CN100365066C - 纳米二氧化硅增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米二氧化硅增强的聚氨酯道路填缝材料。长期以来，沥青和改性沥青占据道路填缝材料的大部分市场，但其性能较差。为了适应高等级公路和机场跑道填缝材料的需求，需性能更好的填缝材料来替代沥青和改性沥青。本发明采用纳米二氧化硅作为增强剂，组分A是由分子量为1000-3000的二官能团和三官能团聚醚醇与甲苯二异氰酸酯反应制备的聚氨酯预聚体，组分B为3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷(MOCA)的丙酮溶液外加其他助剂。将组分A和B混合后可以制得拉伸性能好，凝胶时间可调，与水泥砼路面具有优良粘结力的新型道路填缝材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米二氧化硅增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法。
背景技术
路面填缝材料中大都使用性能较差的沥青混合物，少量使用聚氯乙烯焦泥等。传统的沥青或者改性沥青填缝料有如下一些缺点：(1)填缝料与水泥混凝土砼板粘结力差，易与水泥混凝土脱开；(2)填缝料耐温度稳定性差，导致夏天易熔融挤出路面，冬季易脆化开裂，使用周期较短，需经常翻修，从而造成大量的人力物力的浪费。
聚氨酯材料本身具有优良的耐高低温性能，较好的力学性能，以及与其它材料具有一定的粘结性。但是将其作为抗冲和抗压路面的填缝材料，上述性能还有待改进。其它性能如高流动性和常温固化性也必需具备。无机纳米材料作为添加剂改进高分子材料性能已有大量报道，具有可喜的应用前景。本专利中采用无机纳米粒子(SiO2)原位杂化聚合制备聚氨酯，使含有无机纳米粒子SiO2聚氨酯杂化物形成交联网络结构，提高了材料的拉伸强度及其与无机水泥砼粘结性能；又由于在制备中还采用了含有扩链剂-有机溶剂等组成的组分B，使该填缝材料既具有常温固化性又具有较好的流动性。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米二氧化硅增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法。
方法的步骤如下：
1)在20-30℃下将量10-20份3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷溶于20-30份的丙酮中，加入邻苯二甲酸二丁酯得到扩链剂；
2)将100份聚醚210，在100-120℃下真空脱水1-3小时，将1-10份纳米二氧化硅颗粒加入到上述脱水的聚醚210后高速分散2-3小时，加入20-40份甲苯二异氰酸酯反应生产的产物与由100份聚醚330，在100-120℃下真空脱水1-3小时，加入10-20份甲苯二异氰酸酯反应生产的产物按80-100∶10-60的比例混合得到聚氨酯预聚体组分；
3)将32、33、36、38、39或70份扩链剂加入80-100份聚氨酯预聚体组分，在20-30℃下搅拌混合5-15分钟得到浅黄色透明填缝浆料即可。
所述纳米二氧化硅粒径为30-50nm，二官能度聚醚醇分子量为1000-3000g/mol，三官能度聚醚醇分子量为1000-3000g/mol。
本发明的优点是以纳米二氧化硅为增强剂，制备了一种无机-有机杂化的聚氨酯灌缝材料。引入特定的无机纳米粒子(SiO2)使聚氨酯杂化结构形成交联网络，提高了材料的拉伸性能，并且有优良的粘结强度。
具体实施方式
以下实施例子给出纳米二氧化硅增强聚氨酯填缝材料的制备方法。然而，这些实施例仅是提供说明而不是限制本发明。
以下是实施的份数，均按重量计。
实施例1
1)在25℃下将量15份MOCA溶于23份的丙酮中，加入少许邻苯二甲酸二丁酯后得到扩链剂。
2)将100份聚醚210在100-120℃下真空脱水2小时，将1份纳米二氧化硅颗粒加入到上述脱水的聚醚210后高速分散2-3小时后备用。往反应器中加入甲苯二异氰酸酯30份，升温至60-70℃，将上述已制备好的聚醚-纳米二氧化硅的混合物缓缓滴加至反应器中，在75-85℃左右反应2-3小时，出料装桶密封备用。
