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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810971017.X (22)申请日 2018.08.24 (71)申请人 上海华峰新材料研发科技有限公司 地址 201507 上海市金山区工业区月工路 1369号2幢101室 (72)发明人 韩文张天水朱彦唐劲松 路言杰孙武鹏徐家栋邢小墨 彭勃 (74)专利代理机构 上海金盛协力知识产权代理 有限公司 31242 代理人 罗大忱 (51)Int.Cl. C08G 18/66(2006.01) C08G 18/69(2006.01) C08G 18/50(2006.01)。
2、 C08G 18/48(2006.01) C08G 18/42(2006.01) C08G 18/32(2006.01) E01B 2/00(2006.01) (54)发明名称 整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料 及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种整治高铁路基翻浆冒泥 病害的聚氨酯材料及其制备方法， 聚氨酯材料A 组分和聚氨酯材料B组分， A组分和B组分的质量 份数比为0.1:110:1。 聚氨酯材料A组分， 包含 多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯50100份， 多亚甲基多苯基异氰酸酯50100份， 增塑剂A1 50份， 稀释剂溶剂油120份， 聚氨酯材料B组 分， 含有多元醇， 所。
3、述的多元醇为聚醚多元醇、 聚 酯多元醇、 聚脲多元醇、 聚烯烃多元醇、 接枝多元 醇、 生物基多元醇、 端胺基聚醚中的两种或两种 以上的多元醇组成的混合物。 本发明凝胶反应的 活性远大于发泡反应， 大大减少了对环境中的水 分子的反应敏感性， 密度和强度保持率明显提 升， 能够更加有效地适用于高速铁路路基翻浆冒 泥病害的整治。 权利要求书2页 说明书9页 CN 109021203 A 2018.12.18 CN 109021203 A 1.整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料A组分， 其特征在于， 包含多元醇改性二苯 基甲烷二异氰酸酯 50100份， 多亚甲基多苯基异氰酸酯 50100份， 增塑。
4、剂A 150份， 稀释剂溶剂油120份。 2.根据权利要求1所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料A组分， 其特征在 于， 官能度为2.2-2.9， 其中多元醇改性MDI中， 多元醇为2官能度聚醚多元醇， 数均分子量为 2002000。 3.根据权利要求1所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料A组分， 其特征在 于， 所述的增塑剂A为邻苯二甲酸二辛酯、 邻苯二甲酸二丁酯、 己二酸二辛酯、 邻苯二甲酸二 异壬酯、 柠檬酸三丁酯、 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇 双异丁酸酯、 蓖麻油或环氧大豆油中的一种或多种。 4.整治高铁路基翻浆冒泥病。
5、害的聚氨酯材料B组分， 其特征在于， 含有多元醇， 所述的 多元醇为聚醚多元醇、 聚酯多元醇、 聚脲多元醇、 聚烯烃多元醇、 接枝多元醇、 生物基多元 醇、 端胺基聚醚中的两种或两种以上的多元醇组成的混合物。 5.根据权利要求4所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料B组分， 其特征在 于， 所述的多元醇平均官能度为38， 分子量为2002000。 6.根据权利要求4所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料B组分， 其特征在 于， 所述的多元醇为端胺基聚醚与以下多元醇中的一种以上的混合物： 聚醚多元醇、 聚酯多元醇、 聚脲多元醇、 聚烯烃多元醇、 接枝多元醇或生物基多元醇。 7.根据权利要。
