CN106866028B - 一种用于制备柔性透水砖的组合物及柔性透水砖 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种用于制备柔性透水砖的组合物及柔性透水砖，该组合物包括硅砂、亲水性粘结剂和柔性粘结剂，其中，相对于100重量份的所述硅砂，所述亲水性粘结剂的含量为0.1‑10重量份，所述柔性粘结剂的含量为0.1‑10重量份。本公开提供的组合物同时含有亲水性粘结剂和柔性粘结剂，由该组合物制备的透水砖在保证透水效果的前提下，增加了柔韧性与表层骨料颗粒的耐磨性，降低了运输施工损耗，提高了砖面层耐磨性，延长了透水砖的使用寿命。本公开提供的透水砖可应用于所有透水砖的应用场合，并且可扩展至运动场等体育竞技场所，代替塑胶跑道。

Description

一种用于制备柔性透水砖的组合物及柔性透水砖
技术领域
本公开涉及建筑材料领域，具体地，涉及一种用于制备柔性透水砖的组合物及由该组合物制备的柔性透水砖。
背景技术
透水砖是为解决城市地表硬化，营造高质量的自然生活环境，维护城市生态平衡而诞生的环保建材新产品，具有保持地面的透水性、保湿性，防滑、高强度、抗寒、耐风化、降噪、吸音等特点。普通透水砖一般为普通碎石的多孔混凝土材料经压制成型而成。在运输、施工途中，由于磕碰导致透水砖缺棱掉角现象较多，造成一定量的浪费。此外，当透水砖用于铺设盲道钉和盲道条时，使用过程中产生的磨损或脱落会导致其失去原有的功能性。
发明内容
本公开的目的是提供一种用于制备柔性透水砖的组合物及由该组合物制备的柔性透水砖。
为了实现上述目的，本公开第一方面：提供一种用于制备柔性透水砖的组合物，该组合物包括硅砂、亲水性粘结剂和柔性粘结剂，其中，相对于100重量份的所述硅砂，所述亲水性粘结剂的含量为0.1-10重量份，所述柔性粘结剂的含量为0.1-10重量份。
优选地，相对于100重量份的所述硅砂，所述亲水性粘结剂固化物的含量为0.1-5重量份，所述柔性粘结剂固化物的含量为0.1-7重量份。
优选地，所述亲水性粘结剂包括亲水性环氧树脂和/或亲水性聚氨酯树脂。
优选地，所述亲水性粘结剂的接触角不大于90°，所述亲水性粘结剂的接触角采用GB/T 30693-2014方法测定。
优选地，所述柔性粘结剂固化后的断裂伸长率为120％-150％，所述断裂伸长率采用GB/T2567-2008方法测定。
优选地，所述柔性粘结剂包括聚氨酯改性环氧树脂、聚醚砜改性环氧树脂和柔性聚氨酯树脂中的至少一种。
优选地，所述柔性粘结剂为聚氨酯改性环氧树脂和聚醚砜改性环氧树脂，所述聚氨酯改性环氧树脂和聚醚砜改性环氧树脂的重量比为1：(0.1-2)。
优选地，所述组合物还包括助剂，所述助剂包括固化剂和/或催化剂，所述固化剂为选自胺类固化剂和/或酸酐类固化剂，所述催化剂为选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和苄基二甲胺中的至少一种。
优选地，相对于100重量份的所述硅砂，所述助剂的含量为0.1-10重量份。
本公开第二方面：提供一种柔性透水砖，该柔性透水砖由本公开第一方面提供的组合物固化后制备得到。
优选地，所述固化的条件为：温度为60-80℃，压强为20-35MPa，时间为0.5-10h。
通过上述技术方案，本公开提供的组合物同时含有亲水性粘结剂和柔性粘结剂，由该组合物制备的透水砖在保证透水效果的前提下，增加了柔韧性与表层骨料颗粒的耐磨性，降低了运输施工损耗，提高了砖面层耐磨性，延长了透水砖的使用寿命，该透水砖可应用于所有透水砖的应用场合，并且可扩展至运动场等体育竞技场所，代替塑胶跑道。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
本公开第一方面：提供一种用于制备柔性透水砖的组合物，该组合物包括硅砂、亲水性粘结剂和柔性粘结剂，其中，相对于100重量份的所述硅砂，所述亲水性粘结剂的含量为0.1-10重量份，所述柔性粘结剂的含量为0.1-10重量份。
