CN110898712B - 一种聚氨酯混合料拌合楼用固化室及聚氨酯预固化方法 - Google Patents

一种聚氨酯混合料拌合楼用固化室及聚氨酯预固化方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种聚氨酯混合料拌合楼用固化室及聚氨酯预固化方法，所述固化室包括设置在所述固化室外侧壁下部的粘度测试室，所述粘度测试室包括壳体、阀门、旋转粘度计和气泵，所述壳体与所述固化室的侧壁相连，且所述壳体的下部与所述固化室连通，所述阀门设置在所述壳体与所述固化室的连通处，所述气泵设置在所述壳体的顶端，所述旋转粘度计设置在所述壳体内腔的中间位置。本发明提供的聚氨酯混合料拌合楼用固化室，有效解决了实际工程中聚氨酯胶结料未达到拌合粘度即与集料拌合导致的混合料离析、抗剥落性能降低和路用性能衰减等问题。

Description

一种聚氨酯混合料拌合楼用固化室及聚氨酯预固化方法
技术领域
本发明涉及道路工程技术领域，更具体地，涉及一种聚氨酯混合料拌合楼用固化室及聚氨酯预固化方法。
背景技术
聚氨酯混合料是以聚氨酯为胶结料的新型路面材料，具有强度高、耐候性强、疲劳寿命高等优点，在钢桥面铺装及高弹多孔路面中有较多的应用。所用聚氨酯胶结料为反应型胶结料，主要分为双组分聚氨酯胶结料和单组分聚氨酯胶结料两种，其中，双组分聚氨酯胶结料的原料为异氰酸酯和多元醇，即异氰酸酯与多元醇发生扩链反应生成聚氨酯胶结料；单组分聚氨酯胶结料的原料为异氰酸酯和水，即异氰酸酯与水发生扩链反应生成聚氨酯胶结料。
现有技术中，一般都是采用混合搅拌装置将聚氨酯的原料搅拌混合后即投入使用。但是，在异氰酸酯与多元醇/水发生扩链反应初期，部分聚氨酯产品的初始粘度较低，通常低于混合料拌合时所需的胶结料粘度范围(150mPa.s～190mPa.s)，若此时将聚氨酯胶结料与集料拌合，则易发生因胶结料粘度不足导致的混合料离析问题，进而影响聚氨酯混合料的均匀性及抗剥落性能，威胁其使用寿命。
因此，本申请旨在提供一种聚氨酯混合料拌合楼用固化室，用于在聚氨酯胶结料与集料拌合前，对聚氨酯胶结料进行预固化，使其粘度增长至混合料拌合时所需的胶结料粘度范围(150mPa.s～190mPa.s)，然后与集料拌合，以实现良好的聚氨酯混合料拌合效果，保证其摊铺、碾压后的路用性能。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种聚氨酯混合料拌合楼用固化室及聚氨酯预固化方法。
本发明第一目的为提供一种聚氨酯混合料拌合楼用固化室，包括设置在所述固化室外侧壁下部的粘度测试室，所述粘度测试室包括壳体、阀门、旋转粘度计和气泵，所述壳体与所述固化室的侧壁相连，且所述壳体的下部与所述固化室连通，所述阀门设置在所述壳体与所述固化室的连通处，所述气泵设置在所述壳体的顶端，所述旋转粘度计设置在所述壳体内腔的中间位置。
本发明设置的粘度测试室可实时准确地监控固化室内聚氨酯胶结料的粘度，从而可控制聚氨酯胶结料粘度达标后再与集料拌和，解决混合料离析、抗剥落性能降低和路用性能衰减等问题。
进一步地，所述粘度测试室的个数为三个，竖直分布在所述固化室的侧壁上。
进一步地，所述粘度测试室的量程为50～5000mPa.s。
进一步地，所述固化室还包括异氰酸酯注入管、多元醇/水喷洒管、搅拌器和聚氨酯输出管，所述异氰酸酯注入管设置在所述固化室的顶部一侧且向外延伸，所述多元醇/水喷洒管设置在所述固化室的顶部中间，所述聚氨酯输出管设置在所述固化室的底部一侧且向外延伸，所述搅拌器设置在所述固化室的底部中间，所述异氰酸酯注入管与所述聚氨酯输出管分别设置在所述搅拌器中心轴的相对两侧。
