CN103555218B - 一种路面裂缝修补材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种路面裂缝修补材料及其制备方法，属于公路养护技术及材料领域，其特征在于是一种在受到压力冲击时，既发生弹性变形，也同时发生塑性变形，塑性变形会消耗掉大部分的冲击能，而弹性变形所蓄积的部分能量能在外力撤除后使材料慢慢恢复到受压前的形状的材料，由微孔聚氨酯弹性体面层材料、纤维增强材料和胶黏剂组成，该材料可以长时间经受行车造成的剪切力和裂缝自身的热胀冷缩力，修补效果维持5年以上。本发明是一种寿命长、施工便捷、低碳环保、性价比高的多用途路面裂缝修补材料及其制备方法的技术方案。
Description
技术领域
本发明一种路面裂缝修补材料及其制备方法，属于公路养护技术及材料领域，具体涉及一种寿命长、施工便捷、低碳环保、性价比高的多用途路面裂缝修补材料及其制备方法的技术方案。
背景技术
沥青路面由于气温、干湿以及车辆荷载等影响,不可避免地会出现裂缝。路面出现裂缝，若不及时作填封处理，雨水将会通过裂缝进入基层，使基层甚至路基软化，造成基层、路基强度降低，最终导致路面承载能力下降，进而造成路面局部或成片损坏，严重影响行车舒适性，并使路面寿命大大降低。对低密度或中等密度、非结构性破坏引起的沥青路面裂缝,填充与密封是经常采用的方法,国内传统的修补方式多为热料冷补，一方面施工极为不便、耗费能源，施工效果也难保证;另一方面原材料的性能也没有相应的技术要求和试验检测手段加以质量控制,施工处理的失败程度非常高。传统修补方法对于小于2cm的微小裂缝更是花费多而效果差。为了快速、安全、环保的修复路面的小裂纹，并保证质量，近几年新开发出多种新型的修补材料。如公开号为CN102220020A，公开日期为2011.10.19的专利道路裂缝修补用高分子聚合物沥青、制作方法及贴缝带,公开号为CN101424064A,公开日期为2009年5月6日的专利贴缝带等。这些材料都是5层以上的多层复合结构，其加工难度和加工成本都较高，难以实现工业化，在现场操作时需要热烤，环保性差。这些材料都是以改性沥青为主基材，由于沥青的缺点是温度敏感性较高，夏季强度下降，会发软泛油或被推移剪破裂,低温时变脆，难以经受住长期的车辆碾压和沥青自身热胀冷缩的压力，很快就会再次破裂；沥青的耐水性差，易产生水损坏；耐老化性差，耐久性不易保证。上述因素都会导致这类型修补材料的使用寿命缩短。
发明内容
本发明一种路面裂缝修补材料及其制备方法的目的在于提供一种寿命长、施工便捷、低碳环保、性价比高、加上反光材料后可以作为道路交通标线带使用的路面微小裂纹修补材料及其制备方法的技术方案。
本发明一种路面裂缝修补材料，其特征在于是一种在受到压力冲击时，既发生弹性变形，也同时发生塑性变形，塑性变形会消耗掉大部分的冲击能，而弹性变形所蓄积的部分能量能在外力撤除后使材料慢慢恢复到受压前的形状，可以长时间经受行车造成的剪切力和裂缝自身的热胀冷缩力而不损坏，修补效果可维持5年以上时间的材料，该材料由耐磨抗裂面层防护材料、增强纤维基材和胶黏剂三部分组成，面层材料为闭孔半交联聚氨酯弹性体，增强纤维材料为高强度聚酯纤维无纺布,胶黏剂为具有高耐水性和耐候性的压敏胶或双组份胶，其中闭孔半交联聚氨酯弹性体由A、B、C三个组份制成，半预聚物A组份：多异氰酸酯100~150份，聚醚多元醇70~100份；B组份：聚酯多元醇80~140份、扩链剂5~30份、催化剂0.3~1.5份、表面活性剂0.5~1.5份、抗紫外剂0.5~2份、水0.1~0.5份；C组份：颜料5~20份、填料30~100份。异氰酸酯组份和多元醇组份通过加入水在特定空间条件反应成型，由于限制，该材料可以形成极其微小但是丰富的气孔，通过工艺使气孔均匀的分布于材料中，该材料为开放式单元结构，具有特殊的黏弹特性，即材料在受到压力冲击时，既发生了满足胡克定律的弹性形变，也同时发生不可恢复的塑性变形，变形是这两种变形的有机组合。