6、求6所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料B组分， 其特征在 于， 以重量计： 端胺基聚醚的用量为多元醇总用量的1030。 8.根据权利要求4所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料B组分， 其特征在 于， 为多元醇、 增塑剂、 扩链剂、 交联剂、 偶联剂、 催化剂、 表面活性剂和发泡剂的混合物。 9.根据权利要求8所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料B组分， 其特征在 于， 包含如下质量份数的组分： 10.根据权利要求9所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料B组分， 其特征在 于， 所述的增塑剂B为邻苯二甲酸二辛酯、 邻苯二甲酸二丁酯、 邻苯二甲酸二异壬酯、 磷酸三 乙酯、 。
7、1-甲氧基-2-丙醇、 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、 2,2,4-三甲基-1,3-戊二 醇双异丁酸酯、 偏苯三酸三辛酯或腰果壳油中的一种或多种的混合物。 所述的扩链剂为乙二醇、 一缩二乙二醇、 一缩二丙二醇、 1,4-丁二醇和1,6-己二醇中的 权利要求书 1/2 页 2 CN 109021203 A 2 一种或多种的混合物。 所述的交联剂为甘油、 新戊二醇、 季戊四醇、 三乙醇胺、 三羟甲基丙烷中的一种或多种 的混合物。 所述的偶联剂为硅烷偶联剂或铝酸酯类偶联剂中的一种以上； 所述的催化剂为脂肪胺类、 脂环胺类、 芳香胺类、 醇胺类及其铵盐类化合物或叔胺类催 化剂； 所述的。
8、表面活性剂为有机硅表面活性剂； 所述的发泡剂为一氟二氯乙烷和水的混合物。 11.整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料， 其特征在于， 包括权利要求13任一项 所述的聚氨酯材料A组分和权利要求410任一项所述的聚氨酯材料B组分， A组分和B组分 的质量份数比为0.1:110:1。 12.制备权利要求11所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料的方法， 其特征 在于， 包括如下步骤： (1)将所述的A组分中的各原料在5090下搅拌混合反应13h， 后降至常温， 包装储 存， 形成所述A组分； 优选地， 异氰酸酯基与多元醇的羟基摩尔比为2:15:1； (2)将B组分中的各原料在50下混合12h， 。
9、后降至常温， 包装储存， 形成所述B组分； (3)分别将A组分与B组分加入到注浆机相应料罐内， 加热至2540， 通过机头混合反 应， 注浆即可获得所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料。 权利要求书 2/2 页 3 CN 109021203 A 3 整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种聚氨酯注浆材料及其制备方法。 背景技术 0002 随着我国铁路事业的迅猛发展， 正逐步形成 “八纵八横” 主通道， 至2017年底， 全国 铁路营业里程达12.7万公里， 其中高速铁路2.5万公里， 我国已建成了世界上最现代化的铁 路网和最发达的高铁网。 高速。
10、度、 高密度、 长距离跨线运输是我国客运专线的运营特点。 为 满足行车安全、 乘车舒适和准点行车的要求， 客专和高铁线路必须具有平顺、 稳定、 耐久和 少维修的性能。 这就对铁路基的质量提出更高的要求。 然而我国是路基灾害频发大国， 翻浆 冒泥、 路基沉降等病害问题出现频率越来越高， 导致轨道线路的不平顺， 恶化了高速列车的 行驶环境和行车安全， 急需有效的治理方法。 0003 所述翻浆冒泥现象为， 在列车的移动荷载作用下， 路基土层中细颗粒土逐渐移动 至基床表层(级配碎石层)， 在雨水浸蚀、 冲刷及列车循环荷载作用下， 泥浆翻冒至基床表层 的现象。 其主要原因为， 无砟轨道底座板(或支承层)。
11、和路基表层之间形成的吊空区内产生 积水， 高频列车循环荷载作用(动荷载)下， 吊空区承受反复的拍打和抽吸作用， 原本静止的 细颗粒土与水充分混合形成泥浆， 随着孔压的增大， 泥浆逐渐翻冒至基床表面， 形成翻浆冒 泥。 0004 对于高速铁路， 由于其运营特点， 维修天窗期很短， 通常一天只有不到4小时的可 维修作业时间， 这就要求路基的维修治理必须快速有效。 传统的水泥无机材料及其维修方 案很难满足要求。 近年来各种高聚物注浆材料越来越多地被应用于路基翻浆冒泥病害治 理， 特别是聚氨酯注浆材料， 由于其具有反应速度快、 并可按需调节， 浆液黏度较小、 流动性 好， 膨胀力可调、 抬升性可控， 。
