一种地铁堵漏胶组合物的制备方法及应用

本发明涉及有机高分子材料及制品，特别是涉及一种地铁堵漏胶组合物的制备方法及应用。

背景技术：

1、地铁工程的损害不仅有水害、冻害、衬砌裂损和衬砌侵蚀等自然因素。也有地铁车组通过地下通道时对整体道床、地下通道的震动扰动这些人为因素。地下通道、地铁车站的渗透主要由结构面的混凝土缺陷引起，在浇筑时振捣不密实、水化热过高、混凝土含水量高会造成离析进而导致不密实和蜂窝麻面，当外界水压大于此处混凝土抗渗压力时，就会出现渗漏水现象，主要表现为点渗漏和面渗漏。另外，设备安装件的管头、钢筋头、拉筋孔等预埋件处防水密封处理不好，也常出现渗漏。当地下通道、地铁车站出现渗漏情况后，需及时进行堵漏。

2、现有技术中，进行地下通道、地铁车站堵漏时，一般采用无机类灌浆材料，如超细水泥灌浆和水泥水玻璃灌浆；或者有机类灌浆材料，如聚氨酯泡沫、环氧树脂注浆。但是，现有的灌浆材料都存在一定的缺陷，比如，聚氨酯泡沫易二次渗漏，环氧树脂注浆以及无机类堵漏胶不够柔软，无法在震动扰动的情况实现良好的堵漏效果。因此，开发适用于地铁工程这一特殊环境的高性能堵漏胶十分必要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种地铁堵漏胶组合物的制备方法及应用，以解决上述现有技术中存在的问题。本发明合成了一种可以使环氧树脂变得柔韧有弹性、且强度不低的端氨基聚氨酯型添加剂，并且将其添加到双组分环氧树脂型地铁堵漏胶中，设计了一款低粘度、快速固化、可在特殊环境（潮湿、水下等户外）固化、吸水率低的地铁堵漏胶组合物。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明的技术方案之一：一种地铁堵漏胶组合物，包括a组分和b组分；按质量百分比计，所述a组分的原料组成为：55-92.5%的环氧树脂、5-30%的端氨基聚氨酯和2.5-15%的稀释剂；所述b组分的原料组成为：30-60%的胺类固化剂、40-70%的快速固化剂。

4、所述地铁堵漏胶组合物为双组分环氧树脂型地铁堵漏胶，端氨基聚氨酯作为所述双组分环氧树脂型地铁堵漏胶的添加剂。

5、进一步地，所述环氧树脂包括e-51、e-44中的一种或两种；所述稀释剂包括亚烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、c12-14脂肪缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的一种或多种；所述胺类固化剂包括二乙烯三胺的环氧加成物、酚醛胺和多元胺-硫脲缩合物中的一种或多种；所述快速固化剂为聚硫醇类固化剂。

6、进一步地，所述聚硫醇类固化剂包括capcure 3-800、capcure 3830-81、capcure40sechv(美国)、capcure wr-6(德国)、mp-gg90、qe340-m(日本)中的一种。

7、进一步地，所述端氨基聚氨酯的结构式为：

8、，1≤x≤25，0≤y≤8，0＜z≤40；

9、其中，r1为或；

10、r2为，1≤m≤15，1≤n≤60；

11、r3为、、或；

12、r4为-ch2ch2-、-ch2ch2ch2-、或，3≤s≤25。

13、进一步地，所述端氨基聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

14、（1）将环状碳酸酯和乙二胺混合，加热进行开环加成反应，得到氨酯二醇（简称为pcd）；

15、（2）将所述氨酯二醇与异氰酸酯以及聚碳酸亚丙酯多元醇（简称为ppcd）混合，或将所述氨酯二醇与异氰酸酯混合，加热进行加成反应，得到聚氨酯预聚体；

16、（3）将所述聚氨酯预聚体与二元胺混合，进行封端反应，得到所述端氨基聚氨酯。

17、进一步地，所述将环状碳酸酯和乙二胺混合时，环状碳酸酯和乙二胺的摩尔比为1:0.5；所述开环加成反应的温度为80℃，时间为2h；所述开环加成反应在通氮气条件下进行。

18、进一步地，所述环状碳酸酯为碳酸丙烯酯（简称为pc，结构式为）或碳酸乙烯酯（简称为ec，结构式为）；所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯（简称为hdi，结构式为）、异佛尔酮二异氰酸酯（简称为ipdi，结构式为）、二苯甲烷二异氰酸酯（简称为mdi，结构式为 ）或甲苯二异氰酸酯（简称为tdi，结构式为）；所述二元胺为乙二胺（简称为eda，结构式为）、1,3-丙二胺（结构式为）、4,4'-二氨基联苯（简称为ddm，结构式为）或聚醚胺(结构式为，s为3≤s≤25)。

19、进一步地，所述聚醚胺的数均分子量为230-600。

20、进一步地，所述环状碳酸酯为碳酸丙烯酯时，得到的氨酯二醇的结构式为；所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯时，得到的氨酯二醇的结构式为。