上述一种路面裂缝修补材料，其特征在于多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和1,6-己二异氰酸酯HDI中的一种。
上述一种路面裂缝修补材料，其特征在于聚酯多元醇是二元酸和二元醇缩合或酯交换反应制得；聚醚多元醇是环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃的嵌段或无规共聚物。
上述一种路面裂缝修补材料，其特征在于催化剂为N,N-二甲基环己胺、三乙基二胺、二丁基锡二月桂酸酯和辛酸亚锡中的一种或任意两种的组合。
上述一种路面裂缝修补材料，其特征在于扩链剂为一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、二缩二丙二醇、乙二胺和苯二胺的一种或任意几种的组合。
上述一种路面裂缝修补材料，其特征在于表面活性剂为硅油。
上述一种路面裂缝修补材料，其特征在于颜料为炭黑、钛白粉，填料可以是无水的碳酸钙、石英粉、玻璃珠。
上述一种路面裂缝修补材料的制备方法，其特征在于制作方法的具体步骤如下（参考图1简易流程图）
1）闭孔半交联聚氨酯弹性体A组份的制备：先将配比量的聚醚多元醇脱水，于60~80℃搅拌反应2~4小时，然后加入配比量的多异氰酸酯于70~90℃下搅拌反应2~4小时即得，存好备用；
闭孔半交联聚氨酯弹性体B组份的制备：先将配比量的聚酯多元醇、扩链剂、催化剂、表面活性剂和抗紫外剂等搅拌混合均匀，脱水后再加入配比量的水搅拌混合均匀；
闭孔半交联聚氨酯弹性体C组份的制备：将配比量的颜料、填料准备好就可以；
2）通过牵引机把聚酯纤维无纺布送入烘箱通道，将闭孔半交联聚氨酯弹性体的三个组份按比例1:0.8~1.1:1加入搅拌机，混合均匀后刮涂到无纺布上，然后贴上一层膜方便通过烘箱通道，烘箱通道为尺寸可调的0.5~2mm厚，1米宽的薄片状通道，温度可调节范围70~90℃，调整材料在烘箱内时间为4~6分钟；
3）从烘箱内出来的材料已反应固化成型，然后经过涂胶机涂压敏胶，贴上硅油隔离纸，通过牵引机收卷；也可以直接收卷，若直接收卷则在正式修补裂缝时现场涂刷双组份胶黏剂；
4）在烘箱内出来后固化成型好的材料上喷涂聚氨酯类涂料，然后撒布玻璃微珠，成型后即是道路交通标线带；
5）将制备好的材料存放在干燥库房内后熟化一周后即可正式使用。
本发明一种路面裂缝修补材料及其制备方法的优点在于：闭孔半交联聚氨酯弹性体材料是异氰酸酯组份和多元醇组份通过加入开孔剂在特定空间反应成型，由于空间限制，该材料形成的气孔极其微小但是丰富，通过工艺使气孔均匀的分布于材料中。材料为开放式单元结构，具有特殊的黏弹特性，即材料在受到压力冲击时，既发生了满足胡克定律的弹性形变，也同时发生不可恢复的塑性变形，也就是说，变形是这两种变形的有机组合。塑性变形会消耗掉大部分的冲击能，而弹性变形部分所蓄积的部分能量，能在外力撤除后让材料慢慢恢复到受压前的形状。闭孔半交联聚氨酯弹性体材料的耐冲击性好，吸能，缓冲性能好，强度高，耐磨性好，耐高低温性能好。本发明路面裂缝修补材料是预成型的片材，在使用时按照裂缝的形状剪裁好直接粘贴到裂缝处即可，整个施工过程无需开槽扩缝，无需加热，无污染气体排出，人工劳作强度低，减少了人力、物力的使用，降低了公路的养护成本。