本公开第一方面提供的组合物同时含有亲水性粘结剂和柔性粘结剂，由该组合物制备的透水砖在保证透水效果的前提下，增加了柔韧性与表层骨料颗粒的耐磨性，降低了运输施工损耗，提高了砖面层耐磨性，延长了透水砖的使用寿命，该透水砖可应用于所有透水砖的应用场合，并且可扩展至运动场等体育竞技场所，代替塑胶跑道。
所述硅砂的种类不限。优选地，所述硅砂为人工硅砂和/或天然硅砂，所述天然硅砂包括沙漠风积沙、水洗砂、擦洗砂和浮选砂中的至少一种。
所述硅砂的粒径可以在很大范围内变化，硅砂的粒径可以为20目-200目，优选地，硅砂的粒径为70目-140目。硅砂的粒径是采用筛分法测定的，即使原砂通过不同尺寸的筛孔来测定硅砂的平均粒径。
为了进一步提高亲水性粘结剂和柔性粘结剂对上述组合物制备的柔性透水砖的柔韧性的改性作用，优选地，相对于100重量份的所述硅砂，所述亲水性粘结剂固化物的含量可以为0.1-5重量份，所述柔性粘结剂固化物的含量可以为0.1-7重量份。
亲水性粘结剂可以为本领域技术人员所熟知的起到粘结作用的亲水物质，例如亲水性树脂，优选地，所述亲水性粘结剂包括亲水性环氧树脂和/或亲水性聚氨酯树脂。
所述亲水性环氧树脂可以为在环氧树脂分子链中引入羟基、醚键等亲水性功能基团的环氧树脂类化合物，例如在催化剂作用下，通过化学反应在双酚A型环氧树脂分子链中引入羟基、醚键等亲水性功能基团。其中，双酚A型环氧树脂可以选自E-44、E-42、E-35、E-31、E-20，E-14、E-12、E-06和E-03中的至少一种；催化剂为四乙基氯化铵、丁基三苯基溴化磷、苄基三乙基溴化铵、苄基三乙基氯化铵和2-甲基咪唑的至少一种。
上述改性方法可以为本领域技术人员所熟知的，例如可以根据张黎等在《水性环氧树脂体系的研究进展》(环境保护，8：28-30，2008年)中公开的方法合成，也可以由商购得到，例如亲水性环氧树脂可以为购自辽宁日经咨询有限公司的F417505型水性聚氨酯树脂。
亲水性环氧树脂的羟值可以为本领域的常规选择。可选地，所述亲水性环氧树脂的羟值可以为0.02-0.4mol/100g，优选为0.04-0.4mol/100g。所述羟值可以根据黄笔武等在《环氧树脂羟基值测定方法》的第3.1-3.3节(热固性树脂，4：42-45，1995年)中公开的方法测定，也可以由商购得到的环氧树脂的产品说明中获知。
亲水性环氧树脂中的环氧基的量没有特别限定，可以为常规选择。一般地，所述亲水性环氧树脂的环氧值可以为0.2-0.6mol/100g。
所述亲水性聚氨酯树脂可以为分子结构中含有足够的亲水基团和/或亲水链段的聚氨酯树脂，所述亲水基团例如可以选自羟基、羧基、磺酸基和铵基中的一种或多种。优选地，亲水性聚氨酯树脂可以为聚氨酯分散体，所述聚氨酯分散体可以通过以下方法进行制备：在反应条件下使二异氰酸酯与二醇接触，所述二醇通常是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚己内酯或聚碳酸酯或其组合。所述聚氨酯可以是热塑性聚氨酯，并且还可包含以下官能团：例如侧接的或封端的羟基、胺基或羧酸基团，它们可以用诸如聚氮丙啶、氨基塑料树脂、环氧化物、水分散性多异氰酸酯以及多官能的醛(包括(顺,反)-1,3-环己烷羧基醛和(顺,反)-1,4-环己烷羧基醛)之类的交联剂发生固化。合适的市售聚氨酯分散体的例子包括Sancure815聚氨酯分散体和BayhydrolXP2557聚氨酯分散体。
上述亲水性粘结剂的亲水性可以在很大范围内变化，优选地，所述亲水性粘结剂的接触角不大于90°，进一步优选不大于70°，所述亲水性粘结剂的接触角为采用GB/T30693-2014方法测定的。
根据本公开，柔性粘结剂可以为其固化物具有一定柔韧性的树脂，为了保证柔性透水砖的柔韧度，优选地，所述柔性粘结剂固化后的断裂伸长率可以为120％-150％，所述的断裂伸长率为本领域技术人员所熟知，可以采用GB/T2567-2008中5.1方法测定。