12、无毒环保安全等特点， 很适合进行路基病害的治理。 0005 但是对于一般的聚氨酯注浆材料， 其化学反应机理决定了， 如果在潮湿积水的环 境下施工， 浆液在遇到水后反应成型的材料会出现固化不良， 密度及力学性能明显劣化， 降 低其服役性能和耐久性。 而已经发生翻浆冒泥病害的路基部位， 往往其级配碎石中非常潮 湿乃至含有大量积水， 显然市售的普通的聚氨酯注浆材料在这种多水的恶劣环境下的性能 会发生明显劣化， 是满足不了承载要求和耐久性要求的。 发明内容 0006 本发明的目的在于提供一种整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料及其制备 方法， 以克服现有技术存在的缺陷， 满足相关领域应用的需要。 00。
13、07 本发明首先涉及一种整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料A组分， 所述的整 治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料A组分， 包含多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯(简 称多元醇改性MDI)50100份， 多亚甲基多苯基异氰酸酯(简称PAPI)50100份， 增塑剂A 1 50份， 稀释剂溶剂油120份； 0008 所述的A组分为浅黄色至褐色液体， 官能度为2.2-2.9。 其中多元醇改性MDI中， 多 说明书 1/9 页 4 CN 109021203 A 4 元醇为2官能度聚醚多元醇， 数均分子量为2002000。 优选的为聚醚206、 聚醚210、 聚醚 220、 聚四亚甲基醚二醇-1000(P。
14、TMEG-1000)、 聚四亚甲基醚二醇-1000(PTMEG-2000)中的一 种以上。 0009 所述的PAPI是由亚甲基架桥的多苯环芳香族异氰酸酯构成的混合物， 选自烟台万 华公司的PM200、 科思创公司的44V20或巴斯夫公司的M20S； 0010 所述的增塑剂A为邻苯二甲酸二辛酯、 邻苯二甲酸二丁酯、 己二酸二辛酯、 邻苯二 甲酸二异壬酯、 柠檬酸三丁酯、 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、 2,2,4-三甲基-1,3- 戊二醇双异丁酸酯、 蓖麻油、 环氧大豆油等中的一种或多种的混合物。 0011 所述的稀释剂溶剂油为120#橡胶溶剂油、 190#洗涤剂油、 200#油。
15、漆溶剂油、 260#特 种煤油型溶剂油等中的一种或多种的混合物； 0012 本发明还涉及一种整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料B组分， 所述的整治 高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料B组分， 含有多元醇， 所述的多元醇为聚醚多元醇、 聚 酯多元醇、 聚脲多元醇、 聚烯烃多元醇、 接枝多元醇、 生物基多元醇、 端胺基聚醚中的两种或 两种以上的多元醇组成的混合物； 多元醇平均官能度为38， 分子量为2002000。 本发明 并不限制所述多元醇中醇羟基的个数， 可以是二元醇、 三元醇、 四元醇等中的一种和/或一 种以上的混合物， 优选的是结构简单、 性能稳定的小分子多元醇； 0013 优选的， 所述。
16、的多元醇为端胺基聚醚与以下多元醇中的一种以上的混合物： 0014 聚醚多元醇、 聚酯多元醇、 聚脲多元醇、 聚烯烃多元醇、 接枝多元醇或生物基多元 醇， 如MW600的聚醚三元醇、 MW800的聚醚四元醇、 MW400的聚酯多元醇、 端羟基聚丁二 烯和端羟基硅氧烷； 0015 以重量计： 端胺基聚醚的用量为多元醇总用量的1030； 0016 优选的， 所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料B组分为多元醇、 增塑 剂、 扩链剂、 交联剂、 偶联剂、 催化剂、 表面活性剂和发泡剂的混合物； 0017 优选的， 所述的B组分包含如下质量份数的组分： 0018 0019 所述的增塑剂B为邻苯二甲酸。
17、二辛酯、 邻苯二甲酸二丁酯、 邻苯二甲酸二异壬酯、 磷酸三乙酯、 1-甲氧基-2-丙醇、 2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、 2,2,4-三甲基-1, 3-戊二醇双异丁酸酯、 偏苯三酸三辛酯、 腰果壳油等中的一种或多种的混合物。 0020 所述的扩链剂为乙二醇、 一缩二乙二醇、 一缩二丙二醇、 1,4-丁二醇和1,6-己二醇 中的一种或多种的混合物。 说明书 2/9 页 5 CN 109021203 A 5 0021 所述的交联剂为甘油、 新戊二醇、 季戊四醇、 三乙醇胺、 三羟甲基丙烷中的一种或 多种的混合物。 0022 所述的偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、 KH-560和铝酸。
