石英砂和水玻璃改性聚氨酯复合膨胀材料.pdf

戎世飢,郭学锋,當新,等:石英秒和水玻璃改性聚魚复合膨账材料
新型材料
石英砂和水玻璃攻性聚気复合膨胀材料
武世凯,郭学,新查,崔红保
(河南理工大学材料科学与工程学院,河南焦作454000
摘要:以不降低聚氯豳发泡特性为前提,以石英砂和水玻璃与聚魚酯复合预制得硬度高而成本低的复合膨账
材料,作为发泡材料使用。研究了不同石英砂水玻璃一聚魚酯配比对发泡特性的形响。研究结果表明,复合膨
胀材料的初凝时间、抗压强度、弹性模量和表观密度分别为115.1s、369MPa、3.6MPa、3243kgm与纯魚
酯的初凝时间(3764)、抗压强度(2.MPa)、弹性模量(1.7MPa)和表观密度(62.9kg/m)相比,分别提高
了约-69%、63%、112%和415%。制备的复合膨胀材料在综合性能上适合用作建筑上裂的堵漏密封材
料以及深并承填克材料。
关词:聚氯酯:政性;石英砂;水玻璃
Abstract: A new kn of mae al which expans compose polyurethane moified with Si0 sand and sodium
silicate is prepared. It is less expensive and has the high hardness property. This material can be used as
injecting paste foaming material. In this paper, the composition of Si0 sand sodium silicate solution
polyurethane should been studied. The results show that the initial setting time, ultimate compressive strength,
elastic modulus and apparent density of the expanding composite polyurethane are 115.1 s, 36.9 Mpa, 3.6 Mpa
and 324.3 kg m respectively. The properties are improved by-69%, 63%, 112% and 415% respectively, in
comparision with the properties of pure polyurethane which are 376.4 s, 22.6 Mpa, 1.7 Mpa and 62.9 k m
According to the properties of the prepared material, it is more available to be used to building as crack
sealing material and deep well loading filler material
Key words; polyureth
ification; Sio sand; sodium silicate
0引
聚氨酯是以聚醚多元醇和异氰酸酯为主料,加
聚氨酯注浆材料具有黏度适中、凝结速度较一些阻燃剂、发泡剂、催化剂等助剂,反应生成的一
快、时间可调、耐水性较好等优点叫,在众多化学注种具有高黏结力和一定机强度的反应产物(。聚
浆材料中效果显著。聚氨酯注浆材料可用于水库氨酯的原材料分为黑料和白料,黑料为异氰酸酯,
坝体的输水隧道裂缝的堵漏密封、桥梁的加固和白料为聚醚多元醇和其它助剂的混合物。在使用过
桥体裂缝的堵漏密封,各种建筑物与地下混凝土程中将黑料和白料混合后用气动注浆泵注入裂缝
裂缝的堵漏密封、钻井护壁的堵漏加固、高层建筑里。聚氨酯在固化过程中,在裂缝内形成骨架结构,
物及公路路基的加固、采矿工程中巷道内堵水顶使裂缝处具有更高的强度6?。由于纯聚氨酯存在成
板等破碎层的加固,以及作为室内保温填充材料本较高、强度较低、堵水效果较差等缺点,需要对现
等P到,适用范围十分广泛。
有的纯聚氨酯进行改性。对聚氨酯改性的主要目的
是降低总成本,提高其综合性能。如何获得具有良
基金项目:中国農工业协201年度科学技术指导好的堵漏密封性能,并且具有一定强度的聚氨酯注
性计划项目( MTK-2011-379)。
2015年1
万方数括
新型材料
武世凯,郭学,新鑫,等:石英和水玻璃改性聚階复合膨账材料
浆材料,已成为重要的研究课题川。一般的纯聚氨上切取力学性能试样,测试抗压强度,通过应力ー
酯注浆材料成本较高,初凝时间抗压强度、弹性模应变曲线计算出对应的弹性模量。并将加入石英砂
量等综合性能较差。为了获得成本较低、综合性能的复合膨胀材料与纯聚氨酯作性能对比,提出最优
校好的聚氨酯复合材料,本文研究了用石英砂增强复合膨胀材料配比。为了方便比较,本文每组实验
结合水玻璃改性后的聚氨酯的膨胀特征和机械性所用黑料和白料的体积均为20mL
能。通过调节配比,保证在较短的初凝时间条件下,
将混合均匀的复合材料浇人内径为50mm,高
获得较高的表观密度、抗压强度、弹性模量、膨脒倍为50mm不锈钢容器中,紧实地充满模具,称量后
数和较低成本的新型发泡聚氨酯复合膨胀材料,以按式(1)计算材料的表观密度
期用于建筑、采矿、公路等工程。
mmt
1实验方法
实验过程中所用原材料包括白料(聚醚多元醇:式中:p为表观密度,单位为kgm3;m为模具的质
主链含有醚键(-R-O-R-)其端基或侧基含有大于2量,单位为kg:m为材料与模具的质量之和,单位
个羟基(-0D的聚合物及其它助剂的混合物),工业为kg;p为试样的体积,单位为m
级,烟台亿达聚氨酯有限公司生产;黑料(异氯酸酯2实验结果
(OCN-R-NCO),工业级,陕西五恒科工贸有限公
纯聚氨酯(20mL黑料+20mL白料)与不同体
司生产;模数为3.0的水玻璃( Na, Sio29H2O)溶液
积的水玻璃溶液混合,经过充分搅拌后,分析不同
エ业级,南通同蒙亚化工有限公司生产;纯度为水玻璃含量与膨胀倍数之间的关系。一开始,增加
8%,粒径约为0.1-0.2mm的石英砂。
水玻璃添加量,罴料+白料+水玻璃混合溶液反应
物料用矿样检验筛(筛孔为0.2mm)筛分后,用
体积逐渐增大,但当水玻璃溶液的添加量增加到
FA2004电子天平(精度为0.01g)称量。流体用量筒
定值时,继续增大水玻璃溶液量,膨胀倍数反而逐
和烧杯测量,配置好的流态物料在不锈钢容器内用
渐降低。假设膨胀倍数为λ,x为水玻璃溶液的添
洁净的玻璃棒或不锈钢棒进行搅拌,搅拌均匀后的
流态物料浇入倒人规格为62.5mmx40mmx40mm
加量,反应前聚氨酯+水玻璃溶液的体积之和为ッo
的模具内,待固化后,相同条件下压实,然后脱模形
反应后的体积为1,那么,
成力学性能试样,用WDW-2C电子万能试验机进
(2
行抗压分析。初凝时间用追日PS-60秒表记时器
测试结果显示,当x=6mL时,A,=42.9,此时
记录。
20mL黑料+20mL白料+xmL水玻璃溶液混合反
为了确定水玻璃溶液的加人量,首先将20mL
应所得产物膨胀倍数取得最大值。
黑料+20mL白料+xmL水玻璃溶液充分混合后浇入
带有刻度的烧杯中,然后用洁净的玻璃