本发明固化室的结构设计可以使聚氨酯胶结料充分混合、反应，比现有的试图通过多搅拌器或多搅拌叶片的混合装置效果好。
进一步，所述固化室的内部还设有湿度计和温控装置，所述温控装置设置在所述固化室的侧壁上部，所述湿度计设置在所述多元醇/水喷洒管的管壁外侧。
进一步地，所述温控装置的控温区间为25～100℃，同时具有干燥功能。所述温控装置一方面可监测、控制固化室内温度；另一方面，当固化室湿度高于目标湿度时，温控装置也可对固化室进行抽湿/干燥处理，使固化室湿度达到目标湿度值。
本发明中，湿度计可与多元醇/水喷洒管、温控装置协同控制固化室内湿度，具体如下：
湿度计、温度计实时监测固化室内部的湿度和温度，当湿度低于要求值时，多元醇/水喷洒管打开进行喷水，当达到要求值时，多元醇/水喷洒管停止喷水；当湿度高于要求值时，温控装置进行加热，使内部湿度降低，当达到要求值时，停止加热。
本发明第二目的为提供一种利用上述固化室进行的聚氨酯预固化方法，包括如下步骤：
步骤一：将异氰酸酯通过所述异氰酸酯注入管注入到所述固化室中；
步骤二：通过所述多元醇/水喷洒管向所述固化室内的异氰酸酯喷洒多元醇/水雾，所述搅拌器使异氰酸酯和多元醇/水均匀接触、混合、反应；所述湿度计、所述多元醇/水喷洒管和所述温控装置控制所述固化室内的湿度和温度；通过所述粘度测试室实时监测所述固化室内聚氨酯的粘度；
步骤三：当所述固化室内聚氨酯粘度达到150mPa.s～190mPa.s时，通过所述聚氨酯输出管将预固化的聚氨酯排出。
进一步地，在步骤二中，通过所述粘度测试室实时监测所述固化室内聚氨酯的粘度，包括如下步骤：
首先，打开所述阀门，使聚氨酯胶结料流入所述粘度测试室；同时，通过所述气泵控制所述粘度测试室内气压，从而控制所述粘度测试室内聚氨酯胶结料液面高度，使其刚浸没所述旋转粘度计的转子；最后，通过所述旋转粘度计测试被测液层聚氨酯胶结料的粘度。
本发明中所述旋转粘度计优选为布氏粘度计。
在本发明中，当预固化双组分聚氨酯胶结料时，所述多元醇/水喷洒管向异氰酸酯中喷洒多元醇，多元醇喷洒质量为异氰酸酯注入质量的1.25～2.5倍；所述固化室内湿度保持在30％以下，温度为30℃～40℃。
在本发明中，当预固化单组分聚氨酯胶结料时，所述多元醇/水喷洒管向异氰酸酯中喷洒水雾，异氰酸酯注入质量为水雾喷洒质量的50～200倍；所述固化室内湿度为40％～50％，温度为30℃～40℃。
单组分聚氨酯是跟水反应的，所以需要较高湿度；而双组份是异氰酸酯与多元醇反应，如果湿度过大，则会使得异氰酸酯与水产生反应，影响其与多元醇的反应效果，因此保持在30％以下。
本发明第三目的为提供一种聚氨酯混合料拌合楼，包括上述固化室，还包括聚氨酯胶结料喷洒管、聚氨酯混合料拌合桶、异氰酸酯储存罐、异氰酸酯称料斗、多元醇/水称料斗和多元醇/水储存罐，所述异氰酸酯称料斗的输入端与所述异氰酸酯储存罐的输出端相连，所述异氰酸酯称料斗的输出端与所述异氰酸酯注入管相连，所述多元醇/水称料斗的输入端与所述多元醇/水储存罐的输出端相连，所述多元醇/水称料斗的输出端与所述多元醇/水喷洒管相连，所述聚氨酯胶结料喷洒管与所述聚氨酯输出管相连，所述聚氨酯混合料拌合桶位于所述聚氨酯胶结料喷洒管的正下方。