具体实施方式
实施方式1
制备A组份：将100份脱水的聚醚多元醇于60℃搅拌反应3小时，然后加入100份MDI，于70℃下搅拌反应4小时,收好备用；B组份：聚酯多元醇100，一缩二乙二醇5，乙二胺5，硅油0.8，水0.3，N,N-二甲基环己胺3，抗紫外剂0.5，将这些材料混合到一起搅拌均匀；C组份：炭黑20，碳酸钙30，石英粉20。
制备路面裂缝修补材料，将ABC三个组份按1:0.8:1的比例加入搅拌机混合均匀，然后刮涂到无纺布上，将车速调到6分钟可通过80℃的模具，然后通过涂胶机在无纺布的一面涂上压敏胶，用硅油隔离纸隔离，最后收卷。
实施方式2
制备A组份：将70份脱水的聚醚多元醇于60℃搅拌反应3小时，然后加入150份MDI，于80℃下搅拌反应3小时,收好备用；B组份：聚酯多元醇140，一缩二乙二醇5，苯二胺10，硅油1，水0.3，三乙基二胺1.5，抗紫外剂1，将这些材料混合到一起搅拌均匀；C组份：炭黑5，碳酸钙80，石英粉10。
制备路面裂缝修补材料，将ABC三个组份按1:0.9:1的比例加入搅拌机混合均匀，然后刮涂到无纺布上，将车速调到5分钟可通过90℃的模具，然后通过涂胶机在无纺布的一面涂上压敏胶，用硅油隔离纸隔离，最后收卷。
实施方式3
制备A组份：将80份脱水的聚醚多元醇于80℃搅拌反应2小时，然后加入120份HDI，于70℃下搅拌反应4小时,收好备用；B组份：聚酯多元醇80，1,4-丁二醇10，苯二胺20，硅油1，水0.3，二丁基锡二月桂酸酯1.2，抗紫外剂1.5，将这些材料混合到一起搅拌均匀；C组份：炭黑10，碳酸钙50，石英粉50。
制备路面裂缝修补材料，将ABC三个组份按1:1:1的比例加入搅拌机混合均匀，然后刮涂到无纺布上，将车速调到6分钟可通过80℃的模具，然后收卷，施工时先涂上丙烯酸酯AB胶，然后贴上修补材料。
实施方式4
制备A组份：将70份脱水的聚醚多元醇于80℃搅拌反应2小时，然后加入120份MDI，于80℃下搅拌反应2小时,收好备用；B组份：聚酯多元醇130，二缩二丙二醇10，乙二胺5，苯二胺5，硅油1.5，水0.4，辛酸亚锡1.5，抗紫外剂0.8，将这些材料混合到一起搅拌均匀；C组份：炭黑15，碳酸钙20，石英粉10。
制备路面裂缝修补材料，将ABC三个组份按1:1:1的比例加入搅拌机混合均匀，然后刮涂到无纺布上，将车速调到6分钟可通过70℃的模具，然后收卷，施工时先涂上丙烯酸酯AB胶，然后贴上修补材料。
实施方式5
制备A组份：将90份脱水的聚醚多元醇于60℃搅拌反应3小时，然后加入140份MDI，于70℃下搅拌反应4小时,收好备用；B组份：聚酯多元醇100，1,4-丁二醇10，二缩二丙二醇5，乙二胺10，硅油0.8，水0.3，三乙基二胺0.5，二丁基锡二月桂酸酯0.5，抗紫外剂2，将这些材料混合到一起搅拌均匀；C组份：炭黑10，碳酸钙60，石英粉15。
制备路面裂缝修补材料，将ABC三个组份按1:0.8:1的比例加入搅拌机混合均匀，然后刮涂到无纺布上，将车速调到4分钟可通过90℃的模具，然后通过涂胶机在无纺布的一面涂上压敏胶，用硅油隔离纸隔离，最后收卷。
实施方式6
制备A组份：将70份脱水的聚醚多元醇于70℃搅拌反应2小时，然后加入100份HDI，于90℃下搅拌反应2小时,收好备用；B组份：聚酯多元醇120，一缩二乙二醇5，1,4-丁二醇10，乙二胺5，硅油0.7，水0.3，N,N-二甲基环己胺0.6，二丁基锡二月桂酸酯0.5，抗紫外剂1.6，将这些材料混合到一起搅拌均匀；C组份：炭黑8，碳酸钙30，石英粉30。
