CN101734885A - 一种聚氨酯弹性自流平砂浆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚氨酯弹性自流平砂浆，包含组分A、组分B及组分C；所述的组分A包含聚异氰酸酯；所述的组分B包含蓖麻油及其衍生物；所述的组分C包含石英砂骨料、砂石或石英粉中的任意一种或一种以上的混合物；所述的组分A∶组分B∶组分C＝1∶1.5～2.5∶12～18，按重量比。本发明提供的聚氨酯弹性自流平砂浆具有高弹性、高抗拉伸率、高抗压强度、抗冲击、固化成型只需不到2小时、自流平、高温可承受100度以上，低温可承受零下40度等优良特性，使用寿命可达15到30年；特别适用于公路、桥梁和建筑物等的伸缩缝灌浆浇筑以及市政道路与停车场的窨井盖、明沟盖板浇筑等，也非常适合机场、道路和高速公路的快速修补。

Description

一种聚氨酯弹性自流平砂浆

技术领域

本发明涉及混凝土和弹性修补砂浆，特别涉及一种聚氨酯弹性自流平砂浆(弹性混凝土)。

背景技术

随着全球化经济的发展，带来了机场、高速公路、地铁、高速铁路、高架道路等混凝土结构工程的大量兴建。这些混凝土结构如何护养以使其能平稳运行、延长使用期已成为建筑工程界越来越热门的研究课题，特别是这些结构中大量使用的伸缩缝，所受冲击、腐蚀及各种应力最为复杂和集中，已成为影响桥梁、高速公路、高架桥寿命和行驶安全最重要的瓶颈部位。

当前用于伸缩缝浇筑的普遍是水泥混凝土或者纤维强化水泥混凝土，存在凝固时间长，保养时间长大7天(最理想为28天)，没有弹性、易开裂，抗疲劳强度差、易风化、使用寿命短等严重缺点。我国一般桥梁设计使用寿命为100年至120年，而很多桥梁伸缩缝经常只有3到5年，伸缩缝的浇筑材料就开始开裂破损，这成为影响桥梁寿命瓶颈部位，所以迫切需要一种集合了强度和弹性的新型材料作为伸缩缝的浇筑材料。

另外，象机场、道路和高速公路等高流量、高社会经济价值的公共设施，在损坏后修补时，如果使用传统的水泥混凝土，至少需要7天时间保养，这势必产生对国民经济的巨大损失。为此也需要一种能够快速凝结的材料用于这些设施的修补。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弹性混凝土，高弹性、高抗拉伸率、抗磨损、高抗压强度、抗疲劳、抗冲击并吸收冲击、抗老化、耐化学腐蚀、耐油、耐溶剂、耐风化作用、固化成型只需不到2小时、自流平、高温可以承受到摄氏100度以上，低温可以承受零下40摄氏度等优良特性的优质高科技建筑功能材料。

为达到上述目的，本发明提供的一种聚氨酯弹性自流平砂浆，其包含：组分A、组分B及组分C；

所述的组分A包含聚异氰酸酯；

所述的组分B包含蓖麻油及其衍生物，所述的蓖麻油及其衍生物为蓖麻油、脱水蓖麻油、改性蓖麻油多元醇或者蓖麻油基多元醇中的任意一种或一种以上的混合物；

所述的组分C包含特殊骨料，所述的特殊骨料为石英砂骨料、砂石或石英粉中的任意一种或一种以上的混合物；

所述的组分A∶组分B∶组分C＝1∶1.5～2.5∶12～18，按重量比；进一步地，优选为所述的组分A、组分B和组分C按1∶2∶14～16的重量比例混合。

进一步地，所述的组分A主要包含：90％以上的聚异氰酸酯，以及10％以下的添加剂；

所述的聚异氰酸酯包含脂肪族聚异氰酸酯及芳香族聚异氰酸酯；本发明优选为芳香族聚异氰酸酯，更进一步地，本发明优选一种以二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)为基础的改性预聚物，该改性预聚物具有比传统MDI更高的分子量，但是其成品粘度并没有显著提高，保证了其具有较低的粘度、较低的玻璃化温度，并具有良好的低温安定性，同时，较高的聚合度也保证了其固化产物具有非常好的抗拉、抗压、抗冲击等物理性能，尤其是具有突出的回弹能力，且因有快干的特性，在固化过程中催化剂的用量少，使得固化时间大大缩短。