21、进一步地，所述聚碳酸亚丙酯多元醇的结构式为，1≤m≤15，1≤n≤60。

22、进一步地，所述聚碳酸亚丙酯多元醇的数均分子量小于3000。

23、进一步地，所述加成反应的温度为80℃。

24、进一步地，所述聚氨酯预聚体为异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体，其结构式为，1≤x≤25，0≤y≤8，0＜z≤40。

25、进一步地，所述聚氨酯预聚体的数均分子量为1000-10000。制备聚氨酯预聚体时，首先根据想要获得的聚氨酯预聚体分子量计算出需要使用的氨酯二醇、异氰酸酯以及聚碳酸亚丙酯多元醇的摩尔量，然后根据计算的摩尔量对应称取氨酯二醇、异氰酸酯和聚碳酸亚丙酯多元醇进行加成反应，得到预想分子量的聚氨酯预聚体。

26、进一步地，所述端氨基聚氨酯的数均分子量为1000-10000。

27、本发明利用氨酯二醇、异氰酸酯为原料，或者利用氨酯二醇、异氰酸酯以及聚碳酸亚丙酯多元醇为原料制备聚氨酯预聚体，再利用二元胺对聚氨酯预聚体进行封端得到端氨基聚氨酯，其中的氨酯二醇、异氰酸酯以及聚碳酸亚丙酯多元醇都有多种选择，故而对端氨基聚氨酯产物命名时根据三种变量命名，如本发明中出现的pc-te3000是以pc、tdi、eda为原料合成的数均分子量为3000的产物，pc-te10000是以pc、tdi、eda为原料合成的数均分子量为10000的产物，ptmg-te10000是以聚醚二元醇ptmg2000（结构式为 ho(ch2ch2ch2ch2o)rh，mn=2000）、tdi、eda为原料合成的数均分子量为10000的产物。通过控制二元醇与异氰酸酯的基团数比可以得到不同数均分子量的聚氨酯预聚体，再使用二元胺封端，可得到任意端氨基聚氨酯。而由于数均分子量越小，反应程度越不易控制，数均分子量越大，体系粘度越大，故而把聚氨酯预聚体的分子量控制在1000-10000。

28、本发明的技术方案之二：上述地铁堵漏胶组合物的制备方法，包括以下步骤：将端氨基聚氨酯与环氧树脂加热混合，再加入稀释剂得到a组分；将快速固化剂与胺类固化剂混合，得到b组分；使用时将a组分和b组分混合。

29、本发明的技术方案之三：上述地铁堵漏胶组合物在堵漏中的应用。

30、进一步地，将a组分和b组分混合后灌入渗漏处。

31、进一步地，a组分和b组分按100:20-30的质量比混合。b组分的用量越多，固化速度越快。

32、进一步地，所述地铁堵漏胶组合物在堵漏中的应用优选为在地铁工程堵漏中的应用。

33、本发明的地铁堵漏胶组合物以环氧树脂作为主体，添加端氨基聚氨酯使其增韧增强，添加稀释剂控制体系粘度在可注射粘度，特定组分的混合固化剂使其能在25-50min表干。通过表干时间可以确定地铁堵漏胶组合物的施工时间以及渗透范围。

34、在环氧树脂中添加较多的端氨基聚氨酯会使粘度有一定的增加，影响地铁堵漏胶组合物工作时对地缝等的渗透能力，导致堵漏不完全，本发明通过添加稀释剂使整个地铁堵漏胶组合物体系的粘度下降，从而提高地铁堵漏胶组合物的渗透能力。

35、本发明公开了以下技术效果：

36、本发明的地铁堵漏胶组合物固化速度快，表干时间可调，可在特殊环境（潮湿、水下等户外）固化，固化后强韧性好，粘结强度尚可，透光性优良，适合用于地铁工程中的堵漏。

37、本发明提供的端氨基聚氨酯含有氨基甲酸酯基和脲基，将其作为环氧树脂型地铁堵漏胶的添加剂，可以利用其中的氨基甲酸酯基和脲基改善环氧树脂的交联网络，对环氧树脂进行增强增韧，且可在对环氧树脂进行增强增韧的同时保证环氧树脂的高透光性。

38、本发明采用环保的co2基原料（pc、ec以及ppcd），代替不可再生的石油基原料，采用合成聚氨酯预聚体的方法合成反应型添加剂-端氨基聚氨酯，不仅可减缓对石化能源的依赖，还可减少对环境的污染，具有重要的科学战略意义。

39、本发明通过对胺类固化剂和快速固化剂（聚硫醇类固化剂）进行一系列的配比可以得到一款表干时间可调的复合固化剂（b组分）。

40、本发明通过对a组分与b组分进行合适的配比，设计出了一款综合性能较优的地铁堵漏胶组合物。a、b组分共混后有充足的操作时间，然后表干，48h后达到使用强度，7天完全固化，并可在潮湿及水下等户外的复杂环境固化。