制备路面裂缝修补材料，将ABC三个组份按1:1.1:1的比例加入搅拌机混合均匀，然后刮涂到无纺布上，将车速调到5分钟可通过80℃的模具，然后收卷，施工时先涂上环氧AB胶，然后贴上修补材料。
实施方式7
制备A组份：将80份脱水的聚醚多元醇于70℃搅拌反应2小时，然后加入100份MDI，于70℃下搅拌反应3小时,收好备用；B组份：聚酯多元醇100，二缩二丙二醇10，乙二胺10，硅油1.2，水0.4，N,N-二甲基环己胺0.8，二丁基锡二月桂酸酯0.6，抗紫外剂1.2，将这些材料混合到一起搅拌均匀；C组份：炭黑10，碳酸钙,20，石英粉50。
制备路面裂缝修补材料，将ABC三个组份按1:0.9:1的比例加入搅拌机混合均匀，然后刮涂到无纺布上，将车速调到5分钟可通过80℃的模具，然后通过涂胶机在无纺布的一面涂上压敏胶，用硅油隔离纸隔离，最后收卷。
实施方式8
制备A组份：将100份脱水的聚醚多元醇于60℃搅拌反应4小时，然后加入110份HDI，于70℃下搅拌反应3小时,收好备用；B组份：聚酯多元醇100，1,4-丁二醇3，乙二胺4，硅油1，水0.3，三乙基二胺0.5，二丁基锡二月桂酸酯1，抗紫外剂1，将这些材料混合到一起搅拌均匀；C组份：炭黑10，碳酸钙60，石英粉40。
制备路面裂缝修补材料，将ABC三个组份按1:0.9:1的比例加入搅拌机混合均匀，然后刮涂到无纺布上，将车速调到6分钟可通过80℃的模具，然后收卷，施工时先涂上聚氨酯AB胶，然后贴上修补材料。
实施方式9
制备A组份：将70份脱水的聚醚多元醇于70℃搅拌反应2小时，然后加入100份MDI，于70℃下搅拌反应2小时,收好备用；B组份：聚酯多元醇100，1,4-丁二醇10，苯二胺10，硅油1，水0.1，三乙基二胺0.5，二丁基锡二月桂酸酯0.8，抗紫外剂1.8，将这些材料混合到一起搅拌均匀；C组份：钛白粉10，碳酸钙25，石英粉25，玻璃珠30。
制备路面裂缝修补材料，将ABC三个组份按1:0.9:1的比例加入搅拌机混合均匀，然后刮涂到无纺布上，将车速调到6分钟可通过80℃的模具，固化成型后喷涂聚氨酯涂料，撒布玻璃珠，然后通过涂胶机在无纺布的一面涂上压敏胶，用硅油隔离纸隔离，最后收卷，即为道路交通标线带。
实施方式10
制备A组份：将90份脱水的聚醚多元醇于70℃搅拌反应2小时，然后加入130份HDI，于80℃下搅拌反应2小时,收好备用；B组份：聚酯多元醇100，1,4-丁二醇10，苯二胺20，硅油0.5，水0.4，三乙基二胺0.6，二丁基锡二月桂酸酯0.6，抗紫外剂1.4将这些材料混合到一起搅拌均匀；C组份：炭黑10，碳酸钙50，石英粉20，玻璃珠20。
制备路面裂缝修补材料，将ABC三个组份按1:1:1的比例加入搅拌机混合均匀，然后刮涂到无纺布上，将车速调到5分钟可通过80℃的模具，固化成型后喷涂聚氨酯涂料，撒布玻璃珠，然后收卷，这样做为道路交通标线带，施工时先涂上环氧AB胶，然后贴上标线带。
Claims (8)
