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聚氨酯灌浆材料是由-NCO封端的聚氨酯预聚体与添加剂组成的一种高效能灌浆材料,遇水反应产生气体,体积膨胀并生成不溶于水、有一定强度的凝胶体。广泛应用于地下工程的防水堵漏、建筑物地基加固、复杂地层稳固等方面。本文采用TDI和聚醚多元醇合成了以-NCO封端的水溶性聚氨酯预聚体,通过红外光谱和-NCO含量的测定,研究了单体、合成工艺制度等因素对合成聚氨酯预聚体性能的影响。实验得出:当温度在110℃~120℃,压力为-0.095MPa下,真空脱水3h后,可得到含水量小于0.05%的聚醚多元醇;在50℃左右用计量的TDI缓慢滴加聚醚多元醇,滴加完毕,当-NCO含量为20%左右时升温至80℃~85℃,反应2.5h~3h制得较佳的水溶性聚氨酯预聚体。用水溶性聚氨酯预聚体配以溶剂、增塑剂等助剂,制备单组分水溶性聚氨酯灌浆材料。讨论了溶剂、-NCO含量对浆材粘度、凝胶时间、包水量、发泡率、抗压强度等性能的影响以及缓凝剂、催化剂、用水量对浆材凝胶时间的影响。实验得出:当溶剂用量为25%~35%,-NCO含量为7%~8%时,制得的水溶性聚氨酯灌浆材料发泡率为400%~470%,抗压强度为9~10MPa,最大包水倍数为14倍;当催化剂用量为0.3%~0.5%,缓凝剂用量为8%~12%时效果最优,制得的单组份水溶性聚氨酯灌浆材料凝胶时间在几十秒到几分钟之间可调。以单组分水溶性聚氨酯灌浆材料为A组分,配以PEG600、DJ-12、MOCA制成的混合固化剂为B组分,制备双组份水溶性聚氨酯灌浆材料。实验得出:当PEG600、DJ-12、MOCA质量比为2:2:1,-NCO含量在6%~7%、R值为2.0~3.0左右,制备的双组份灌浆材料遇水膨胀率为300%~370%,拉伸强度0.4~0.8MPa,断裂伸长率500%~600%,抗压强度30~35MPa,具有优异的力学性能和遇水膨胀性能。