【技术实现步骤摘要】
本申请涉及高分子密封材料领域，尤其是涉及一种隧道涌泥封堵材料及其制备方法。
技术介绍
1、在隧道工程施工中，隧道涌泥突水是指在隧道开挖过程中，由于地下水压力的作用，导致隧道周围松散的土层或裂隙中的泥浆和水突然涌入隧道内部的现象。这种现象不仅会造成施工中断，还可能导致隧道结构受损，甚至引发严重的安全事故。目前，以注浆密封材料封堵裂缝是解决隧道涌泥突水的有效处理方式。
2、目前，常用的注浆封堵材料主要包括水泥浆、化学浆液（如环氧树脂、聚氨酯等）以及复合浆液。这些材料各有其特点和优势，水泥浆具有成本低廉、来源广泛的特点，适用于较大裂缝和空洞的封堵，但其固化时间较长，早期强度较低，且对细小裂缝的渗透性较差。化学浆液中的环氧树脂具有良好的粘结性和耐化学腐蚀性，固化速度快，适用于快速封堵和加固，但环氧树脂存在明显的收缩率高、硬度高的问题，这可能导致封堵材料与基材之间出现空隙，影响封堵效果，甚至需要返工修复。为了克服环氧树脂的上述缺点，研究人员尝试加入聚氨酯，利用其微膨胀效有效解决收缩问题，同时聚氨酯与环氧树脂形成的互穿网络结构可以显著提高材料的强度和韧性。
3、尽管环氧树脂与聚氨酯的复合材料在一定程度上改善了封堵材料的性能，但环氧树脂仍然存在粘度高、流动性差的问题，这限制了其对细小缝隙的渗透填充能力，尤其是在复杂地质条件下，难以确保封堵材料均匀分布，影响整体封堵效果。
技术实现思路
1、为解决环氧-聚氨酯封堵材料在流动性上的缺陷，本申请提供了一种隧道涌泥封堵材料及其制备
2、第一方面，本申请提供一种隧道涌泥封堵材料，其包括如下质量份的原料：
3、50～70份聚氨酯预聚体、20～30份环氧树脂a、10～20份有机硅聚醚改性环氧树脂、3～7份固化剂；
4、所述有机硅聚醚改性环氧树脂按照如下步骤制得：
5、s1、在惰性气氛中，使多乙烯多胺与环氧丙烷在催化剂下进行一次开环聚合，得到端羟基超支化聚醚；然后加入具有烯基的环氧化合物和环氧树脂b，进行二次开环聚合，得到端烯基超支化聚醚改性环氧树脂；
6、s2、端烯基超支化聚醚改性环氧树脂与含硅氢基和烷氧基硅烷化合物在铂催化剂下混合反应，得到有机硅聚醚改性环氧树脂。
7、在上述任一技术方案中，所述多乙烯多胺与环氧丙烷、具有烯基的环氧化合物和环氧树脂的质量比为1:8～10：3～5：40～60。
8、在上述任一技术方案中，所述多乙烯多胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或几种。
9、在上述任一技术方案中，所述具有烯基的环氧化合物选自烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基环氧乙烷中的一种或几种。
10、在上述任一技术方案中，所述含硅氢基和烷氧基硅烷化合物具有如下通式：(ro)nsih4-n，n大于等于2。
11、示例性的，所述含硅氢基和烷氧基硅烷化合物选自三甲氧基硅烷，三乙氧基硅烷，乙基二甲氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
12、需要说明的是，当烷氧基具有多个时能有效实现交联树脂与水泥基体，提高封堵材料固化后的力学强度。
13、在上述任一技术方案中，所述端烯基超支化聚醚改性环氧树脂与含硅氢基和烷氧基硅烷化合物的质量比为1:2～4。
14、在上述任一技术方案中，步骤s1中，所述催化剂为双金属氰化物（dmc），所述开环聚合的反应温度为90～120℃。
15、在上述任一技术方案中，所述一次开环反应聚合的时间为5～10h。
16、在上述任一技术方案中，所述二次开环反应聚合的时间为8～12h。
17、在上述任一技术方案中，所述环氧树脂b均为双酚a环氧树脂，环氧当量为180～200g/mol。
18、在上述任一技术方案中，所述聚氨酯预聚体的-nco%含量约在15%～25%。
19、需要说明的是，本申请的聚氨酯预聚体可直接购买市售产品，也可通过聚多元醇与多异氰酸酯反应制得。
20、在上述任一技术方案中，所述环氧树脂a选用e-35、e-44、e-51中的一种或几种。
21、在上述任一技术方案中，所述铂催化剂采用氯铂酸的醇溶液、四氢呋喃配位的铂催化剂和二乙烯基四甲基硅氧烷配位的铂催化剂中的一种或几种。
22、在上述任一技术方案中，所述固化剂采用质量比为8～10:1的胺类固化剂与有机锡螯合物。
23、在上述任一技术方案中，所述胺类固化剂选自 dmp-30、hdg-a/b环氧树脂固化促进剂、叔胺类促进剂（三乙胺、三乙醇胺、bmda、dbu、dmp-10、吡啶）、季铵盐类促进剂、脂肪胺类促进剂中的一种或两种。
24、在上述任一技术方案中，所述有机锡催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
25、本申请步骤s1中，一次开环聚合得到具有超支化结构的羟基封端聚醚，再经过二次开环聚合，得到烯基封端的超支化聚醚并将其接枝在环氧树脂表面。在步骤s2中，烯基与含硅氢基和烷氧基硅烷化合物中的硅氢基进行加成聚合，从而将硅氧烷基团引入环氧树脂中。
26、上述反应接枝的有机硅聚醚链段具有较低的内聚能密度和较高的柔顺性，能够降低环氧树脂的粘度。同时，该链段能够增加分子间的滑移能力，减少环氧树脂分子链之间的缠结以及分子间的相互作用力，从而提高环氧树脂的流动性。且有机硅聚醚链段含有疏水性的有机硅基团，能够有效地排斥水分子，提高材料的耐水性。
