CN110724241A - 一种混凝土造型用聚氨酯柔性模板材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种造型混凝土用聚氨酯柔性模板材料的制备方法，步骤如包括：采用聚醚多元醇与异氰酸酯在真空环境中合成预聚体；将聚醚多元醇与步骤1中预聚体在真空环境中充分混合，加入扩链剂、耐老化剂、消泡剂、填料、催化剂、增塑剂，在惰性氛围中搅拌均匀。采用本发明方法制备的聚氨酯模板材料力学强度高、耐碱解性能和耐温高性能优异、高硬度且不易变形收缩的特点，且其制造成本低廉。

Description

一种混凝土造型用聚氨酯柔性模板材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土造型用聚氨酯柔性模板材料的制备方法。

背景技术

造型混凝土是混凝土行业内的发展趋势，是提高混凝土附加值、推升建筑美学价值最为普遍采纳的一种方式。目前，可以通过纹理、图案设计赋予混凝土表面形式丰富多变的装饰效果，如常见的蘑菇石、仿砖纹、虫洞、荔枝面造型。

柔性模板材料是制备造型混凝土的最佳材料，市面常用的柔性模板材料包括硅胶和聚氨酯。而硅胶有两个致命的缺点，一是强度太低，最多重复使用30次，二是材料硬度太低，纹理容易变形，做出的造型存在尺寸上的偏差，且不能用于立面造型；而聚氨酯具有较高的拉伸强度和耐撕裂强度，硬度也远高于硅胶，因而是柔性模板材料的最佳选择。混凝土是一种强碱性的物质，混凝土固化过程中产生大量的热量，普通聚氨酯是不耐热和强碱的，遇到强热和强碱会出现软化现象。由于在预支构件行业，需要用到蒸汽氧化，提高了模板使用时的环境温度，对模板材料的性能要求就更为严苛。因此，亟须开发一种力学强度高、耐腐蚀性能和耐温高性能优异、高硬度且不易变形收缩的聚氨酯模板材料。

此外，CN107936901A公开了一种新型柔性聚氨酯瓷砖胶，所述聚氨酯瓷砖胶由如下质量份数的组分组成：聚氨酯预聚体Ⅰ12～40份、聚氨酯预聚体Ⅱ2～30份、稀释剂5～30份、细骨料10～55份、填料3～50份、催化剂Ⅰ0.1～2.5份、粘接促进剂0.3～2份、储存稳定剂0.5～2份、触变剂0.5～25份。该柔性聚氨酯瓷砖胶的制备方法步骤包括：将聚氨酯预聚体Ⅰ、聚氨酯预聚体Ⅱ、储存稳定剂、粘接促进剂混合并搅拌均匀，然后加入预先干燥的稀释剂、细骨料、填料和触变剂，于真空条件下（真空度为≤-0.095MPa）搅拌均匀；然后用干燥氮气解除真空，再加入催化剂Ⅰ搅拌均匀，即得新型柔性聚氨酯瓷砖胶。该方法虽然能够制备柔性聚氨酯瓷砖胶，但其不适用于制备聚氨酯模板材料。

发明内容

本发明目的在于提供一种造型混凝土用聚氨酯柔性模板材料的制备方法。

为了实现所述目的，本发明采用如下技术方案。

一种造型混凝土用聚氨酯柔性模板材料的制备方法，步骤如包括：

步骤1，预聚体合成：采用聚醚多元醇与异氰酸酯在真空环境中合成预聚体；

步骤2，混合组分的制备：将聚醚多元醇与步骤1中预聚体在真空环境中充分混合，加入扩链剂、耐老化剂、消泡剂、填料、催化剂、增塑剂，在惰性氛围中搅拌均匀。

作为优选，所述预聚体合成步骤包括：将按配比计量的聚醚多元醇置于反应釜中，先控制升温梯度为每次20℃，快速升温到95℃，而后以2-4℃的梯度设置反应温度，逐步升温到105℃±5℃；打开抽真空装置，控制真空度在-0.09±0.005MPa区间，连续搅拌2h；而后停掉加热装置，对原料进行降温处理，待原料降到室温后，将计量好的异氰酸酯加到反应釜中；打开加热装置，以每次20℃的温度梯度升温到64℃，再以2-4℃的温度梯度升温到75±5℃；当达到70摄氏度时，开始计时，反应2h后测定剩余NCO含量，达到预期值即可终止反应。

作为优选，所述混合组分的制备步骤包括：将剩下的聚醚多元醇全部倒入反应釜中，先控制升温梯度为每次20℃，快速升温到95℃，而后以2-4℃的升温梯度升温到105±5℃；然后打开抽真空装置，控制真空度-0.09±0.005MPa，搅拌2-3h；抽完真空后对原料进行降温处理，待其冷却到室温后，将计量扩链剂、耐老化剂、消泡剂、填料、催化剂、增塑剂加入到反应釜中，并通入氮气，在氮气的保护下搅拌均匀。

进一步地，所述填料中含有碳纳米管。

作为优选，步骤1中加入的聚醚多元醇为步骤2中加入的聚醚多元醇的2倍。

有益效果：采用本发明方法制备的聚氨酯模板材料力学强度高、耐碱解性能和耐温高性能优异、高硬度且不易变形收缩的特点，且其制造成本低廉，能替代硅胶成为混凝土造型用主流产品。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，在此指出以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域普通技术人员根据本发明的内容作出一些简单的替换或调整，均在本发明的保护范围之内。

