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CN114163963B - 一种双组分聚氨酯路面修补胶及其制备方法与应用 - Google Patents

一种双组分聚氨酯路面修补胶及其制备方法与应用 Download PDF

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CN114163963B CN202111482253.3A CN202111482253A CN114163963B CN 114163963 B CN114163963 B CN 114163963B CN 202111482253 A CN202111482253 A CN 202111482253A CN 114163963 B CN114163963 B CN 114163963B
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Abstract

本发明涉及一种双组分聚氨酯路面修补胶及其制备方法与应用，其由A、B两组分经混合快速固化而成，所述的A组分按重量份数计为：油脂多元醇30～40份；扩链剂3‑5份；颜料0.7～0.8份；催化剂0.1～0.2份；丁氧基化双酚A20‑25份；阻燃剂10～20份；超分子有机硅弹性体18.2‑20份；所述的B组分是由基于丙烯酸的多元醇56份与二苯基甲烷二异氰酸酯44份合成的异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体，其‑NCO％为11％。本发明作为沥青路面修补胶使用可以长时间经受行车造成的剪切力以及材料自身的热胀冷缩力，在‑40℃以及60℃时仍具有优异的粘接性能和伸长率，使用寿命可长达10年以上。

Description

一种双组分聚氨酯路面修补胶及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于胶黏剂技术领域，尤其涉及一种双组分聚氨酯路面修补胶及其制备方法与应用。
背景技术
裂缝是路面最常见、最易发生的早期病害之一。虽然初期产生的裂缝对公路路面的使用性能无明显影响，但若不及时对公路路面出现的裂缝进行处理，雨水顺着裂缝空隙渗入并积存在路面板下，在行车荷载反复作用下，积存的雨水与路基作用产生唧泥现象，进而使路面脱空，严重的导致公路路面板的破碎，出现坑槽，使路面出现结构性损坏，降低了路面的使用寿命。因此有必要对公路路面进行及时的灌缝维修处理。
传统的修补材料都是以改性沥青为主基材，由于沥青是热敏感材料，夏季强度会下降，会发软泛油或被推移破裂；低温时变脆，受车辆的碾压破坏和沥青本身的热胀冷缩力的影响原本修补的路面很快再次破裂；此外，沥青的耐水性以及耐老化性差，易产生水损坏，耐久性不易保证。
聚氨酯修补胶具有固化时间可调、粘度低、粘结性强等优点，解决了以往路面开挖，长时间封闭交通的问题，节约了成本，是维护路面经济且有效的方法。
中国专利申请CN103214823A公开了一种聚氨酯灌浆材料及其制备方法，首先在反应釜内加入聚醚多元醇、邻苯二甲酸二辛酯脱水降温后加入扩链剂、MDI经升温反应，降温加入助剂充氮后制得。可直接打开包装使用，比以往的灌浆材料方便快捷。
中国专利申请CN102516492A公开了一种用于道路维修养护的双组份聚氨酯灌浆材料及其制备方法，首先在带有冷凝器、搅拌器的反应釜内加入聚醚多元醇、交联剂混合均匀并加热升温，再加入水、泡沫稳定剂、催化剂保温一定时间后，降温即得A组分，在常温下与多苯基多亚甲基多异氰酸酯混合均匀。用作灌缝材料可以通过调节催化剂的加入量控制固化所需的时间。
中国专利申请CN101649040A公开了一种高闪点阻燃型的油溶性聚氨酯灌浆材料，其特征是使用TDI或MDI等为原料，与聚醚化合物反应形成预聚体，并采用高沸点复合溶剂及磷酸种类化合物为高效阻燃剂，并最终得到了硬质泡沫固结体的聚氨酯材料，固结体抗压强度高达10MPa。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明提供了一种双组分聚氨酯路面修补胶及其制备方法与应用。具体技术方案如下：
本发明的目的之一是提供一种双组分聚氨酯路面修补胶，其以重量份计，包括如下组分：
A组分：油脂多元醇：30-40份
扩链剂：3-5份
丁氧基化双酚A：15-20份
颜料：0.7～0.8份
催化剂：0.1～0.2份