所述组分A里的添加剂包含：脱水剂或脱泡剂或脱水剂与脱泡剂的组合物；

所述的脱水剂包含沸石、氧化钙及有机硅中的一种或一种以上的组合物；

所述的脱泡剂为用于溶剂型涂料的通用型脱泡剂。

所述的组分B包含：按重量百分比计，85～96％蓖麻油及其衍生物，以及4～10％复合添加剂；

所述复合添加剂包含流平剂、脱水剂、脱泡剂、催化剂中的任意一种或几种；

所述的流平剂为用于溶剂型涂料通用型流平剂；

所述的脱水剂包含沸石、氧化钙及有机硅中的一种或一种以上的组合物；

所述的脱泡剂为用于溶剂型涂料的通用型脱泡剂；

所述的催化剂为用于聚氨酯弹性体的胺类催化剂。

进一步地，所述的组分B还包含按重量百分数计，不超过5％的色粉。

所述的组分C包含：按重量百分比计，50～70％的级配石英砂，以及30～50％的添加剂；

所述的添加剂包含脱水剂、润滑剂；

所述的脱水剂包含沸石、氧化钙及有机硅中的一种或一种以上的组合物；

所述的润滑剂包含玻璃珠或石榴石等圆滑颗粒。

所述的组分B中的蓖麻油主要包含85～96％的蓖麻油酸，该蓖麻油酸的结构如下所示：

蓖麻油酸的分子并不排列在同一平面上，所以其双键聚合之后，会形成立体网状结构。蓖麻油酸分子结构中含有羟基，易形成氢键而产生缔合，造成其黏度比一般植物油大8～10倍，另外它的相对密度与极性均较其他植物油大。蓖麻油属于不干性油，它的主要成分为高级脂肪酸的甘油三酸酯。其皂化值在180mg KOH/g以上，碘价为82～90mg I₂/g，羟值为155mgKOH/g以上。

蓖麻油最大的优点是耐水解性能优异，涂膜长期浸水后不会起泡；另外其具有优异的吸震性、电绝缘性、耐油、耐酸碱、耐冲击、耐摩擦和光泽好等优点，而且，蓖麻油的流动性好，精制蓖麻油在-22时仍可流动，-50急冷后无混浊，使得最终得到的自流平砂浆高温可以承受到摄氏100度以上，低温可以承受零下40摄氏。

生产聚氨酯材料时一般采用多异氰酸酯与聚酯多元醇加成，要求聚酯多元醇的相对分子质量一般在1000～3000之间，羟值在160～300mg KOH/g范围内。蓖麻油基本符合上述条件，其可与异氰酸酯进行聚合反应，生产聚氨酯涂料；所述的蓖麻油组分中长链非极性的脂肪酸使涂膜具有良好的耐水解性和柔韧性。

所述的C组份中的石英砂的内在分子链结构、晶体形状和晶格变化规律，使其具有的耐高温、热膨胀系数小、高度绝缘、耐腐蚀、压电效应、谐振效应以及其独特的光学特性。

本发明提供的聚氨酯弹性自流平砂浆融合了高弹性、高抗拉伸率、抗磨损、高抗压强度、抗疲劳、抗冲击并吸收冲击、抗老化、耐化学腐蚀、耐油、耐溶剂、耐风化作用、固化成型只需不到2小时、自流平、高温可以承受到摄氏100度，低温可以承受零下40摄氏度等优良特性的优质高科技建筑功能材料。可以广泛用于高速公路、道路、机场、大型建筑作为快速修补、小型伸缩缝、防水材料；特别适合用于公路、桥梁等的伸缩缝灌浆浇筑以及市政道路与停车场的窨井盖、明沟盖板浇筑等。使用它作为道路、机场快速修补可以大大降低养护时间，从而减少直接经济损失、还能产生巨大的社会效益。使用它作为伸缩缝灌浆材料，则可以大大延长伸缩缝及桥梁的使用寿命，并使行车更为舒适安全。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的聚氨酯弹性自流平砂浆的具体实施方式进行进一步地说明。

实施例1

制备组分A：

使用高速分散机，在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，在可密闭的不锈钢反应罐或者反应釜中加入聚异氰酸酯(改性MDI)90份；吸水剂和消泡剂共10份，充分混合搅拌约15～30分钟，最好真空脱泡30分钟，得到组分A，然后在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，将产品罐装。

