CN104497946A - 一种耐水性抗变形粘结剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐水性抗变形粘结剂，该粘结剂包含聚丙烯酸酯乳液15份，改性二苯基甲烷二异氰酸酯16份，醇酸树脂 15份，粒度为1000目的氧化铝粉6份，纳米膨润土5份，分散剂4份，三甲基六亚甲基二胺6份，植物油4份，消泡剂4份，硫酸锌 3份，1,2,3,4—丁烷四羧酸(BTCA)5份，1,2,3—丙烷三羧酸5份，聚马来酸4份，去离子水50份，其中以聚丙烯酸酯乳液、改性二苯基甲烷二异氰酸酯1,2,3,4—丁烷四羧酸、1,2,3—丙烷三羧酸5份、聚马来酸和醇酸树脂作为粘结剂的成膜物质，有效提高了粘结层的疏水性、硬度，防皱性和尺寸稳性和抗变形性能，弹性明显提升，并且提高了耐碱性，同时起到了封闭甲醛的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐水性抗变形粘结剂。
背景技术
随着我国基础设施建设增加，铁路、高速公路、城市地铁等大量建设，新型复合材料的应用越来越广泛，随之而来的是粘结剂的用量也相当巨大。
根据国外高速铁路桥梁防水层的应用情况、最新试验研究结果以及目前施工单位在施工防水层过程中所反映的意见，对客运专线，尤其是高速客运专线上使用的防水粘结剂提出了更高的要求，其中对粘结层的强度和断裂延伸率提出了更高的标准，而现在市面上的绝大多数防水粘结剂都很难达到这个要求。
通常纯二苯基甲烷二异氰酸酯在使用的过程中存在很多问题，比如在常温下为固态，施工时还需要加温溶化；在室温下很容易发生自聚反应，反应非常迅速，难操作、难储存，因此就目前的技术水平，纯二苯基甲烷二异氰酸酯很难完全取代甲苯二异氰酸酯成为防水粘结剂的生产原料。另外粘结剂由于使用环境，如温度、湿度的影响，以及施工工艺和使用时间的不同，容易产生起皱脱皮的现象。在现有技术的基础上，进一步改进粘结剂的防水性能仍是当前需要解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术中粘结层防水性、强度不足的技术问题，本发明提供了一种耐水性优异的粘结剂，该粘结剂使用了特定的组成和配比，其中以聚丙烯酸酯乳液、改性二苯基甲烷二异氰酸酯和醇酸树脂作为粘结剂的成膜物质。
本发明采用如下的技术方案解决上述技术问题：
一种耐水性抗变形粘结剂，该粘结剂包含如下重量份数的组分：
改性聚氨酯树脂乳液10份，改性二苯基甲烷二异氰酸酯16份，醇酸树脂 15份，粒度为1000目的氧化铝粉6份，纳米膨润土5份，云母粉 3份，分散剂4份，三甲基六亚甲基二胺6份，植物油4份，消泡剂4份，硫酸锌 3份，1,2,3,4—丁烷四羧酸(BTCA)5份，1,2,3—丙烷三羧酸5份，聚马来酸4份，去离子水50份；
所述改性聚氨酯树脂乳液采用如下方法制备：取聚碳酸亚丙酯加入反应器中，以10℃/分的速率升温至100℃，抽滤1h，降温后加入异氟尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，升温至75℃反应2小时，而后加入3,5-二氨-4-氯苯甲酸异丁醇酯和2,2-双羟甲基丙酸，反应2小时，再加入两端含羟乙基的支链硅油，反应5小时，而后加入适量三乙胺，搅拌30分钟，而后加水乳化分散，制得改性聚氨酯树脂乳液；
所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯采用如下方法制备：取4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、乙酸甲酯和抗氧剂1010加入反应容器中，在氮气气氛保护条件下，升温至70℃，加入三-(二甲胺基甲基)苯酚，恒温反应1小时，而后加入苯甲酰氯，得到改性二苯基甲烷二异氰酸酯。
改性聚氨酯树脂乳液制备过程中搅拌速率为400转/分。
改性二苯基甲烷二异氰酸酯的制备过程中三-(二甲胺基甲基)苯酚的用量占4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯重量的2wt％。
本发明的有益效果：
传统的二苯基甲烷二异氰酸酯型聚氨酯粘结剂交联密度低，粘结层硬度低，干燥速度慢，本申请采用的聚合反应容易控制的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯为原料，经反应获得改性二苯基甲烷二异氰酸酯，将其用于粘结剂中有效提高了粘结层的干燥速度和强度，此外，使用聚丙烯酸酯乳液作为成膜物质之一，不仅改善了粘结剂的稳定性，而且增加了粘结层的耐久性和疏水性。聚丙烯酸酯乳液、改性二苯基甲烷二异氰酸酯和醇酸树脂混合固化，形成的粘结层防水性、耐刮擦性、硬度、强度等综合性能优良。1,2,3,4—丁烷四羧酸(BTCA)、1,2,3—丙烷三羧酸、聚马来酸的加入形成了一层薄膜，增强了粘结剂的防皱性和尺寸稳性和抗变形性能，弹性明显提升，并且提高了耐碱性，同时起到了封闭甲醛的作用，使甲醛的释放量显著降低。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明：