3)将28份扩链剂加入100份聚氨酯预聚体组分，在20-30℃下搅拌混合5-15分钟得到浅黄色透明填缝浆料即可。其主要技术指标为：在30℃的测试温度下浆液初始粘度15.7泊，凝胶时间30min，样品固化后其拉伸强度11.11MPa，断裂伸长率为563.30％粘结强度6.5MPa。
实施例2
1)在25℃下将量15份MOCA溶于23份的丙酮中，加入少许邻苯二甲酸二丁酯后得到扩链剂。
2)将100份聚醚210在100-120℃下真空脱水2小时，将2份纳米二氧化硅颗粒加入到上述脱水的聚醚210后高速分散2-3小时后备用。往反应器中加入甲苯二异氰酸酯30份，升温至60-70℃，将上述已制备好的聚醚-纳米二氧化硅的混合物缓缓滴加至反应器中，在75-85℃左右反应2-3小时，出料装桶密封备用。
3)将28份扩链剂加入100份聚氨酯预聚体组分，在20-30℃下搅拌混合5-15分钟得到浅黄色透明填缝浆料即可。其主要技术指标为：在30℃的测试温度下浆液初始粘度16.7泊，凝胶时间28min，样品固化后其拉伸强度12.11MPa，断裂伸长率为663.30％粘结强度7.5MPa。
实施例3
1)在25℃下将量17份MOCA溶于26份的丙酮中，加入少许邻苯二甲酸二丁酯后得到扩链剂。
2)将100份聚醚210在100-120℃下真空脱水2小时，将1份纳米二氧化硅颗粒加入到上述脱水的聚醚210后高速分散2-3小时后备用。往反应器中加入甲苯二异氰酸酯30份，升温至60-70℃，将上述已制备好的聚醚-纳米二氧化硅的混合物缓缓滴加至反应器中，在75-85℃左右反应2-3小时与由100份聚醚330，在100-120℃下真空脱水1-3小时，加入10-20份甲苯二异氰酸酯反应生产的产物按100∶10的比例混合得到聚氨酯预聚体组分。
3)将100份聚氨酯预聚体组分与32份扩链剂在25℃下搅拌混合10分钟可得浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在30℃的测试温度下浆液初始粘度16.74泊，凝胶时间27min，样品固化后拉伸强度13.80MPa，断裂伸长率为537.72％粘结强度7.90MPa。
实施例4
1)在25℃下将量18份MOCA溶于27份的丙酮中，加入少许邻苯二甲酸二丁酯后得到扩链剂。
2)将100份聚醚210在100-120℃下真空脱水2小时，将1份纳米二氧化硅颗粒加入到上述脱水的聚醚210后高速分散2-3小时后备用。往反应器中加入甲苯二异氰酸酯30份，升温至60-70℃，将上述已制备好的聚醚-纳米二氧化硅的混合物缓缓滴加至反应器中，在75-85℃左右反应2-3小时与由100份聚醚330，在100-120℃下真空脱水1-3小时，加入10-20份甲苯二异氰酸酯反应生产的产物按100∶20的比例混合得到聚氨酯预聚体组分。
3)将100份聚氨酯预聚体组分与33份扩链剂在25℃下搅拌混合10分钟可得浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在30℃的测试温度下浆液初始粘度20.88泊，凝胶时间31min，样品固化后拉伸强度为10.87MPa，断裂伸长率为502.01％粘结强度6.34MPa。
实施例5
1)在25℃下将量19份MOCA溶于29份的丙酮中，加入少许邻苯二甲酸二丁酯后得到扩链剂。
2)将100份聚醚210在100-120℃下真空脱水2小时，将1份纳米二氧化硅颗粒加入到上述脱水的聚醚210后高速分散2-3小时后备用。往反应器中加入甲苯二异氰酸酯30份，升温至60-70℃，将上述已制备好的聚醚-纳米二氧化硅的混合物缓缓滴加至反应器中，在75-85℃左右反应2-3小时与由100份聚醚330，在100-120℃下真空脱水1-3小时，加入10-20份甲苯二异氰酸酯反应生产的产物按100∶40的比例混合得到聚氨酯预聚体组分。
3)将100份聚氨酯预聚体组分与36份扩链剂在25℃下搅拌混合10分钟可得浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在30℃的测试温度下浆液初始粘度15.4泊，凝胶时间27min，样品固化后拉伸强度13.66MPa，断裂伸长率为392.57％粘结强度6.93Mpa。