18、酯类偶联剂DL411中的一种以 上； 0023 所述的催化剂为脂肪胺类、 脂环胺类、 芳香胺类、 醇胺类及其铵盐类化合物等叔胺 类催化剂， 如A-1、 A-33， 以及二月桂酸二丁基锡、 辛酸亚锡、 异辛酸铅等有机金属催化剂的 一种或多种的混合物。 0024 所述的表面活性剂为有机硅表面活性剂， 主要为聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物。 优选为AK-158、 AK-8805(购自美思德)、 L-6860(购自迈图)、 B8423(购自德固赛)的一种或多 种的混合物； 0025 所述的发泡剂为一氟二氯乙烷(HCFC-141b)和水的混合物， 水为主发泡剂， HCFC- 141b为辅助发泡剂； 002。
19、6 所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料， 包括所述的A组分和B组分， A组 分和B组分的质量份数比为0.1:110:1； 0027 本发明的制备方法， 包括如下步骤： 0028 (1)将所述的A组分中的各原料在5090下搅拌混合反应13h， 后降至常温， 包 装储存， 形成所述A组分； 优选地， 异氰酸酯基与多元醇的羟基摩尔比为2:15:1； 0029 (2)将B组分中的各原料在50下混合12h， 后降至常温， 包装储存， 形成所述B组 分； 0030 (3)分别将A组分与B组分加入到注浆机相应料罐内， 加热至2540， 通过机头混 合反应， 优选地， A组分与B组分的质量份数比为0.。
20、1:110:1。 注浆即可获得所述的整治高 铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料。 0031 本发明所述的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料， 可用于可用于整治高速 铁路路基发生的翻浆冒泥病害。 0032 本发明在反应体系中引入端氨基聚醚等高反应活性多元醇， 通过与高活性小分子 扩链/交联剂以及增塑剂、 稀释剂等协同配合， 在最佳的配合比时， 其凝胶反应的活性远大 于发泡反应， 使之在材料反应过程中， 大大减少了对环境中的水分子的反应敏感性， 密度和 强度保持率明显提升。 0033 本发明的整治高铁路基翻浆冒泥病害的聚氨酯材料， 其水不敏感性相比普通聚氨 酯注浆材料有大幅提高， 在全水环境中的密度。
21、保持率由30左右提高到75左右， 压缩强 度保持率由30左右提高到70左右， 满足了高铁路基的承载要求； 并且材料收缩率也有 明显降低， 由5左右降至0.5左右。 优异的水不敏感性大幅提高了聚氨酯注浆材料的环 境适应性， 使其在潮湿、 积水的铁路基床环境中仍能保持较高的承载强度和耐久性， 延长了 材料的服役寿命， 结合科学合理的施工工艺， 能够更加有效地适用于高速铁路路基翻浆冒 泥病害的整治。 0034 本发明的优点在于： 0035 选用优选结构的原料， 并将各原料以优选的配方进行混合， 通过原料间的物理化 学协同作用使本注浆材料具有优异的水不敏感性， 大大提高了其在富水的地质环境下的承 载能。
22、力和耐久性， 对施工环境中的水不敏感， 流动性好， 膨胀力可控， 高粘结性能， 具有优良 说明书 3/9 页 6 CN 109021203 A 6 的体积稳定性、 低残余变形和抗水解性能的聚氨酯注浆材料， 以克服现有普通聚氨酯材料 存在的对水敏感的缺陷， 提高注浆材料在有水及潮湿环境下的承载能力和耐久性， 满足服 役要求。 具体实施方式 0036 以下结合本发明提供实施例， 但本发明并不仅仅局限于此。 0037 实施例均按以下方法制备： 0038 将A组分中的各原料按设定配比加入反应釜中升温至7075搅拌23h， 使之充 分反应并混合均匀， 然后出料包装， 得到所述A组分。 0039 将B组分。
23、中的各原料按设定配比加入到容器内搅拌1h， 使之混合均匀， 出料包装即 得所述B组分。 0040 再将A组分与B组分按设定的配比用专用注浆机充分混合反应， 得到水不敏感型聚 氨酯注浆材料。 0041 水不敏感性的判断方法为： 0042 将A、 B两组分混合后的浆料迅速倒入水中(水需完全没过浆液)， 发泡得到的即为 全水环境下的注浆材料泡沫。 测试其泡沫芯部的密度及10压缩强度， 与空气中发泡得来 的自由泡的芯部密度及压缩强度进行对比， 即可得出密度保持率及压缩强度保持率。 密度 保持率和压缩强度保持率越高， 则水不敏感性越好。 0043 实施例1-10 0044 各个实施例中， 所述多苯环芳香。