阻燃剂：10～20份
超分子有机硅弹性体：18.2-20份；
B组分：
聚氨酯预聚体：100份。
其中，所述油脂多元醇为油脂多元醇为巴斯夫生产的Sovermol1092、Sovermol819、Sovermol815以及上海精日化工生产的AP10、AF-4330中的两种或三种的混合物。所述的颜料为黑色浆与炭黑中的一种。所述的催化剂为广州油润生产的CAT-B，所述的阻燃剂为有机氮磷类阻燃剂；所述扩链剂是广州和椿电子科技有限公司生产的YT-2187,其赋予材料优越的耐候、回弹以及抗撕裂强度。所述的丁氧基化双酚A为阿科玛生产的Adiansol TO470，其分子中既含有刚性的双酚A结构又含有柔性的脂肪链段,其赋予材料更高的机械强度以及柔韧性。
进一步，所述超分子有机硅弹性体的合成过程为：
Figure BDA0003395731390000041
本发明的目的之二是提供一种上述双组分聚氨酯路面修补胶的制备方法，其包括如下步骤：
(a)B组分的制备
按重量份数将56份基于丙烯酸的多元醇加入到反应器中，在120℃下，保持真空度0.08～0.09MPa时脱水2.5h；然后降温至50℃，加入44份二苯基甲烷二异氰酸酯，在升温至80℃保温反应2.5h；控制游离-NCO％为11％，得到B组分；
(b)A组分的制备
将油脂多元醇30-40份，扩链剂3-5份，丁氧基化双酚A15-20份，阻燃剂10-20份，超分子有机硅弹性体18.2-20份，颜料0.7-0.8份，催化剂0.1-0.2份，常温下搅拌均匀后抽真空30min，得到A组分；
(c)将步骤(a)得到的B组分与步骤(b)得到A组分常温下按照重量比1:1混合均匀，固化完毕，即得到双组分聚氨酯路面修补胶。
本发明的目的之三是提供一种上述双组分聚氨酯路面修补胶在在路面修补中的应用。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明作为路面补缝材料使用时，A、B两组分按重量比1：1操作操作简单，在常温下即可固化，且固化时间可以通过调节催化剂的加入量进行调节，解决了以往道路修补需要长时间封闭交通的问题。
(2)此补缝材料具有粘度低的特点，在使用过程中不需外加溶剂，环保无毒，即使在冬季低温条件下也可满足灌缝所要求的低粘度，可以有效地渗入地基裂缝内部；
(3)本发明采用油脂类多元醇，其优异的疏水性能赋予材料本身更高的抗水性能，让其可以在潮湿的环境下施工固化而不影响性能；
(4)本发明采用基于丙烯酸的多元醇，使材料具有聚氨酯的耐低温性能、高粘接性能的同时兼具丙烯酸类优异的耐候、耐水性能，可以更好地弥补以往路面修补材料的短板；
(5)本发明采用丁氧基化的双酚A，使材料不仅具有优异的耐高温性能，而且拥有绝佳的柔韧性，使其在任何条件下均可表现出优异的机械性能。
(6)本发明加入的超分子有机硅弹性体，因其含有多个氢键和动态二硫键，而氢键的“游离”部分促进了与相关互补部分的动态相互作用，有效提高了修补胶修复效率；同时超分子有机硅弹性体以多个可逆氢键作为牺牲键，在二硫键的帮助下有效地耗散了外力产生的能力，使修补胶的拉伸性能得到了提高。
具体实施方式
以下结合实例对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
具体实施方式中，所述的“份”均为重量份。
实施例1
A组分：Sovermol815：15份
AP11：15份
扩链剂：5份
丁氧基化双酚A：20份
黑色浆：0.8份
阻燃剂：24份
超分子有机硅弹性体：20份
CAT-B：0.2份；
B组分：
聚氨酯预聚体：100份；
其中，所有实施例与对比例中B组分聚氨酯预聚体的制备方法为：按重量份数将56份THYOSIL OX7000L加入到反应器中，在120℃下，保持真空度0.08～0.09MPa时脱水2.5h；然后降温至50℃，加入44份二苯基甲烷二异氰酸酯，在升温至80℃保温反应2.5h；控制游离-NCO％为11％，得到B组分。
将A组分搅拌均匀后抽真空30min，在常温下将A、B两组分按重量比1:1混合均匀，固化完毕，即得双组分聚氨酯路面修补胶。
实施例2
A组分：Sovermol1092：5份
Sovermol819：21份
AP11：14份
扩链剂：3份
丁氧基化双酚A：15份
黑色浆：0.7份
阻燃剂：23份
超分子有机硅弹性体：18.2份
CAT-B：0.1份；
B组分：
聚氨酯预聚体：100份；
将A组分搅拌均匀后抽真空30min，在常温下将A、B两组分按重量比1:1混合均匀，固化完毕即得双组分聚氨酯路面修补胶。