27、此外，环氧树脂引入的有机硅链段中含有的硅氧烷基团具有良好的交联反应性能，其遇水形成的硅羟基能够与聚氨酯预聚体以及隧道水泥基体形成良好的化学连接，从而提高封堵材料粘接强度及其固化后的力学强度。
28、需要说明的是，本申请中有机硅聚醚改性环氧树脂的用量应适量，用量过多易影响封堵材料固化后的力学性能。因此，本申请中将其与常规环氧树脂a复配使用。
29、在上述任一技术方案中，所述材料的原料还包括10～30份硅烷偶联剂改性碳酸钙。
30、在上述任一技术方案中，所述硅烷偶联剂改性碳酸钙由质量比为100:3～6:1～5的碳酸钙、异氰酸酯基偶联剂与苯基硅烷偶联剂。
31、在上述任一技术方案中，所述异氰酸酯基偶联选自3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷剂和/或3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷。
32、在上述任一技术方案中，所述苯基硅烷偶联剂选自苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、苯基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
33、在上述任一技术方案中，所述碳酸钙的中值粒径为1～50μm，更优选为10～20μm。
34、示例性的，所述碳酸钙的中值粒径为5μm、10μm、15μm、25μm或30μm。
35、碳酸钙填料的掺杂能够显著提高封堵材料的力学强度，以使其能够承受更大的压力载荷。本申请采用硅烷偶联剂对其进行改性，一方面为改善其表面性能，促进其在树脂基体中的有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道涌泥封堵材料，其特征在于，包括如下质量份的原料：
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述多乙烯多胺与环氧丙烷、具有烯基的环氧化合物和环氧树脂的质量比为1:8～10：3～5：40～60。
3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述多乙烯多胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述具有烯基的环氧化合物选自烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基环氧乙烷中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述含硅氢基和烷氧基硅烷化合物选自三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、乙基二甲氧基硅烷、甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，步骤S1中，所述催化剂为双金属氰化物，所述开环聚合的反应温度为90～120℃。
7.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述固化剂采用质量比为8～10:1的胺类固化剂与有机锡螯合物。
8.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述材料的原料还包括10
9.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂改性碳酸钙由质量比为100:3～6:1～5的碳酸钙、异氰酸酯基偶联剂与苯基硅烷偶联剂。
10.一种隧道涌泥封堵材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种隧道涌泥封堵材料，其特征在于，包括如下质量份的原料：
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述多乙烯多胺与环氧丙烷、具有烯基的环氧化合物和环氧树脂的质量比为1:8～10：3～5：40～60。
3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述多乙烯多胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述具有烯基的环氧化合物选自烯丙基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙烯基环氧乙烷中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述含硅氢基和烷氧基硅烷化合物选自三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、乙基二甲氧基硅烷、...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘学峰，刘凯，崔海波，
申请(专利权)人：青岛德辰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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