制备组分B：

使用高速分散机，在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，先将30份蓖麻油和5份色粉倒入不锈钢反应罐或者反应釜，然后在每分钟1000转以上的转速下，分散30分钟左右，使细度小于20微米；然后在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，投入55份蓖麻油和流平剂、脱水剂、脱泡剂、催化剂10份，混合搅拌30分钟左右，然后最好在真空条件下脱泡30分钟，得到组分B，最后在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下罐装B。

制备组份C：

使用干粉砂浆搅拌机，在隔绝空气或者惰性气体保护情况下，将6-10目，10-20目，20-40目，40-60目级配石英砂及石英粉共50份，脱水剂和润滑剂共50份；充分混合搅拌得到组分C，最好在隔绝空气或者惰性气体保护情况下包装。

在施工现场，直接将1份组分A、1.5份组分B及12份组分C混合即可得到本发明的聚氨酯弹性自流平砂浆。该实施例1所得的聚氨酯弹性自流平砂浆的性能测试数据如表1所示。

实施例2

制备组分A：

使用密闭不锈钢反应罐或者反应釜，在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，在可密闭的反应罐或者反应釜中加入聚异氰酸酯(改性MDI)100份；然后在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，将产品罐装。

制备组分B：

使用高速分散机，在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，先将30份蓖麻油和5份色粉倒入不锈钢反应罐或者反应釜，然后在每分钟1000转以上的转速下，分散30分钟左右，使细度小于20微米；然后在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，投入55份蓖麻油和流平剂、脱水剂、脱泡剂、催化剂10份，混合搅拌30分钟左右，然后最好在真空条件下脱泡30分钟，得到组分B，最后在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下罐装组分B。

制备组份C：

使用干粉砂浆搅拌机，在隔绝空气或者惰性气体保护情况下，将6-10目，10-20目，20-40目，40-60目级配石英砂及石英粉共55份，脱水剂和润滑剂共45份；充分混合搅拌得到组分C，然后最好在隔绝空气或者惰性气体保护情况下包装。

在施工现场，直接将1份组分A、2份组分B及15份组分C混合即可得到本发明的聚氨酯弹性自流平砂浆。该实施例2所得的聚氨酯弹性自流平砂浆的性能测试数据如表1所示。

实施例3

制备组分A：

在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，使用高速分散机，在可密闭的不锈钢反应罐或者反应釜中加入聚异氰酸酯(改性MDI)90份；吸水剂和消泡剂共10份，充分混合搅拌约15-30分钟，最好真空脱泡30分钟，得到组分A，然后在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，将产品罐装。

制备组分B：

在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，使用高速分散机，先将30份蓖麻油和3份色粉倒入不锈钢反应罐或者反应釜，然后在每分钟1000转以上的转速下，分散30分钟左右，使细度小于20微米；然后投入60份蓖麻油和流平剂、脱水剂、脱泡剂、催化剂7份，混合搅拌30分钟左右，然后最好在真空条件下脱泡30分钟，得到组分B，最后在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下罐装组分B。

制备组份C：

使用干粉砂浆搅拌机，在隔绝空气或者惰性气体保护情况下，将6-10目，10-20目，20-40目，40-60目级配石英砂及石英粉共60份，脱水剂和润滑剂共40份；充分混合搅拌得到组分C，最好在隔绝空气或者惰性气体保护情况下包装。

在施工现场，直接将1份组分A、2份组分B及12份组分C混合即可得到本发明的聚氨酯弹性自流平砂浆。该实施例3所得的聚氨酯弹性自流平砂浆的性能测试数据如表1所示。

实施例4

制备组分A：

在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，使用高速分散机，在可密闭的不锈钢反应罐或者反应釜中加入聚异氰酸酯(改性MDI)95份；吸水剂和消泡剂共5份，充分混合搅拌约15-30分钟，最好真空脱泡30分钟，得到组分A，然后在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，将产品罐装。

制备组分B：

在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下，使用高速分散机，先将96份蓖麻油流平剂、脱水剂、脱泡剂、催化剂4份，混合搅拌30分钟左右，然后最好在真空条件下脱泡30分钟，得到组分B，最后在真空、隔绝空气或者在惰性气体保护情况下罐装组分B。