实施例1
聚丙烯酸酯乳液的制备：将乳化剂、蒸馏水和引发剂混合，其中引发剂的用量占乳化剂重量的3wt％，搅拌分散后加热至80℃，反应1小时，得到乳液备用；将聚偏氟乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯混合，搅拌1小时，超声分散20分钟，然后将混合物加入上述乳液中，而后加入引发剂，在80℃下恒温反应2小时，获得聚丙烯酸酯乳液，备用。
改性二苯基甲烷二异氰酸酯采用如下方法制备：取4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、乙酸甲酯和抗氧剂1010加入反应容器中，在氮气气氛保护条件下，升温至70℃，加入三-(二甲胺基甲基)苯酚，其中三-(二甲胺基甲基)苯酚的用量占4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯重量的2wt％，恒温反应1小时，而后加入苯甲酰氯，得到改性二苯基甲烷二异氰酸酯，备用。
分别称取聚丙烯酸酯乳液15份，改性二苯基甲烷二异氰酸酯16份，醇酸树脂 15份，粒度为1000目的氧化铝粉6份，纳米膨润土5份，分散剂4份，三甲基六亚甲基二胺6份，植物油4份，消泡剂4份，硫酸锌 3份，1,2,3,4—丁烷四羧酸(BTCA)5份，1,2,3—丙烷三羧酸5份，聚马来酸4份，去离子水50份。将聚丙烯酸酯乳液、改性二苯基甲烷二异氰酸酯和醇酸树脂混合，而后依次加入氧化铝粉、纳米膨润土、分散剂、三甲基六亚甲基二胺、植物油、消泡剂、硫酸锌、1,2,3,4—环戊烷四羧酸(CPTA)、烷基聚氧乙烯醚、聚乙醇、水溶性聚氨酯和去离子水，充分搅拌分散30分钟，获得粘结剂。
对比例1
分别称取实施例1制备的聚丙烯酸酯乳液35份，粒度为1000目的氧化铝粉6份，纳米膨润土5份，分散剂4份，三甲基六亚甲基二胺6份，植物油4份，消泡剂4份，硫酸锌 3份，去离子水35份。将聚丙烯酸酯乳液和氧化铝粉、纳米膨润土、分散剂、三甲基六亚甲基二胺、植物油、消泡剂、硫酸锌、去离子水混合，充分搅拌分散30分钟，获得粘结剂。
对比例2
分别称取实施例1制备的改性二苯基甲烷二异氰酸酯16份，醇酸树脂 15份，粒度为1000目的氧化铝粉6份，纳米膨润土5份，分散剂4份，三甲基六亚甲基二胺6份，植物油4份，消泡剂4份，硫酸锌 3份，去离子水35份。将改性二苯基甲烷二异氰酸酯和醇酸树脂混合，而后依次加入氧化铝粉、纳米膨润土、分散剂、三甲基六亚甲基二胺、植物油、消泡剂、硫酸锌和去离子水，充分搅拌分散30分钟，获得粘结剂。
表1 产品性能测试结果
| 样品 | 拉伸强度/MPa | 断裂伸长率/% | 不透水性 | 表干时间/h | 实干时间/h | 释放甲醛（ppm） |
| 实施例1 | 9.6 | 594 | 好 | 4 | 9 | 15 |
| 对比例1 | 4.2 | 523 | 一般 | 5.6 | 10 | 453 |
| 对比例2 | 4.0 | 516 | 一般 | 4.5 | 8 | 521 |
Claims (3)
1.一种耐水性抗变形粘结剂，其特征在于，该粘结剂包含如下重量份数的组分：
改性聚氨酯树脂乳液10份，改性二苯基甲烷二异氰酸酯16份，醇酸树脂 15份，粒度为1000目的氧化铝粉6份，纳米膨润土5份，云母粉 3份，分散剂4份，三甲基六亚甲基二胺6份，植物油4份，消泡剂4份，硫酸锌 3份，1,2,3,4—丁烷四羧酸(BTCA)5份，1,2,3—丙烷三羧酸5份，聚马来酸4份，去离子水50份等；
所述改性聚氨酯树脂乳液采用如下方法制备：取聚碳酸亚丙酯加入反应器中，以10℃/分的速率升温至100℃，抽滤1h，降温后加入异氟尔酮二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡，升温至75℃反应2小时，而后加入3,5-二氨-4-氯苯甲酸异丁醇酯和2,2-双羟甲基丙酸，反应2小时，再加入两端含羟乙基的支链硅油，反应5小时，而后加入适量三乙胺，搅拌30分钟，而后加水乳化分散，制得改性聚氨酯树脂乳液；
所述改性二苯基甲烷二异氰酸酯采用如下方法制备：取4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、乙酸甲酯和抗氧剂1010加入反应容器中，在氮气气氛保护条件下，升温至70℃，加入三-(二甲胺基甲基)苯酚，恒温反应1小时，而后加入苯甲酰氯，得到改性二苯基甲烷二异氰酸酯。
2.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：改性聚氨酯树脂乳液制备过程中搅拌速率为400转/分。
3.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于：改性二苯基甲烷二异氰酸酯的制备过程中三-(二甲胺基甲基)苯酚的用量占4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯重量的2wt％。
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