实施例6
1)在25℃下将量20份MOCA溶于30份的丙酮中，加入少许邻苯二甲酸二丁酯后得到扩链剂。
2)将100份聚醚210在100-120℃下真空脱水2小时，将1份纳米二氧化硅颗粒加入到上述脱水的聚醚210后高速分散2-3小时后备用。往反应器中加入甲苯二异氰酸酯30份，升温至60-70℃，将上述已制备好的聚醚-纳米二氧化硅的混合物缓缓滴加至反应器中，在75-85℃左右反应2-3小时与由100份聚醚330，在100-120℃下真空脱水1-3小时，加入10-20份甲苯二异氰酸酯反应生产的产物按100∶50的比例混合得到聚氨酯预聚体组分。
3)将100份聚氨酯预聚体组分与38份扩链剂在25℃下搅拌混合10分钟可得浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在30℃的测试温度下浆液初始粘度14.4泊，凝胶时间28min，样品固化后拉伸强度12.66MPa，断裂伸长率为405.57％粘结强度6.33Mpa。
实施例7
1)在25℃下将量20份MOCA溶于30份的丙酮中，加入少许邻苯二甲酸二丁酯后得到扩链剂。
2)将100份聚醚210在100-120℃下真空脱水2小时，将1份纳米二氧化硅颗粒加入到上述脱水的聚醚210后高速分散2-3小时后备用。往反应器中加入甲苯二异氰酸酯30份，升温至60-70℃，将上述已制备好的聚醚-纳米二氧化硅的混合物缓缓滴加至反应器中，在75-85℃左右反应2-3小时与由100份聚醚330，在100-120℃下真空脱水1-3小时，加入10-20份甲苯二异氰酸酯反应生产的产物按100∶60的比例混合得到聚氨酯预聚体组分。
3)将100份聚氨酯预聚体组分与39份扩链剂在25℃下搅拌混合10分钟可得浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在30℃的测试温度下浆液初始粘度15.4泊，凝胶时间24min，样品固化后拉伸强度13.86MPa，断裂伸长率为397.57％粘结强度7.33Mpa。
实施例8
1)在25℃下将量28份MOCA溶于42份的丙酮中，加入少许邻苯二甲酸二丁酯后得到扩链剂。
2)由100份聚醚330，在100-120℃下真空脱水1-3小时，加入10-20份甲苯二异氰酸酯反应生产的产物为聚氨酯预聚体组分。
3)将100份聚氨酯预聚体组分与70份扩链剂在25℃下搅拌混合10分钟可得浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在30℃的测试温度下浆液初始粘度17.4泊，凝胶时间29min，样品固化后拉伸强度14.66MPa，断裂伸长率为398.57％粘结强度6.73Mpa。
Claims (2)
1.一种纳米二氧化硅增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法，其特征在于，方法的步骤如下：
1)在20-30℃下将10-20份3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷溶于20-30份的丙酮中，加入邻苯二甲酸二丁酯得到扩链剂；
2)将100份聚醚210，在100-120℃下真空脱水1-3小时，将1-10份纳米二氧化硅颗粒加入到上述脱水的聚醚210后高速分散2-3小时，加入20-40份甲苯二异氰酸酯反应生产的产物与由100份聚醚330，在100-120℃下真空脱水1-3小时，加入10-20份甲苯二异氰酸酯反应生产的产物按80-100∶10-60的比例混合得到聚氨酯预聚体组分；
3)将32、33、36、38、39或70份扩链剂加入100份聚氨酯预聚体组分，在20-30℃下搅拌混合5-15分钟得到浅黄色透明填缝浆料即可。
2.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法，其特征在于，所述的纳米二氧化硅粒径为30-50nm。
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