CN105754537A - 一种填缝密封材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种填缝密封材料的制备方法，包括以下步骤：分别备料甲组分和乙组分，并分别制备聚氨酯预聚体和固化剂，在施工现场将甲组分和乙组分按照重量配比1:2配料，然后用嵌缝枪进行填缝。本发明的聚氨酯填缝密封材料可在室温条件下固化，不仅具有较高的粘结强度、良好的填缝性能，而且突出了填缝密封材料对混凝土结构伸缩缝的伸缩变形能力，可广泛用于道路缝隙的密封，特别适用于高速铁路无咋轨道混凝土伸缩缝的密封。

Description

一种填缝密封材料的制备方法
技术领域
本发明属于密封胶技术领域，具体涉及一种填缝密封材料的制备方法。
背景技术
随着我国高速铁路的迅速发展，板式无砟轨道占据我国高铁轨道很大比重，其中每两个轨道板之间的凸型挡台需要密封胶的嵌缝浇注。为防止混凝土道床板受外界因素的影响发生变形、开裂，导致结构破坏，通常需在施工过程中预留一定数量的收缩缝、施工缝，因此常常利用填缝材料对此类缝隙进行密封。选择良好的填缝材料对改善混凝土路面的耐久性至关重要。目前接缝处的填充材料主要以沥青或改性沥青为主，这些材料的主要缺陷是材料在使用时需高温加热，不仅造成环境污染，而且还会促使填缝材料加速老化，且材料的耐低温性能高于-20℃，不能满足冬季不脆裂的质量要求。因此，常用的填缝材料已不适应高标准路桥建设和寒冷地区低温稳定性要求。
聚氨酯填缝密封材料是以聚氨酯橡胶及聚氨酯预聚体为主要成分的密封胶，此类材料具有适宜的拉伸强度、优异的伸长率、弹性、耐磨性、耐油性和耐寒性。聚氨酯双组份填缝材料通常具有性能可调、对被粘粘结面预处理要求宽松、粘结使用范围较广等优点。但是常用的密封胶对无孔材料的粘接一般需要以底胶进行表面处理；高温高湿的环境容易引起胶层的发泡；对于NCO端的预聚体，由于对湿气敏感，贮存稳定性差；拉伸模量较高、适应混凝土结构变形能力较差，尤其是在不施用底胶的情况下，无法保证粘接效果。另外，聚氨酯密封胶的耐热性能一般。上述聚氨酯密封胶的各种不足限制了其应用。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高弹性、抗变形能力强的双组份聚氨酯填缝密封材料制备方法。
本发明的技术方案是，一种填缝密封材料的制备方法，包括以下步骤：
A.备料
1）甲组分：（重量份）
聚醚多元醇DL-2000D60-80
聚醚多元醇EP-330N10-30
二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5010-20
2）乙组分：（重量份）
聚醚多元醇EP-330N30-60
氯化石蜡-5250-60
胺类扩链剂（MOCA）5
催化剂1
滑石粉80
软化剂和消泡剂14
B.制备
将甲组分中的聚醚多元醇加入容器内，搅拌，升温至60-80℃，加入MDI-50，升温至80-100℃，反应2h，反应完成后，降温并真空脱泡20-30min，出料，即得甲组分的聚氨酯预聚体；
将乙组分中的氯化石蜡、聚醚多元醇EP-330N加入容器内，升温，搅拌，升温至90-110℃，加入胺类扩链剂和滑石粉，搅拌分散均匀，加热到100～110℃，真空脱水1-2h。然后降温，加入催化剂、软化剂和消泡剂，混合分散，待降至50℃后出料，即得乙组分的固化剂。
C.应用
1）清缝,保持缝壁干燥清洁，安装嵌缝板，灌注密封材料前，涂刷界面剂；
2）注料，按照甲组分和乙组分重量配比1:2配料，搅拌时间不少于3分钟，立即移至嵌缝枪内进行填缝。
进一步，步骤A中甲组分的聚醚多元醇DL-2000D60重量份。
进一步，步骤A中甲组分的聚醚多元醇EP-330N20重量份。
进一步，步骤A中甲组分的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5020重量份。
进一步，步骤A中甲组分的NCO含量为3%。
进一步，步骤A中乙组分的聚醚多元醇EP-330N40重量份，氯化石蜡-5260重量份，所述催化剂是有机金属催化剂，所述滑石粉为1250目滑石粉，所述软化剂为氯化石蜡-52，所述消泡剂为XD-770。
本发明的效果，本发明的聚氨酯填缝密封材料可在室温条件下固化，不仅具有较高的粘结强度、良好的填缝性能，而且突出了填缝密封材料对混凝土结构伸缩缝的伸缩变形能力，可广泛用于道路缝隙的密封，特别适用于高速铁路无咋轨道混凝土伸缩缝的密封。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明的技术方案是，一种填缝密封材料的制备方法，包括以下步骤：
A备料
1）甲组分：（重量份）
聚醚多元醇DL-2000D60-80
聚醚多元醇EP-330N10-30
二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5010-20