24、族异氰酸酯中： 0045 实施例1： 多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)由科思创公司提供， 产品牌号为 44V20； 多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中， 多元醇为2官能度的聚醚多元醇PPG， 分子量 为200。 0046 实施例2： 多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)由科思创公司提供， 产品牌号为 44V20； 多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中， 多元醇为2官能度的聚醚多元醇PPG， 分子量 为400。 0047 实施例3： 多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)由科思创公司提供， 产品牌号为 44V20； 多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中， 多元醇为2官能度的聚醚多元醇PPG， 分子量 为。
25、600。 0048 实施例4： 多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)由科思创公司提供， 产品牌号为 44V20； 多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中， 多元醇为2官能度的聚醚多元醇PPG， 分子量 为1000。 0049 实施例5： 多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)由科思创公司提供， 产品牌号为 44V20； 多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中， 多元醇为2官能度的聚醚多元醇PTMG， 分子量 为250。 0050 实施例6： 多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)由科思创公司提供， 产品牌号为 44V20； 多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中， 多元醇为2官能度的聚醚多元醇PPG， 分子量 为6。
26、50。 0051 实施例7： 多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)由科思创公司提供， 产品牌号为 说明书 4/9 页 7 CN 109021203 A 7 44V20； 多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中， 多元醇为2官能度的聚醚多元醇PTMG， 分子量 为1000。 0052 实施例8： 多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)由万华公司提供， 产品牌号为PM200； 多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中， 多元醇为2官能度的聚醚多元醇PPG， 分子量为200。 0053 实施例9： 多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)由万华公司提供， 产品牌号为PM200； 多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中， 多元。
27、醇为2官能度的聚醚多元醇PPG， 分子量为400。 0054 实施例10： 多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)由巴斯夫公司提供， 产品牌号为 M20S； 多元醇改性二苯基甲烷二异氰酸酯中， 多元醇为2官能度的聚醚多元醇PPG， 分子量为 600。 0055 表1： 具体实施例和对比例的配方及性能对照表 0056 说明书 5/9 页 8 CN 109021203 A 8 0057 0058 表2接表1 说明书 6/9 页 9 CN 109021203 A 9 0059 说明书 7/9 页 10 CN 109021203 A 10 0060 0061 注： 1.原料皆以重量份数计算。 说明书 8/9 页 11 CN 109021203 A 11 0062 2.泡沫密度、 压缩强度、 尺寸变化率皆按国家标准进行测定。 0063 由表可见， 本发明中以实施例制备的水不敏感型聚氨酯注浆材料， 其密度保持率、 压缩强度保持率、 尺寸稳定性都明显好于对照例中的普通配方聚氨酯材料， 显示出本材料 优异的水不敏感性， 作为注浆材料能大幅提高在发生了翻浆冒泥病害的富水的铁路路基环 境中的承载能力和耐久性。 说明书 9/9 页 12 CN 109021203 A 12 。