CN104177583A - 一种路用有机注浆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种路用有机注浆材料及其制备方法,由聚氨酯黑、白料发泡反应而来,聚氨酯白料中还加入了环氧树脂-二乙醇胺加成物(EP-DEA加成物);其加入量占聚氨酯黑、白料总质量的5-20wt%。环氧树脂-二乙醇胺加成物采用如下方法制备而来:将环氧树脂和二乙醇胺混合,以丁酮为溶剂在反应容器中分散均匀;升温至70℃,维持温度反应4小时;减压蒸馏除去多余溶剂后得到微黄色油状液体,即为环氧树脂-二乙醇胺加成物。本发明的路用有机注浆料在道路注浆固化填充脱空缝隙时,在不影响注浆性能的前提下,固化填充物粘接性能更佳,压缩强度更佳接近使用要求,是目前使用最多的纯聚氨酯黑白料的优异改进产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种功能高分子材料,具体涉及一种路用有机注浆材料及其制备方法。
背景技术
与其他高聚物注浆材料相比,聚氨酯(PU)浆料粘度低能够渗入微小的道路基层缝隙,和水反应能够在潮湿环境下将泥浆沙石粘接牢靠,同时双组份的聚氨酯在混合反应过程中体积发泡膨胀将道路基层挤压密实,是最适合应用于道路维修养护的高聚物注浆材料;在道路注浆工程应用中,其发泡膨胀的特性也带来了其不可避免的缺陷,一是发泡聚氨酯抗压强度不够,二是粘接力欠佳。
为克服材料本身的缺陷,有人在发泡聚氨酯白料中加入双酚A型环氧树脂(EP),靠双酚A型环氧树脂携带的羟基参与聚氨酯的发泡反应,从而在聚氨酯泡沫中加入携带刚性苯环结构的环氧树脂分子,达到增强的目的。但是常温下液态的双酚A型环氧树脂分子链上羟基数量有限,在反应中大部分的双酚A型环氧树脂只是以物理填充的形式分布于聚氨酯发泡体系中,而没有参与其发泡反应,增韧增强的效果极其有限。
同时也有人用环氧树脂改性聚氨酯硬泡形成的互穿网络聚合物来达到增强增韧的目的,但实际却证明环氧树脂固化体系形成过程是在发泡反应完成之后,在叔胺类催化剂的催化下环氧基开环交联进行的,没有参与到发泡反应中来;且由于环氧树脂交联网络形成较聚氨酯网络缓慢的滞后性还导致其在环氧基开环固化过程中受到聚氨酯交联网络的缠结和阻碍,其结果是环氧树脂交联网络的形成效率低下,其对聚氨酯硬泡在力学性能上的改善还有待提高。
发明内容
本发明目的在于提供一种能够使环氧树脂最大限度增韧增强聚氨酯硬泡,在道路注浆维修养护后达到更好的实施效果的路用有机注浆材料及其制备方法。
为达到上述目的,采用技术方案如下:
一种路用有机注浆材料,由聚氨酯黑、白料发泡反应而来,聚氨酯白料中还加入了环氧树脂-二乙醇胺加成物(EP-DEA加成物);其加入量占聚氨酯黑、白料总质量的5-20wt%。
按上述方案,所述的环氧树脂-二乙醇胺加成物为环氧树脂与二乙醇胺发生开环反应生成的端羟基环氧树脂。
按上述方案,所述的环氧树脂-二乙醇胺加成物采用如下方法制备而来:
将环氧树脂和二乙醇胺混合,以丁酮为溶剂在反应容器中分散均匀;
升温至70℃,维持温度反应4小时;
减压蒸馏除去多余溶剂后得到微黄色油状液体,即为环氧树脂-二乙醇胺加成物。
按上述方案,所述的环氧树脂选用双酚A型环氧树脂CYD-128。
