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为聚氨酯注浆材料改性,看无机材料显神通

文章出处:奥利瑞莱化工作者:奥利瑞莱浏览:时间:2018-05-14
   聚氨酯类注浆材料是一种化学注浆材料,由聚氨酯预聚体和添加剂(溶剂、催化剂、缓凝剂、表面活性剂等)组成。其具有良好的力学性能、加工性能、抗化学性、防腐和粘结性能,被广泛应用于各个领域。但聚氨酯类材料无法在高温条件下长期使用。因此需要对传统聚氨酯注浆材料进行改性,无机改性为其重要方向。加入无机试剂可降低产品成本,进一步提高聚氨酯注浆材料的阻燃性、防水性和力学性能。本文综述了近几年来在无机改性聚氨酯注浆材料方面的研究进展,包括聚氨酯/水玻璃复合注浆材料、聚氨酯/水泥砂浆复合注浆材料、聚氨酯/SiO2复合注浆材料。
聚氨酯/水玻璃复合注浆材料
   水玻璃俗称泡花碱,是一种水溶性硅酸盐,常作矿用粘合剂,水玻璃具有较强的粘结力,抗酸性和耐热性好。研究人员通过调节聚氨酯注浆材料中硅醇的含量来解决注浆料延伸率较低的问题,增强了施工的可操作性。有研究者以硅酸盐、有机高分子预聚体为原料制备了一种配伍性好、稳定性高、黏度低、安全难燃的双组分浆液体系,可将破碎围岩牢固粘接在一起。另有研究者发现硅酸盐的加入降低了聚氨酯注浆料的反应温度,提高了复合注浆料的力 学和阻燃性能。另有研究者发现水玻璃和聚氨酯混合得到的注浆料具有黏度低、渗透性强和稳定性好的优点。还有科研人员采用一步混合法制备了黏度低、绿色环保、可灌性及阻燃性好的复合注浆材料。以上研究结果表明,水玻璃可使注浆料具有黏度低、力学性能好、堵水性能优良、阻燃性好、稳定性好及抗化学侵蚀的优点,可满足实际工程的需要。
聚氨酯/水泥砂浆复合注浆材料
   
水泥砂浆是一种水硬性无机凝胶材料,具有原料丰富、价格低廉、耐久性好和抗压强度高等优点。有研究人员通过向聚氨酯中添加黏土使材料的弹性模量、拉伸强度、硬度和热稳定性均得到提高。有研究者制备了一种复合聚氨酯注浆材料,该材料具有高强度、低密度的优点,且具有较好的粘结性能。研究人员还发现水泥可显著提高聚氨酯基有机/无机复合注浆材料的阻燃性能。另有研究者合成了一种亲水性聚氨酯灌浆液并将其和无机水泥结合制备了一种有机/无机复合注浆材料,该材料具有较高的力学和遇水膨胀性能。还有研究者发现土壤的粘粒会对聚氨酯的长链大分子产生物理化学作用,使注浆材料的强度提高。根据以上研究成果,加入水泥砂浆可使注浆材料具有稳定性好、力学性能优良、成本低和阻燃性好的优点,增强了可操作性,使注浆材料的应用范围更加广泛。
聚氨酯/SiO复合注浆材料
   
SiO2 是不溶于水和大多数酸,但溶于氢氟酸及热浓磷酸且可与熔融碱类反应的无机物。其中纳米SiO2 可提高注浆料的抗老化能力、强度和耐化学性能。有研究者制备了一种双组分聚氨酯/SiO2复合注浆材料。纳米SiO2加入后形成了化学交联点,提高了注浆料的力学性能,注浆料的热稳定性随纳米SiO2含量的增加而提高。有研究人员发现纳米SiO2生化学反应生成化学键,使材料抗压强度提高,固结体韧性增强。另有研究人员原位制备了纳米SiO2/聚氨酯复合注浆材料,纳米SiO2增强了聚氨酯复合注浆材料的堵水效率,使注浆效果显著提高。综上,聚氨酯/SiO2 复合注浆材料较纯聚氨酯注浆料凝胶时间减小,在粘结性能、热稳定性、渗透性和堵水性能等方面有明显提高。
展望

   多种无机物(水玻璃、水泥砂浆、SiO2 等)均可作为聚氨酯基复合注浆材料的填充剂,使材料的性能得到提高,还可在一定程度上降低注浆材料的成本。今后研究应注意以下几点:

  (1)进一步研究开发来源广泛且更为环保、绿色、阻燃性好、力学性能优良、易渗透、经济的助剂。

  (2)探讨聚氨酯基有机/无机复合注浆材料相容性的影响因素和相容机理。

  (3)进一步深入研究聚氨酯基有机/无机复合注浆材料的凝结硬化机理,为新型无机改性聚氨酯注浆材料的开发提供理论指导。

  (4)研究如何回收再利用废旧的聚氨酯基有机/无机复合注浆材料。
 

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