实施例1

一种混凝土造型用聚氨酯柔性模板材料，其原料按照质量分数计，具体配比包括：聚醚多元醇45%、异氰酸酯40%、扩链剂0.2%、消泡剂 0.3%、抗氧化剂0.2%、增塑剂 7%、填料0.5%、催化剂1%、碳纳米管5%。

该凝土造型用聚氨酯柔性模板材料的制备方法步骤如下：

步骤1，预聚体合成：准确称量聚醚多元醇，将其置于三口瓶中，每次20℃的梯度往上设置温度，当实际温度到达95℃时，以2-4℃的梯度往上设置温度，直到最终温度达到105±5℃，接上抽真空装置，打开装置电源进行抽真空脱水，并将真空度控制在-0.09±0.005MPa，持续搅拌2-3h；抽完真空之后，即可对聚醚多元醇进行降温处理。降温到室温后，将计量好的异氰酸酯一次性加入到三口瓶中，然后以每次20℃的梯度往上设置温度，当实际温度到达64℃时，以2-4℃的梯度往上设置温度，直到最终温度74℃；从达到75±5℃开始计时，反应2个小时。然后使用二正丁胺-盐酸滴定法去测定反应中的剩余NCO的含量，若是满足预期值，即可停止反应；

步骤2，混合组分的制备：将剩下的聚醚多元醇将其置于三口瓶中，每次20℃的梯度往上设置温度，当实际温度到达95℃时，以2-4℃的梯度往上设置温度，直到最终温度达到105±5℃，接上抽真空装置，打开装置电源进行抽真空脱水，并将真空度控制在-0.09±0.005MPa，持续搅拌2-3h；抽完真空之后，降温至室温，将计量好的扩链剂、耐老化剂、消泡剂、填料（填料内加入碳纳米管）、催化剂、增塑剂加入到三口瓶中，并在氮气的保护下搅拌均匀，即制得混合组分。

性能试验：针对实施例中制得的混凝土造型用聚氨酯柔性模板材料进行性能试验，该性能试验包括拉伸性能测试、硬度测试、耐碱解性能测试。其中，拉伸性能测试参考国标GB/T 528-2009；硬度测试选用LX-A橡胶硬度仪，参考国标GB/T 531-2009；耐碱解性能测试参照国家标准GB/T 528-2009。

制得厚度约为2毫米的样品，用2型裁刀，截取4条尺寸为75mm×4mm的哑铃型测试样条，取2条通过万能试验机测其拉伸强度，取其平均值F0；再取两条，将其放置在烧杯中，并往烧杯中倒入10%的氢氧化钾溶液中，将烧杯用保鲜膜密封，而后放入60℃的烘箱中，放置一天后将样条取出冷却至室温，测其拉伸强度，取其平均值F1；通过强度损失率W去衡量材料的耐碱解性能，强度损失率可按照以下公式计算求得：W=（F0-F1）/ F0×100%。

结论：本实施例所制备的聚氨酯柔性模板材料拉伸强度为8.15MPa，断裂伸长率为665%，硬度为邵A87，吸水率为1.59%，材料综合性能优异。此外，所制备的聚氨酯模板柔性材料的理论使用寿命大约在1465小时，在其寿命期间能反复翻模195次，具有很高的重复使用率。

Claims (5)

1.一种造型混凝土用聚氨酯柔性模板材料的制备方法，其特征在于步骤如包括：

步骤1，预聚体合成：采用聚醚多元醇与异氰酸酯在真空环境中合成预聚体；

步骤2，混合组分的制备：将聚醚多元醇与步骤1中预聚体在真空环境中充分混合，加入扩链剂、耐老化剂、消泡剂、填料、催化剂、增塑剂，在惰性氛围中搅拌均匀。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述预聚体合成步骤包括：将按配比计量的聚醚多元醇置于反应釜中，先控制升温梯度为每次20℃，快速升温到95℃，而后以2-4℃的梯度设置反应温度，逐步升温到105℃±5℃；打开抽真空装置，控制真空度在-0.09±0.005MPa区间，连续搅拌2h；而后停掉加热装置，对原料进行降温处理，待原料降到室温后，将计量好的异氰酸酯加到反应釜中；打开加热装置，以每次20℃的温度梯度升温到64℃，再以2-4℃的温度梯度升温到75±5℃；当达到70摄氏度时，开始计时，反应2h后测定剩余NCO含量，达到预期值即可终止反应。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述混合组分的制备步骤包括：将剩下的聚醚多元醇全部倒入反应釜中，先控制升温梯度为每次20℃，快速升温到95℃，而后以2-4℃的升温梯度升温到105±5℃；然后打开抽真空装置，控制真空度-0.09±0.005MPa，搅拌2-3h；抽完真空后对原料进行降温处理，待其冷却到室温后，将计量扩链剂、耐老化剂、消泡剂、填料、催化剂、增塑剂加入到反应釜中，并通入氮气，在氮气的保护下搅拌均匀。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述填料中含有碳纳米管。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤1中加入的聚醚多元醇为步骤2中加入的聚醚多元醇的2倍。