一种路用有机注浆材料的制备方法,包括在聚氨酯白料中加入环氧树脂-二乙醇胺加成物,并与聚氨酯黑料配合使用,注入到待修补道路孔隙中发泡、粘接、固化;所述的环氧树脂-二乙醇胺加成物为环氧树脂与二乙醇胺发生开环反应生成的端羟基环氧树脂,其加入量占聚氨酯黑白料总质量的5-20wt%。
按上述方案,所述的环氧树脂-二乙醇胺加成物采用如下方法制备而来:
将环氧树脂和二乙醇胺混合,以丁酮为溶剂在反应容器中分散均匀;
升温至70℃,维持温度反应4小时;
减压蒸馏除去多余溶剂后得到微黄色油状液体,即为环氧树脂-二乙醇胺加成物。
按上述方案,所述的环氧树脂选用双酚A型环氧树脂CYD-128。
加成物对PU硬泡的作用主要是分子嵌入式改性。EP-DEA加成物是由CYD-128与DEA开环反应制得,由于DEA本身携带两个羟乙基,并且开环反应生成一个额外的羟基,它与聚醚混合可作为聚氨酯白料参与发泡,发泡反应结束时环氧树脂分子链与聚氨酯交联网络融为一体,避免了CYD-128开环反应的滞后性,较CYD-128的改性作用大大增强。
本发明的有益效果:
在一定的粘度范围内取代部分白料中的聚醚直接参与聚氨酯发泡反应,最后得到的EP-DEA/PU共混注浆材料拉伸剪切强度达到了2.85MPa,相对于具有聚氨酯/环氧树脂互穿网络结构的EP/PU共混注浆材料又有了较大提升,且端羟基环氧树脂能够直接参与发泡反应克服了环氧树脂交联网络形成的滞后性,灌浆材料能够迅速达到最高粘接强度,缩短工期提高效率。
本发明的路用有机注浆料在道路注浆固化填充脱空缝隙时,在不影响注浆性能的前提下,固化填充物粘接性能更佳,压缩强度更佳接近使用要求,是目前使用最多的纯聚氨酯黑白料的优异改进产品。
附图说明
图1:纯聚氨酯注浆材料扫描电镜图。
图2:环氧树脂改性注浆材料扫描电镜图。
图3:环氧树脂-二乙醇胺加成物改性注浆材料扫描电镜图。
具体实施方式
以下具体实施例作为对本发明技术方案的进一步解释,不作为对保护范围的限制。
环氧树脂-二乙醇胺加成物的制备:
将环氧树脂CYD-128和二乙醇胺按摩尔比1:1混合,以丁酮为溶剂在反应容器中分散均匀;
升温至70℃左右,维持温度反应4小时;
减压蒸馏除去多余溶剂后得到微黄色油状液体,即为环氧树脂-二乙醇胺加成物。
路用有机注浆材料的制备:
聚氨酯黑料,主要成分:多苯基多亚甲基多异氰酸酯(PAPI);可选用德国拜耳。
聚氨酯白料,主要成分:聚醚、交联剂、有机硅类匀泡剂、发泡剂、催化剂;可选用烟台顺达聚氨酯有限公司生产的矿用聚氨酯白料。
将环氧树脂-二乙醇胺加成物与聚氨酯白料混合搅拌均匀,若出现分层可以升温至40-70℃加速其分散均匀,得到改性聚氨酯白料。
将改性聚氨酯白料与聚氨酯黑料按照质量比1:0.8-1.2混合,其中环氧树脂-二乙醇胺加成物在混合料中的质量分数在5-20wt%,注浆发泡固化粘接即可得到路用有机注浆材料。
实施例1
对比例:按照上述制备方法,聚氨酯白料与聚氨酯黑料按照质量比1:1混合,制备得到纯聚氨酯注浆材料,备用。
扫描电镜分析,得到附图1所示的照片。注浆材料断裂面棱角清晰,且通过断层可以看出来其泡孔壁较薄泡孔大小和形状分布良好,但泡孔壁很薄,断裂面脆断缺乏韧性,放大1000倍泡孔表秒微观形貌均一,这是PU注浆材料的自身性质决定的。
对比例:按照上述制备方法,聚氨酯白料与聚氨酯黑料按照质量比1:1混合,其中用环氧树脂CYD-128环氧树脂-二乙醇胺加成物在混合料中的质量分数在10wt%,制备得到环氧树脂改性的聚氨酯注浆材料,备用。