本发明提供的聚氨酯混合料拌合楼用固化室，有效解决了实际工程中聚氨酯胶结料未达到拌合粘度即与集料拌合导致的混合料离析、抗剥落性能降低和路用性能衰减等问题。使用包含该固化室的聚氨酯混合料拌合楼，能够高效地制备出性能优良的聚氨酯混合料，为道路工程建设提供保障。
附图说明
图1为本发明实施例1中聚氨酯混合料拌合楼用固化室的结构示意图；
图2为本发明实施例1中聚氨酯混合料拌合楼用固化室中粘度测试室的结构示意图；
图3为本发明实施例2中聚氨酯混合料拌合楼的结构示意图；
图中：1-异氰酸酯注入管；2-多元醇/水喷洒管；3-湿度计；4-温控装置；5-聚氨酯输出管；6-搅拌器；7-上液层粘度测试室；8-中液层粘度测试室；9-下液层粘度测试室；10-阀门；11-旋转粘度计；12-气泵；13-壳体；14-聚氨酯胶结料喷洒管；15-聚氨酯混合料拌合桶；16-固化室；17-异氰酸酯储存罐；18-异氰酸酯称料斗；19-多元醇/水称料斗；20-多元醇/水储存罐。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种聚氨酯混合料拌合楼用固化室，其结构示意图如图1所示，包括异氰酸酯注入管1、多元醇/水喷洒管2、湿度计3、温控装置4、聚氨酯输出管5、搅拌器6、上液层粘度测试室7、中液层粘度测试室8和下液层粘度测试室9，其中异氰酸酯注入管1设置在固化室顶壁的一侧，向上垂直延伸；多元醇/水喷洒管2设置在固化室顶壁的中间位置，具有多个喷头；湿度计3设置在多元醇/水喷洒管2的管壁外侧；温控装置4设置在固化室侧壁的上部；聚氨酯输出管5设置在固化室底壁的一侧，向下垂直延伸；搅拌器6设置在固化室的底壁中间，以纵剖面看，异氰酸酯注入管1与聚氨酯输出管5分别设置在搅拌器6中心轴的相对两侧；上液层粘度测试室7、中液层粘度测试室8、和下液层粘度测试室9均设置在固化室外侧壁的下部，竖直分布，分别对应着聚氨酯胶结料液层的上、中、下位置，用于测试上、中、下液层聚氨酯胶结料的粘度。
在上述结构中，每一个粘度测试室的具体结构均如图2所示，包括阀门10、旋转粘度计11、气泵12和壳体13，壳体13与固化室的侧壁相连，且壳体13的下部与固化室连通，阀门10设置在壳体13与固化室的连通处，气泵12设置在壳体13的顶端，旋转粘度计11设置在壳体13内腔的中间位置。
本实施例中旋转粘度计11为布氏粘度计，包括转头和转子，其工作原理即为布氏粘度计的测试粘度工作原理。进行粘度测定时，首先打开阀门10，使聚氨酯胶结料流入粘度测试室，同时通过气泵12控制粘度测试室内气压，从而控制粘度测试室内聚氨酯胶结料液面高度，使其刚浸没旋转粘度计11的转子，最后通过旋转粘度计11测试被测液层聚氨酯胶结料的粘度。本实施例中将三个粘度测试室所测结果的均值记为聚氨酯胶结料的工程粘度。
实施例2
本实施例提供一种聚氨酯混合料拌合楼，其结构示意图如图3所示，包括聚氨酯胶结料喷洒管14、聚氨酯混合料拌合桶15、固化室16、异氰酸酯储存罐17、异氰酸酯称料斗18、多元醇/水称料斗19和多元醇/水储存罐20，其中异氰酸酯称料斗18的输入端与异氰酸酯储存罐17的输出端相连，异氰酸酯称料斗18的输出端与固化室16的异氰酸酯注入管相连，多元醇/水称料斗19的输入端与多元醇/水储存罐20的输出端相连，多元醇/水称料斗19的输出端与固化室16的多元醇/水喷洒管相连，聚氨酯胶结料喷洒管14与固化室16的聚氨酯输出管相连，聚氨酯混合料拌合桶15位于聚氨酯胶结料喷洒管14的正下方，本实施例中的固化室16采用实施例1中的固化室。