对比例1
A组分：
Sovermol1092：5份
Sovermol819：21份
AP11：14份
扩链剂：3份
丁氧基化双酚A：15份
黑色浆：0.7份
阻燃剂：41.2份
CAT-B：0.1份
B组分：
聚氨酯预聚体：100份
将A组分搅拌均匀后抽真空30min，在常温下将A、B两组分按重量比1:1混合均匀，固化完毕，即得双组分聚氨酯路面修补胶。
测试
将实施例1-2以及对比例1制备得到的双组分聚氨酯路面修补胶参照GB/T7123.1-2002《胶黏剂适用期的测定》，固化后力学性能按国标GBl447—83进行测试；
将实施例1-2以及对比例1制备得到的双组分聚氨酯路面修补胶在80℃环境下固化长*宽*厚分别为100*100*10mm的薄片，固化完成后切出多条厚度约为1mm的裂纹，室温放置24h后在显微镜下观察其自愈效果。以上测试结果如表1所示。
表1.实施例1-2与对比例1双组分聚氨酯路面修补胶强度与自愈效果对比
Figure BDA0003395731390000081
通过表1可以看出，本发明所提供的双组份聚氨酯修补胶在-40℃以及60℃环境下仍具有优异的机械强度、伸长率，足以抵抗酷热酷寒对修补部位的破坏，弥补了以往的修补材料夏季强度低、冬季脆性大的缺点，完全可以满足路面修补材料的使用需求；同时超分子有机硅弹性体的加入提高了修补胶的强度以及伸长率的同时能够赋予胶体一定的自愈能力，这可大大延长其使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不是用于限制本发明范围，凡是在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均已该包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双组分聚氨酯路面修补胶，其特征在于，以重量份计，包括如下组分：
A组分：油脂多元醇：30-40份
扩链剂：3-5份
丁氧基化双酚A：15-20份
颜料：0.7～0.8份
催化剂：0.1～0.2份
阻燃剂：10～20份
超分子有机硅弹性体：18.2-20份；
B组分：
聚氨酯预聚体：100份；
所述超分子有机硅弹性体的合成过程为：
Figure FDA0004119375190000011
。
2.根据权利要求1所述双组分聚氨酯路面修补胶，其特征在于，所述油脂多元醇为油脂多元醇为巴斯夫生产的Sovermol1092、Sovermol819、Sovermol815以及上海精日化工生产的AP10、AF-4330中的两种或三种的混合物。
3.根据权利要求1所述双组分聚氨酯路面修补胶，其特征在于，所述的颜料为黑色浆与炭黑中的一种。
4.根据权利要求1所述双组分聚氨酯路面修补胶，其特征在于，所述的催化剂为广州油润生产的CAT-B，所述的阻燃剂为有机氮磷类阻燃剂；所述扩链剂是广州和椿电子科技有限公司生产的YT-2187。
5.根据权利要求1所述双组分聚氨酯路面修补胶，其特征在于，所述的丁氧基化双酚A为阿科玛生产的Adiansol TO470，其分子中既含有刚性的双酚A结构又含有柔性的脂肪链段。
6.一种如权利要求1～5任一项所述双组分聚氨酯路面修补胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)B组分的制备
按重量份数将56份基于丙烯酸的多元醇加入到反应器中，在120℃下，保持真空度0.08～0.09MPa时脱水2.5h；然后降温至50℃，加入44份二苯基甲烷二异氰酸酯，在升温至80℃保温反应2.5h；控制游离-NCO％为11％，得到B组分；
(b)A组分的制备
将油脂多元醇30-40份，扩链剂3-5份，丁氧基化双酚A15-20份，阻燃剂10-20份，超分子有机硅弹性体18.2-20份，颜料0.7-0.8份，催化剂0.1-0.2份，常温下搅拌均匀后抽真空30min，得到A组分；
(c)将步骤(a)得到的B组分与步骤(b)得到A组分常温下按照重量比1:1混合均匀，固化完毕，即得到双组分聚氨酯路面修补胶。
7.根据权利要求6所述双组分聚氨酯路面修补胶的制备方法，其特征在于，所述基于丙烯酸的多元醇为diransa生产的THYOSIL OX7000L。
8.一种如权利要求1～5任一项所述双组分聚氨酯路面修补胶在路面修补中的应用。
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