柔性粘结剂的具体种类不做特别的限制，为了进一步提高柔性粘结剂的韧性，同时不降低其强度、耐热性能，优选地，所述柔性粘结剂选自聚氨酯改性环氧树脂、聚醚砜改性环氧树脂和柔性聚氨酯树脂中的至少一种。
可选地，所述聚氨酯改性环氧树脂可以为在适当的条件下使得聚氨酯和环氧树脂二者形成互穿网络结构或半互穿网络结构，用于改性环氧树脂的聚氨酯可以选自端异氰酸酯基聚氨酯、咪唑封端的聚氨酯和端胺基聚氨酯中的至少一种。
上述聚氨酯改性环氧树脂的制备方法可以为本领域技术人员所熟知的，例如可以根据胡家朋等在(工程塑料应用，2005，33(5):73～76)中公开的方法合成，也可以由商购得到，例如聚氨酯改性环氧树脂可以为购自东莞拓鑫复合材料有限公司，商品号TX8810的聚氨酯改性环氧树脂。
可选地，所述聚醚砜改性环氧树脂可以为根据张强等在(《聚醚砜改性环氧树脂的研究》上海涂料，2014，52(3):10～11)中公开的方法合成得到。所述柔性聚氨酯树脂可以为购自北京高盟新材公司的8250B型双组分聚氨酯胶粘剂。
在本公开优选地一种实施方式中，柔性粘结剂为聚氨酯改性环氧树脂和聚醚砜改性环氧树脂，聚氨酯改性环氧树脂和聚醚砜改性环氧树脂的相对用量可以在很大范围内变化，优选情况下，聚氨酯改性环氧树脂和聚醚砜改性环氧树脂的重量比为1：(0.1-2)。在上述优选的实施方式中，柔性粘结剂可以在不影响透水性能和力学性能的情况下，进一步改善由上述组合物制备得到的柔性透水砖的韧性。
为了提高上述组合物制备柔性透水砖的成型速度和质量，优选地，所述组合物还可以包括助剂，所述助剂包括固化剂和/或催化剂。
所述固化剂可以为常规的环氧树脂固化剂。具体地，所述固化剂可以选自常用的各种能够使环氧树脂发生交联反应的胺类固化剂和/或酸酐类固化剂，其具体实例可以包括但不限于：邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸二酐、苯酮四羧酸二酐、顺丁烯二酸酐、桐油酸酐、烯烃基丁二酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、降冰片烯二酸酐、戊二酸酐、萜烯酸酐、甲基环已烯四羧酸二酐、十二烯基丁二酸酐、聚壬二酸酐、聚癸二酸酐、四溴苯酐、四氯苯酐、偏苯三甲酸酐乙二醇酯、偏苯三甲酸酐甘油酯、二苯基砜四羧酸二酐、乙二胺、二乙烯三胺、二胺基二苯砜、二胺基二苯甲烷、间苯二胺、双氰胺、聚醚胺、二亚乙基三胺、己二胺、三甲基六亚甲基二胺和四乙烯五胺。优选地，所述固化剂选自四氢苯酐、六氢苯酐、二胺基二苯甲烷、二乙烯三胺和双氰胺。
所述催化剂为可以为常规种类，优选为选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和苄基二甲胺中的至少一种。
所述助剂的用量可以根据其种类进行适当的选择，以使所述用于制备柔性透水砖的组合物中的组分能够固化，优选地，相对于100重量份的所述硅砂，所述助剂的含量可以为0.1-10重量份，更优选地，助剂包括固化剂和催化剂，相对于100重量份的所述硅砂，固化剂含量可以为0.1-2重量份，催化剂含量可以为0.1-2重量份。
本公开第二方面：提供一种柔性透水砖，该柔性透水砖由上述提供的组合物固化后制备得到。
上述固化的方法可以为本领域技术人员所熟知的方法，固化的温度可以根据选择的固化剂的种类进行适当的选择，优选地，所述固化的条件可以为：温度为60-80℃，压强为20-35MPa，时间为0.5-10h，其中，所述压强为树脂的成型压强，在实际操作中，在该压强下成型0.5-3分钟即可泄压然后使所述组合物在常压下继续进行固化。
本公开第二方面提供的透水砖在保证透水效果的前提下，增加了柔韧性与表层骨料颗粒的耐磨性，降低了运输施工损耗，提高了砖面层耐磨性，延长了透水砖的使用寿命，采用该透水砖可应用于运动场等体育竞技场所。
