石英砂和水玻璃改性聚氨酯复合膨胀材料

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1、武世凯，郭学锋，曹新鑫，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：以不降低聚氨酯发泡特性为前提．以石英砂和水玻璃与聚氨酯复合预制得硬度高而成本低的复合膨胀材料，作为发泡材料使用。研究了不同石英砂一水玻璃一聚氨酯配比对发泡特性的影响。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、36．9MPa、3．6MPa、324．3k咖3。与纯聚氨酯的初凝时间(376．4s)、抗压强度(22．6MPa)、弹性模量(1．7MPa)和表观密度(62．9k咖3)相比，分别提高了约_69％、63％、112％

2、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缝的堵漏密封材料以及深井承栽填充材料。关键词：聚氨酯；改性；石英砂；水玻璃A№ct：Anewkjndofmat商alwhjchexp柚dscompositepoJyuretll舳emodified1I，itllSi02s锄d粕d80diumsilic砒ei8p陀p眦d．ItislessexpensiVe蛐dh够tllehighha耐nessproper哆．Thismaterialcanbeu眈d鸽injectingp鹊tefo锄ingm砒erial．Intllispaper，tllecomp

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4、12％跚d415％respectively，incomp撕sionwinl山epropertiesofpurepoly眦etll锄ewhicha陀376．4s，22．6MPa，1．7MPa明d62．9k咖3．Accordjngtotllepmpertiesoftllepreparedmaterial，itismo托availabletobeusedtobuildirIg够cmcksea：IingmaterialanddeepweUloadingfiUer眦terial．KeywOrds：pol”lretll肌e；modification；si02s

5、蛐d；sodiumsilicate0引言聚氨酯注浆材料具有黏度适中、凝结速度较快、时间可调、耐水性较好等优点【l】。在众多化学注浆材料中效果显著。聚氨酯注浆材料可用于水库坝体的输水隧道裂缝的堵漏密封、桥梁的加固和桥体裂缝的堵漏密封．各种建筑物与地下混凝土裂缝的堵漏密封、钻井护壁的堵漏加固、高层建筑物及公路路基的加固、采矿工程中巷道内堵水顶板等破碎层的加固．以及作为室内保温填充材料等嘲。适用范围十分广泛。基金项目：中国煤炭工业协会2011年度科学技术指导性计划项目(MT目一2011—379)。聚氨酯是以聚醚多元醇和异氰酸酯为主料．加一些阻燃剂、发泡剂

6、、催化剂等助剂，反应生成的一种具有高黏结力和一定机械强度的反应产物嗍。聚氨酯的原材料分为黑料和自料，黑料为异氰酸酯，白料为聚醚多元醇和其它助剂的混合物。在使用过程中将黑料和白料混合后用气动注浆泵注入裂缝里。聚氨酯在固化过程中，在裂缝内形成骨架结构，使裂缝处具有更高的强度M。由于纯聚氨酯存在成本较高、强度较低、堵水效果较差等缺点，需要对现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。如何获得具有良好的堵漏密封性能．并且具有一定强度的聚氨酯注_·善圭材垫墅幽一15一__I霍雪雪圜查兰竺：兰兰竺：!竺竺：兰：兰兰竺兰兰兰兰兰兰

7、兰兰竺兰竺竺竺兰兰浆材料，已成为重要的研究课题睁1”。一般的纯聚氨上切取力学性能试样，测试抗压强度，通过应力一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．提出最优较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50。砌．高获得较高的表观

8、密度、抗压强度、弹性模量、膨胀倍为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