的吸水性，可防止聚氨酯材料與水發(fā)生過(guò)多的反應(yīng)，使材料體積過(guò)分膨脹，導(dǎo)致泡沫抗壓強(qiáng)度過(guò)低。

26、3、提高聚氨酯注漿材料的吸水性不僅有利于其吸收滲漏病害處的水分，還有助于增強(qiáng)聚氨酯材料與病害部位的黏結(jié)強(qiáng)度，可以進(jìn)一步改善修復(fù)效果。

27、4、聚氨酯材料在固化過(guò)程中會(huì)反應(yīng)放熱，聚丙烯酰胺粉末賦予了材料較強(qiáng)的吸水性，可有效減少由于結(jié)構(gòu)變形和溫差引起的氣孔和通道的形成，增強(qiáng)材料的耐久性，減少?gòu)?fù)漏的可能。同時(shí)也有效避免泡沫內(nèi)部黃變燒芯的問(wèn)題出現(xiàn)。

28、5、將強(qiáng)吸水性的聚丙烯酰胺嵌于聚氨酯泡沫內(nèi)，聚丙烯酰胺可吸收自身幾十倍至上千倍的水，可有效提高材料整體的阻燃性能。

29、6、城市地面環(huán)境復(fù)雜，常常不具備管道開(kāi)挖維修條件。國(guó)外現(xiàn)行非開(kāi)挖修復(fù)多數(shù)屬于整體更換管道，造價(jià)高，且對(duì)管道施工環(huán)境要求較高，本項(xiàng)目研發(fā)了環(huán)保、早強(qiáng)、耐腐蝕、高吸水的聚丙烯酰胺基雙組份聚氨酯注漿材料。施工過(guò)程方便快捷，不僅可以快速實(shí)現(xiàn)道路注漿修復(fù)，而且可以有效解決由于隧道、地下室、地下管道工程因滲漏導(dǎo)致的基礎(chǔ)脫空和松散問(wèn)題。

30、7、本發(fā)明注漿時(shí)異氰酸酯組分與多元醇組分反應(yīng)迅速、短期內(nèi)便可形成高強(qiáng)度的聚合物骨架，高吸水樹(shù)脂均勻嵌于高強(qiáng)度聚合物骨架內(nèi)，有力彌補(bǔ)了一般高吸水樹(shù)脂強(qiáng)度欠缺、耐久性差的不足，在保證吸水除水效果的同時(shí)，還可為修復(fù)部位提供支撐作用，提升修復(fù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。