以下通过实施例进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
在本公开的下述实施例中，硅砂为购自正蓝旗仁创砂业有限公司的40/70目彩色硅砂，亲水性环氧树脂为购自上海树脂厂有限公司生产的ME-2型水性环氧树脂，亲水性聚氨酯树脂为购自辽宁日经咨询有限公司的F417505型水性聚氨酯树脂，柔性聚氨酯树脂为购自北京高盟新材的8250B型双组分聚氨酯胶粘剂，聚氨酯改性环氧树脂东莞拓鑫复合材料有限公司，商品号TX8810的聚氨酯改性环氧树脂，聚氨酯改性环氧树脂配套固化剂为购自东莞拓鑫复合材料有限公司，商品号为TX-5501的固化剂，聚醚砜改性环氧树脂为根据张强等在(《聚醚砜改性环氧树脂的研究》上海涂料，2014，52(3):10～11)中公开的方法合成得到，其余试剂均为商购产品。
实施例中，亲水性粘结剂的接触角采用德国dataphysics公司的OCA15EC型号仪器进行测定，测定方法为GB/T 30693-2014，柔性粘结剂的固化物的断裂伸长率采用深圳市新三思公司的CMT4204型微机控制电子万能试验机进行测定，测定方法为GB/T 2567-2008。
实施例1
本实施例用于说明本公开的用于制备柔性透水砖的组合物。
取100重量份硅砂、2.1重量份ME-2型水性环氧树脂(接触角为62°)、0.7重量份聚氨酯改性环氧树脂(固化后的断裂伸长率为130％)和1.2重量份固化剂TX-5501混合均匀，得到本实施例的用于制备柔性透水砖的组合物C1。
实施例2
取100重量份硅砂、1.67重量份ME-2型水性环氧树脂(接触角为62°)、1.67重量份聚氨酯改性环氧树脂(固化后的断裂伸长率为130％)和0.69重量份固化剂二乙烯三胺混合均匀，得到本实施例的用于制备柔性透水砖的组合物C2。
实施例3
取0.6重量份亲水性聚氨酯树脂F417505(接触角为55°)和1.67重量份柔性聚氨酯树脂8250B(固化后的断裂伸长率为150％)混合均匀后，加入1.2重量份催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀，最后加入100重量份硅砂搅拌均匀，得到本实施例的用于制备柔性透水砖的组合物C3。
实施例4
取1.4重量份亲水性聚氨酯树脂F417505(接触角为55°)和5.6重量份柔性聚氨酯树脂8250B(固化后的断裂伸长率为150％)混合均匀后，加入1.8重量份催化剂二月桂酸二丁基锡混合均匀，最后加入100重量份硅砂搅拌均匀，得到本实施例的用于制备柔性透水砖的组合物C4。
实施例5
取100重量份硅砂、0.1重量份ME-2型水性环氧树脂(接触角为62°)、10重量份聚氨酯改性环氧树脂(固化后的断裂伸长率为150％)和2重量份催化剂辛酸亚锡混合均匀，得到本实施例的用于制备柔性透水砖的组合物C5。
实施例6
取100重量份硅砂、10重量份ME-2型水性环氧树脂(接触角为62°)、0.1重量份聚氨酯改性环氧树脂(固化后的断裂伸长率为150％)和0.1重量份固化剂二乙烯三胺混合均匀，得到本实施例的用于制备柔性透水砖的组合物C6。
实施例7
取100重量份硅砂、2.1重量份ME-2型水性环氧树脂(接触角为62°)、0.7重量份聚氨酯改性环氧树脂(固化后的断裂伸长率为150％)、0.7重量份聚醚砜改性环氧树脂(固化后的断裂伸长率为125％)和1.2重量份固化剂二乙烯三胺混合均匀，得到本实施例的用于制备柔性透水砖的组合物C7。
实施例8
取100重量份硅砂、2.1重量份ME-2型水性环氧树脂(接触角为62°)、0.7重量份聚氨酯改性环氧树脂(固化后的断裂伸长率为150％)、2.1重量份聚醚砜改性环氧树脂(固化后的断裂伸长率为125％)和1.2重量份固化剂二乙烯三胺混合均匀，得到本实施例的用于制备柔性透水砖的组合物C8。
对比例1