2）乙组分：（重量份）
聚醚多元醇EP-330N30-60
氯化石蜡-5250-60
胺类扩链剂（MOCA）5
有机金属催化剂1
滑石粉80
软化剂和消泡剂14
B.制备
将甲组分中的聚醚多元醇加入容器内，搅拌，升温至60-80℃，加入MDI-50，升温至80℃，在80±2℃反应2h，测定体系的NCO含量达到预定值时，停止反应。反应完成后，降温并真空脱泡30min，出料，即得甲组分的聚氨酯预聚体；
将乙组分中的氯化石蜡、聚醚多元醇EP-330N加入容器内，升温，搅拌，升温至100℃，加入胺类扩链剂和滑石粉，搅拌分散均匀，加热到100～110℃，真空脱水1h。然后降温，加入催化剂、软化剂和消泡剂，混合分散，待降至50℃后出料，即得乙组分的固化剂。
C.应用
为了保证密封的质量，采用嵌缝枪灌注。将施工现场的缝隙清理干净。
1）清缝：首先高压风清理灌注缝表面浮砂及杂物，保持缝壁干燥清洁。接缝清理完成后，应尽快安装嵌缝板。灌注密封材料前，应用刷子在接缝两侧均匀涂刷界面剂，待界面剂表干30min后再灌注密封材料。
2）注料：先将乙组分搅拌均匀，然后按照甲组分和乙组分配比1:2要求倒入搅拌桶内，搅拌时间不少于3分钟，立即移至嵌缝枪内进行填缝。
3）填缝：填缝是施工的重要环节，首先将嵌缝枪装上枪头后，对缝注入聚氨酯密封材料，在注入过程中掌握好枪的扳手用力和枪头移动速度，防止材料流出缝外，最后整条缝隙施工完毕后，检查有无漏料等现象发生，如果出现漏料情况应采取相应措施及时修补好。
D、性能测试
1)将步骤A和B的甲、乙组分按不同比例混合，倒入平板模具，制得（1.5±0.2）mm后的膜片，在标准条件（23±2）℃，湿度（50±10）%下养护96h，然后脱模；将涂膜翻转再在标准条件下养护72h。
2)将步骤1）所得膜按照TJ/GW119-2013《高速铁路无咋轨道嵌缝材料暂行技术条件》的规定，进行性能测试。
E、结果讨论
1）甲、乙组分的配比对涂膜性能的影响
将甲、乙组分按不同比例混合，按照TJ/GW119-2013《高速铁路无咋轨道嵌缝材料暂行技术条件》的规定，对配制的双组份聚氨酯密封材料进行性能测试。从经济、施工难易程度出发，并结合测试结果，确定甲、乙组分的最佳重量配比（见表2）
表2双组份聚氨酯填缝密封材料的技术指标
甲：乙 外观 综合性能
2:1 易流淌，难施工 不合格
1:1 易流淌，难施工 不合格
1:2 较好，易施工 合格
1:3 非常粘稠，难施工 不合格
由此，确定甲、乙组分的最佳重量配比为1:2。此时，聚氨酯密封胶的综合性能最好，拉伸强度为1.1MPa、断裂伸长率为1400%、弹性恢复率为80%、拉伸模量为0.2MPa。
2）NCO含量对涂膜性能的影响
预聚体NCO含量是影响聚氨酯填缝密封材料综合性能的关键因素，通过调整NCO含量来改善聚氨酯填缝密封材料综合性能。实验时保持乙组分配比不变，甲组分中NCO含量对聚氨酯填缝密封材料综合性能的影响见表3
表3NCO含量对双组份聚氨酯填缝密封材料性能的影响
NCO% 2 3 4 5
拉伸强度MPa 0.85 1.22 2.12 2.84
断裂伸长率% 1120 1096 838 649
弹性恢复率% 98 96 86 82
定伸粘结性 无破坏 无破坏 破坏 破坏
从表3可以看出，随着NCO含量的增加，拉伸强度逐渐增加，断裂伸长率逐渐降低。这是因为NCO含量增加，会形成更多的刚性链段，刚性链段过多将导致伸长率降低，综合性能变差。反之，NCO含量低，将生成更多的柔性链段，柔性链段过多将导致拉伸强度过低。综合对比，选择NCO含量在3%左右为适宜的设计值。
3）经反复试验，结果发现当R值（氰酸酯基（-NCO）与羟基（-OH）的摩尔比）为1.05时，聚氨酯密封胶的力学性能最好，断裂伸长率由普通密封胶的600%提升为1400%。
4）产品性能指标
通过分析以上因素，确定合成NCO质量分数为3%的预聚体，可使填缝密封材料达到TJ/GW119-2013《高速铁路无咋轨道嵌缝材料暂行技术条件》的规定，而且断裂伸长率、弹性恢复率远高于其规定值，大大提高对混凝土结构伸缩缝的伸缩变形能力。性能指标见表4
表4TJ/GW119-2013《高速铁路无咋轨道嵌缝材料暂行技术条件》指标
实施例1
按照上述具体实施方式中所述A、B、D、E步骤进行操作。其中：
A备料
1）甲组分：（重量份）
聚醚多元醇DL-2000D60
聚醚多元醇EP-330N10
二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5010
2）乙组分：（重量份）
聚醚多元醇EP-330N30
氯化石蜡-5250
B.制备
将甲组分中的聚醚多元醇加入容器内，搅拌，升温至60℃；
乙组分搅拌分散均匀后，加热到100℃。
实施例2
重复实施例1只是，
A备料
1）甲组分：（重量份）
聚醚多元醇DL-2000D80