实施例3
本实施例利用实施例2提供的拌合楼，提供一种聚氨酯混合料的制备方法，其中聚氨酯为双组分聚氨酯，具体包括以下步骤：
步骤一：通过湿度计、温控装置协同控制固化室内湿度，使湿度保持在30％；通过温控装置使固化室内温度恒定在30℃；
步骤二：将异氰酸酯从异氰酸酯储存罐运输至异氰酸酯称料斗，在异氰酸酯称料斗中称取m1kg异氰酸酯，并通过异氰酸酯注入管注入固化室；
步骤三：将多元醇从多元醇储存罐运输至多元醇称料斗，在多元醇称料斗中称取m2kg多元醇，并通过多元醇喷洒管向固化室内的异氰酸酯喷洒多元醇，m2:m1＝1.25:1；
步骤四：多元醇喷洒过程中，搅拌器保持20r/min的速度进行搅拌，使异氰酸酯与多元醇充分混合、反应；同时每3min打开一次粘度测试室阀门，通过气泵控制粘度测试室内聚氨酯液面高度，使其刚好浸没旋转粘度计转子，通过旋转粘度计实时监测固化室内聚氨酯胶结料的粘度，上、中、下液层聚氨酯胶结料的粘度均值记为聚氨酯胶结料的工程粘度；
步骤五：当聚氨酯胶结料工程粘度为150mPa.s时，打开固化室的聚氨酯输出管阀门，将预固化的聚氨酯胶结料通过聚氨酯胶结料喷洒管，喷洒到拌合桶中与集料拌合。
实施例4
本实施例提供一种聚氨酯混合料的制备方法，其余与实施例3相同，区别在于：
步骤一中，固化室内湿度保持在25％，温度恒定在35℃；
步骤三中，m2:m1＝2:1；
步骤五中，当聚氨酯胶结料工程粘度为155mPa.s时，打开固化室的聚氨酯输出管阀门。
实施例5
本实施例提供一种聚氨酯混合料的制备方法，其余与实施例3相同，区别在于：
步骤一中，固化室内湿度保持在20％，温度恒定在40℃；
步骤三中，m2:m1＝2.5:1；
步骤五中，当聚氨酯胶结料工程粘度为160mPa.s时，打开固化室的聚氨酯输出管阀门。
实施例6
本实施例利用实施例2提供的拌合楼，提供一种聚氨酯混合料的制备方法，其中聚氨酯为单组分聚氨酯，具体包括以下步骤：
步骤一：将异氰酸酯从异氰酸酯储存罐运输至异氰酸酯称料斗，在异氰酸酯称料斗中称取m3kg异氰酸酯，并通过异氰酸酯注入管注入固化室；
步骤二：将水从水储存罐运输至水称料斗，在水称料斗中称取m4kg水，并通过水喷洒管向固化室内的异氰酸酯喷洒水雾，m3:m4＝50:1；控制喷洒速率，使固化室内湿度恒定在40％，并结合温控装置使固化室内温度恒定在30℃；
步骤三：水喷洒过程中，搅拌器保持20r/min的速度进行搅拌，使异氰酸酯与水充分混合、反应；同时每3min打开一次粘度测试室阀门，通过气泵控制粘度测试室内聚氨酯液面高度，使其刚好浸没旋转粘度计转子，通过旋转粘度计实时监测固化室内聚氨酯胶结料的粘度，上、中、下液层聚氨酯胶结料的粘度均值记为聚氨酯胶结料的工程粘度；
步骤四：当聚氨酯胶结料工程粘度为150mPa.s时，打开固化室的聚氨酯输出管阀门，将预固化的聚氨酯胶结料通过聚氨酯胶结料喷洒管，喷洒到拌合桶中与集料拌合。
实施例7
本实施例提供一种聚氨酯混合料的制备方法，其余与实施例6相同，区别在于：
步骤二中，固化室内湿度保持在45％，温度恒定在35℃，m3:m4＝120:1。
实施例8
本实施例提供一种聚氨酯混合料的制备方法，其余与实施例6相同，区别在于：