采用实施例1的原料，所不同的是，将ME-2型水性环氧树脂替换为等重量的聚氨酯改性环氧树脂，得到本实施例的用于制备柔性透水砖的组合物C9。
对比例2
采用实施例1的原料，所不同的是，将聚氨酯改性环氧树脂替换为等重量的ME-2型水性环氧树脂，得到本实施例的用于制备柔性透水砖的组合物C10。
对比例3
采用实施例1的原料，所不同的是，将ME-2型水性环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂分别替换为等重量的普通环氧树脂E44，得到本实施例的用于制备柔性透水砖的组合物C11。
测试实施例1
将用于制备柔性透水砖的组合物C1-C11分别搅拌混合均匀，使混合均匀的组合物在温度为80℃，压强为30MPa的条件下成型1分钟，然后在温度80℃，常压下固化8h，分别得到柔性透水砖B1-B11，对柔性透水砖B1-B11进行透水性能、耐磨性能和柔韧性测试，测试结果列于表1；
透水性能测试方法参照JC/T 376-2012。
耐磨性能测试方法参照GB/T 12988-2009。
表1
由表1可知，与对比例1-3中的透水砖B9-B11相比，实施例1-8中的柔性透水砖B1-B8中因同时含有亲水性粘结剂和柔性粘结剂，在保证透水效果的前提下，明显提高了柔性透水砖的柔韧性和耐磨性，可以延长透水砖的使用寿命，并且，当柔性粘结剂为聚氨酯改性环氧树脂和聚醚砜改性环氧树脂且聚氨酯改性环氧树脂和聚醚砜改性环氧树脂的重量比为1：(0.1-2)时所制备的柔性透水砖表现出了更优异的透水性和耐磨性。
以上结详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种用于制备柔性透水砖的组合物，其特征在于，该组合物包括硅砂、亲水性粘结剂和柔性粘结剂，其中，相对于100重量份的所述硅砂，所述亲水性粘结剂的含量为0.1-10重量份，所述柔性粘结剂的含量为0.1-10重量份；所述柔性粘结剂为聚氨酯改性环氧树脂和聚醚砜改性环氧树脂，所述聚氨酯改性环氧树脂和聚醚砜改性环氧树脂的重量比为1：(0.1-2)。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述硅砂，所述亲水性粘结剂固化物的含量为0.1-5重量份，所述柔性粘结剂固化物的含量为0.1-7重量份。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述亲水性粘结剂包括亲水性环氧树脂和/或亲水性聚氨酯树脂。
4.根据权利要求3所述的组合物，其中，所述亲水性粘结剂的接触角不大于90°，所述亲水性粘结剂的接触角采用GB/T 30693-2014方法测定。
5.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，所述柔性粘结剂固化后的断裂伸长率为120％-150％，所述断裂伸长率采用GB/T2567-2008方法测定。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述组合物还包括助剂，所述助剂包括固化剂和/或催化剂，所述固化剂为选自胺类固化剂和/或酸酐类固化剂，所述催化剂为选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡和苄基二甲胺中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述硅砂，所述助剂的含量为0.1-10重量份。
8.一种柔性透水砖，其特征在于，该柔性透水砖由权利要求1-7中任意一项所述的组合物固化后制备得到。
9.根据权利要求8所述的柔性透水砖，其中，所述固化的条件为：温度为60-80℃，压强为20-35MPa，时间为0.5-10h。
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