扫描电镜分析,得到附图2所示的照片。注浆材料断裂面棱角模糊不清,且通过断层呈现出来其泡孔形状大小分布不均泡孔壁厚薄不均,且放大1000倍泡孔表面的微观形貌呈现了相分离
按照上述制备方法,聚氨酯白料与聚氨酯黑料按照质量比1:1混合,其中环氧树脂-二乙醇胺加成物在混合料中的质量分数在10wt%,固化后得到本发明的路用有机注浆材料,备用。
扫描电镜分析,得到附图3所示的照片。注浆材料断裂面棱角较清晰,通过断层呈现其泡孔壁厚实,泡孔形状和大小分布良好,放大1000倍泡孔表面微观形貌均一。
力学性能测试表明,其拉伸剪切强度达到了2.85MPa,依照GB/T7124-2008(1986)标准要求进行测试。
实施例2
按照上述制备方法,聚氨酯白料与聚氨酯黑料按照质量比1:0.8混合,其中环氧树脂-二乙醇胺加成物在混合料中的质量分数在5wt%,固化后得到本发明的路用有机注浆材料,备用。
力学性能测试表明,其拉伸剪切强度为2.36MPa,依照GB/T7124-2008(1986)标准要求进行测试。
实施例3
按照上述制备方法,聚氨酯白料与聚氨酯黑料按照质量比1:1.2混合,其中环氧树脂-二乙醇胺加成物在混合料中的质量分数在20wt%,固化后得到本发明的路用有机注浆材料,备用。
力学性能测试表明,其拉伸剪切强度达到了2.78MPa,依照GB/T7124-2008(1986)标准要求进行测试。
Claims (7)
1.一种路用有机注浆材料,其特征在于:由聚氨酯黑、白料发泡反应而来,聚氨酯白料中还加入了环氧树脂-二乙醇胺加成物(EP-DEA加成物);其加入量占聚氨酯黑、白料总质量的5-20wt%。
2.如权利要求1所述的路用有机注浆材料,其特征在于所述的环氧树脂-二乙醇胺加成物为环氧树脂与二乙醇胺发生开环反应生成的端羟基环氧树脂。
3.如权利要求1或2所述的路用有机注浆材料,其特征在于所述的环氧树脂-二乙醇胺加成物采用如下方法制备而来:
将环氧树脂和二乙醇胺混合,以丁酮为溶剂在反应容器中分散均匀;
升温至70℃,维持温度反应4小时;
减压蒸馏除去多余溶剂后得到微黄色油状液体,即为环氧树脂-二乙醇胺加成物。
4.如权利要求3所述的路用有机注浆材料,其特征在于所述的环氧树脂选用双酚A型环氧树脂CYD-128。
5.一种路用有机注浆材料的制备方法,其特征在于:
包括在聚氨酯白料中加入环氧树脂-二乙醇胺加成物,并与聚氨酯黑料配合使用,注入到待修补道路孔隙中发泡、粘接、固化;所述的环氧树脂-二乙醇胺加成物为环氧树脂与二乙醇胺发生开环反应生成的端羟基环氧树脂,其加入量占聚氨酯黑、白料总质量的5-20wt%。
6.如权利要求5所述的路用有机注浆材料的制备方法,其特征在于所述的环氧树脂-二乙醇胺加成物采用如下方法制备而来:
将环氧树脂和二乙醇胺混合,以丁酮为溶剂在反应容器中分散均匀;
升温至70℃,维持温度反应4小时;
减压蒸馏除去多余溶剂后得到微黄色油状液体,即为环氧树脂-二乙醇胺加成物。
7.如权利要求6所述的路用有机注浆材料的制备方法,其特征在于所述的环氧树脂选用双酚A型环氧树脂CYD-128。
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