制备组份C：

使用干粉砂浆搅拌机，在隔绝空气或者惰性气体保护情况下，将6-10目，10-20目，20-40目，40-60目级配石英砂及石英粉共65份，脱水剂和润滑剂共35份；充分混合搅拌得到组分C，最好在隔绝空气或者惰性气体保护情况下包装。

在施工现场，直接将1份组分A、2.5份组分B及18份组分C混合即可得到本发明的聚氨酯弹性自流平砂浆。该实施例4所得的聚氨酯弹性自流平砂浆的性能测试数据如表1所示。

对比例1

采用C30混凝土作为对比例，其性能测试数据如表1所示。

表1各实施例所得的砂浆的性能测试数据

抗冲击性/Impact Resistance，及与水泥混凝土拉伸粘结强度/Adhesivebond to Concrete的试验方法，参照DL/T 5193-2004；回弹能力@5％变形/Resilience at 5％deflection的试验方法为：试件尺寸10mm×10mm×25mm，给试件施加一定的力使其变形达到初始高度的5％后释放压力，测量长度，计算试件达到初始高度的百分率。

由表1可以看出，本发明提供的聚氨酯弹性自流平砂浆，相比现有的混凝土固化时间大大缩短，抗冲击性，抗拉伸性及回弹能力都明显提高。可以广泛用于高速公路、道路、机场、大型建筑作为快速修补、小型伸缩缝、防水材料；特别适合用于公路、桥梁等的伸缩缝灌浆浇筑以及市政道路与停车场的窨井盖、明沟盖板浇筑等。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种聚氨酯弹性自流平砂浆，包含组分A和组分B，其特征在于：还包含组分C；

所述的组分A包含聚异氰酸酯；

所述的组分B包含蓖麻油及其衍生物；所述的蓖麻油及其衍生物为蓖麻油、脱水蓖麻油、改性蓖麻油多元醇或者蓖麻油基多元醇中的任意一种或一种以上的混合物；

所述的组分C包含特殊骨料，所述的特殊骨料为石英砂骨料、砂石或石英粉中的任意一种或一种以上的混合物；

所述的组分A∶组分B∶组分C＝1∶1.5～2.5∶12～18，按重量比。

2.如权利要求1所述的聚氨酯弹性自流平砂浆，其特征在于，所述的组分A∶组分B∶组分C＝1∶2∶14～16，按重量比。

3.如权利要求1所述的聚氨酯弹性自流平砂浆，其特征在于，所述的聚异氰酸酯包含：脂肪族聚异氰酸酯或芳香族聚异氰酸酯。

4.如权利要求1～3任意一项所述的聚氨酯弹性自流平砂浆，其特征在于：

所述的组分A包含：90％以上的聚异氰酸酯及10％以下的添加剂；

所述的添加剂为脱水剂，所述的脱水剂包含沸石、氧化钙及有机硅中的一种或一种以上的组合物。

5.如权利要求4所述的聚氨酯弹性自流平砂浆，其特征在于：所述的添加剂还包含脱泡剂，所述的脱泡剂为用于溶剂型涂料的通用型脱泡剂。

6.如权利要求1所述的聚氨酯弹性自流平砂浆，其特征在于：

所述的组分B包含：按重量百分比计，85～96％蓖麻油及其衍生物，以及4～10％复合添加剂；

所述复合添加剂包含流平剂、脱水剂、脱泡剂、催化剂中的任意一种或几种；

所述的流平剂为用于溶剂型涂料通用型流平剂；

所述的脱水剂包含沸石、氧化钙及有机硅中的一种或一种以上的组合物；

所述的脱泡剂为用于溶剂型涂料的通用型脱泡剂；

所述的催化剂为用于聚氨酯弹性体的胺类催化剂。

7.如权利要求6所述的聚氨酯弹性自流平砂浆，其特征在于：所述的组分B还包含按重量百分数计，不超过5％的色粉。

8.如权利要求1所述的聚氨酯弹性自流平砂浆，其特征在于：

所述的组分C包含：按重量百分数计，50～70％的特殊骨料，以及30～50％的添加剂；

所述的添加剂包含脱水剂、润滑剂；

所述的脱水剂包含沸石、氧化钙及有机硅中的一种或一种以上的组合物；

所述的润滑剂包含玻璃珠或石榴石。