1.一种路面裂缝修补材料，其特征在于是一种在受到压力冲击时，既发生弹性变形，也同时发生塑性变形，塑性变形会消耗掉大部分的冲击能，而弹性变形所蓄积的部分能量能在外力撤除后使材料慢慢恢复到受压前的形状，可以长时间经受行车造成的剪切力和裂缝自身的热胀冷缩力而不损坏，修补效果可维持5年以上时间的材料，该材料由耐磨抗裂面层防护材料、增强纤维基材和胶黏剂三部分组成，面层材料为闭孔半交联聚氨酯弹性体，增强纤维材料为高强度聚酯纤维无纺布,胶黏剂为具有高耐水性和耐候性的压敏胶或双组份胶，其中闭孔半交联聚氨酯弹性体由A、B、C三个组份制成，半预聚物A组份：多异氰酸酯100~150份，聚醚多元醇70~100份；B组份：聚酯多元醇80~140份、扩链剂5~30份、催化剂0.3~1.5份、表面活性剂0.5~1.5份、抗紫外剂0.5~2份、水0.1~0.5份；C组份：颜料5~20份、填料30~100份；异氰酸酯组份和多元醇组份通过加入水在特定空间条件反应成型，由于限制，该材料可以形成极其微小但是丰富的气孔，通过工艺使气孔均匀的分布于材料中，制作方法为通过牵引机把聚酯纤维无纺布送入烘箱通道，将闭孔半交联聚氨酯弹性体的三个组份按比例1:0.8~1.1:1加入搅拌机，混合均匀后刮涂到无纺布上，然后贴上一层膜方便通过烘箱通道，烘箱通道为尺寸可调的0.5~2mm厚，1米宽的薄片状通道，温度可调节范围70~90℃，调整材料在烘箱内时间为4~6分钟后成型；该材料为开放式单元结构，具有特殊的黏弹特性，即材料在受到压力冲击时，既发生了满足胡克定律的弹性形变，也同时发生不可恢复的塑性变形，变形是这两种变形的有机组合。
2.按照权利要求1所述一种路面裂缝修补材料，其特征在于多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）和1,6-己二异氰酸酯HDI中的一种。
3.按照权利要求1所述一种路面裂缝修补材料，其特征在于聚酯多元醇是二元酸和二元醇缩合或酯交换反应制得；聚醚多元醇是环氧乙烷、环氧丙烷、四氢呋喃的嵌段或无规共聚物。
4.按照权利要求1所述一种路面裂缝修补材料，其特征在于催化剂为N,N-二甲基环己胺、三乙基二胺、二丁基锡二月桂酸酯和辛酸亚锡中的一种或任意两种的组合。
5.按照权利要求1所述一种路面裂缝修补材料，其特征在于扩链剂为一缩二乙二醇、1,4-丁二醇、乙二胺和苯二胺的一种或任意几种的组合。
6.按照权利要求1所述一种路面裂缝修补材料，其特征在于表面活性剂为硅油。
7.按照权利要求1所述一种路面裂缝修补材料，其特征在于颜料为炭黑、钛白粉，填料是无水的碳酸钙、石英粉、玻璃珠。
8.权利要求1所述一种路面裂缝修补材料的制备方法，其特征在于制作方法的具体步骤如下：
1）闭孔半交联聚氨酯弹性体A组份的制备：先将配比量的聚醚多元醇脱水，于60~80℃搅拌反应2~4小时，然后加入配比量的多异氰酸酯于70~90℃下搅拌反应2~4小时即得，存好备用；
闭孔半交联聚氨酯弹性体B组份的制备：先将配比量的聚酯多元醇、扩链剂、催化剂、表面活性剂和抗紫外剂搅拌混合均匀，脱水后再加入配比量的水搅拌混合均匀；
闭孔半交联聚氨酯弹性体C组份的制备：将配比量的颜料、填料准备好就可以；
2）通过牵引机把聚酯纤维无纺布送入烘箱通道，将闭孔半交联聚氨酯弹性体的三个组份按比例1:0.8~1.1:1加入搅拌机，混合均匀后刮涂到无纺布上，然后贴上一层膜方便通过烘箱通道，烘箱通道为尺寸可调的0.5~2mm厚，1米宽的薄片状通道，温度可调节范围70~90℃，调整材料在烘箱内时间为4~6分钟；
3）从烘箱内出来的材料已反应固化成型，然后经过涂胶机涂压敏胶，贴上硅油隔离纸，通过牵引机收卷；也可以直接收卷，若直接收卷则在正式修补裂缝时现场涂刷双组份胶黏剂；
4）在烘箱内出来后固化成型好的材料上喷涂聚氨酯类涂料，然后撒布玻璃微珠，成型后即是道路交通标线带；
5）将制备好的材料存放在干燥库房内后熟化一周后即可正式使用。
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