步骤二中，固化室内湿度保持在50％，温度恒定在40℃，m3:m4＝200:1。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种聚氨酯混合料拌合楼用固化室，其特征在于，包括设置在所述固化室外侧壁下部的粘度测试室，所述粘度测试室包括壳体、阀门、旋转粘度计和气泵，所述壳体与所述固化室的侧壁相连，且所述壳体的下部与所述固化室连通，所述阀门设置在所述壳体与所述固化室的连通处，所述气泵设置在所述壳体的顶端，所述旋转粘度计设置在所述壳体内腔的中间位置；所述粘度测试室的个数为三个，竖直分布在所述固化室的侧壁上；
所述固化室还包括异氰酸酯注入管、多元醇/水喷洒管、搅拌器和聚氨酯输出管，所述异氰酸酯注入管设置在所述固化室的顶部一侧且向外延伸，所述多元醇/水喷洒管设置在所述固化室的顶部中间，所述聚氨酯输出管设置在所述固化室的底部一侧且向外延伸，所述搅拌器设置在所述固化室的底部中间，所述异氰酸酯注入管与所述聚氨酯输出管分别设置在所述搅拌器中心轴的相对两侧；
所述固化室的内部还设有湿度计和温控装置，所述温控装置设置在所述固化室的侧壁上部，所述湿度计设置在所述多元醇/水喷洒管的管壁外侧，所述温控装置的控温区间为25～100℃，且具有干燥功能；所述湿度计与所述多元醇/水喷洒管、所述温控装置协同控制所述固化室内湿度。
2.一种聚氨酯的预固化方法，其特征在于，所述预固化方法利用权利要求1所述的固化室，包括如下步骤：
步骤一：将异氰酸酯通过所述异氰酸酯注入管注入到所述固化室中；
步骤二：通过所述多元醇/水喷洒管向所述固化室内的异氰酸酯喷洒多元醇/水雾，所述搅拌器使异氰酸酯和多元醇/水均匀接触、混合、反应；所述湿度计、所述多元醇/水喷洒管和所述温控装置控制所述固化室内的湿度和温度；通过所述粘度测试室实时监测所述固化室内聚氨酯的粘度；
步骤三：当所述固化室内聚氨酯粘度达到150mPa.s～190mPa.s时，通过所述聚氨酯输出管将预固化的聚氨酯排出。
3.根据权利要求2所述的预固化方法，其特征在于，在步骤二中，通过所述粘度测试室实时监测所述固化室内聚氨酯的粘度，包括如下步骤：
首先，打开所述阀门，使聚氨酯胶结料流入所述粘度测试室；同时，通过所述气泵控制所述粘度测试室内气压，从而控制所述粘度测试室内聚氨酯胶结料液面高度，使其刚好浸没所述旋转粘度计的转子；最后，通过所述旋转粘度计测试被测液层聚氨酯胶结料的粘度。
4.根据权利要求2所述的预固化方法，其特征在于，当预固化双组分聚氨酯胶结料时，
所述多元醇/水喷洒管向异氰酸酯中喷洒多元醇，多元醇喷洒质量为异氰酸酯注入质量的1.25～2.5倍；
和/或，所述固化室内湿度保持在30％以下，温度为30℃～40℃。
5.根据权利要求2所述的预固化方法，其特征在于，当预固化单组分聚氨酯胶结料时，
所述多元醇/水喷洒管向异氰酸酯中喷洒水雾，异氰酸酯注入质量为水雾喷洒质量的50～200倍；
和/或，所述固化室内湿度为40％～50％，温度为30℃～40℃。
6.一种聚氨酯混合料拌合楼，其特征在于，包括权利要求1所述的固化室，还包括聚氨酯胶结料喷洒管、聚氨酯混合料拌合桶、异氰酸酯储存罐、异氰酸酯称料斗、多元醇/水称料斗和多元醇/水储存罐，所述异氰酸酯称料斗的输入端与所述异氰酸酯储存罐的输出端相连，所述异氰酸酯称料斗的输出端与所述异氰酸酯注入管相连，所述多元醇/水称料斗的输入端与所述多元醇/水储存罐的输出端相连，所述多元醇/水称料斗的输出端与所述多元醇/水喷洒管相连，所述聚氨酯胶结料喷洒管与所述聚氨酯输出管相连，所述聚氨酯混合料拌合桶位于所述聚氨酯胶结料喷洒管的正下方。
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