聚醚多元醇EP-330N30
二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5020
2）乙组分：（重量份）
聚醚多元醇EP-330N60
氯化石蜡-5260
B.制备
将甲组分中的聚醚多元醇加入容器内，搅拌，升温至80℃，加入MDI-50，升温至80℃，反应完成后，降温并真空脱泡20min；
乙组分搅拌分散均匀后，加热到110℃，真空脱水2h。
实施例3
重复实施例1只是，
A备料
1）甲组分：（重量份）
聚醚多元醇DL-2000D70
聚醚多元醇EP-330N20
二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5015
2）乙组分：（重量份）
聚醚多元醇EP-330N45
氯化石蜡-5255
B.制备
将甲组分中的聚醚多元醇加入容器内，搅拌，升温至70℃，加入MDI-50，升温至90℃，反应完成后，降温并真空脱泡25min；
乙组分搅拌分散均匀后，加热到105℃，真空脱水1.5h。
实施例4
重复实施例3只是，
A备料
1）甲组分：（重量份）
聚醚多元醇DL-2000D60
二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5020
2）乙组分：（重量份）
聚醚多元醇EP-330N40
氯化石蜡-5260
B.制备
将甲组分中的聚醚多元醇加入容器内，搅拌，升温至60℃，加入MDI-50，升温至80℃，反应完成后，降温并真空脱泡30min；
乙组分搅拌分散均匀后，加热到110℃，真空脱水1h。
实施例5
重复实施例4只是，
A备料
1）甲组分：（重量份）
聚醚多元醇DL-2000D65
聚醚多元醇EP-330N15
2）乙组分：（重量份）
聚醚多元醇EP-330N50
氯化石蜡-5250
B.制备
将甲组分中的聚醚多元醇加入容器内，搅拌，升温至80℃，加入MDI-50，升温至82℃，反应完成后，降温并真空脱泡25min；
乙组分搅拌分散均匀后，加热到105℃，真空脱水1.5h。
以上所述仅是本发明的一些实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员在不脱离本发明的范围可以加以若干变化，故以上说明应视为例示性，而非用以限制本发明专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种填缝密封材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.备料
1）甲组分：（重量份）
聚醚多元醇DL-2000D60-80
聚醚多元醇EP-330N10-30
二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5010-20
2）乙组分：（重量份）
聚醚多元醇EP-330N30-60
氯化石蜡-5250-60
胺类扩链剂（MOCA）5
催化剂1
滑石粉80
软化剂和消泡剂14
B.制备
将甲组分中的聚醚多元醇加入容器内，搅拌，升温至60-80℃，加入MDI-50，升温至80-100℃，反应2h，反应完成后，降温并真空脱泡20-30min，出料，即得甲组分的聚氨酯预聚体；
将乙组分中的氯化石蜡、聚醚多元醇EP-330N加入容器内，升温，搅拌，升温至90-110℃，加入胺类扩链剂和滑石粉，搅拌分散均匀，加热到100～110℃，真空脱水1-2h。
2.然后降温，加入催化剂、软化剂和消泡剂，混合分散，待降至50℃后出料，即得乙组分的固化剂；
C.应用
1）清缝,保持缝壁干燥清洁，安装嵌缝板，灌注密封材料前，涂刷界面剂；
2）注料，按照甲组分和乙组分重量配比1:2配料，搅拌时间不少于3分钟，立即移至嵌缝枪内进行填缝。
3.根据权利要求1所述填缝密封材料的制备方法，其特征在于，步骤A中所述甲组分的聚醚多元醇DL-2000D60重量份。
4.根据权利要求1所述填缝密封材料的制备方法，其特征在于，步骤A中所述甲组分的聚醚多元醇EP-330N20重量份。
5.根据权利要求1所述填缝密封材料的制备方法，其特征在于，步骤A中所述甲组分的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI-5020重量份。
6.根据权利要求1所述填缝密封材料的制备方法，其特征在于，步骤A中所述甲组分的NCO含量为3%。
7.根据权利要求1所述填缝密封材料的制备方法，其特征在于，步骤A中所述乙组分的聚醚多元醇EP-330N40重量份，氯化石蜡-5260重量份，所述催化剂是有机金属催化剂，所述滑石粉为1250目滑石粉，所述软化剂为氯化石蜡-52，所述消泡剂为XD-770。
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