CN114685720B - 一种设有聚合物壳层的预制件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种设有聚合物壳层的预制件及其制备方法。所述设有聚合物壳层的预制件的制备方法包括以下步骤:(1)将软段聚合物溶解于硬段聚合物单体中,搅拌均匀得到聚合物溶液a;(2)另取引发剂溶解于溶剂中,得到溶液b;(3)在搅拌的作用下,将溶液a与b混合;(4)将上述得到的聚合物溶液涂敷于模板上,通过紫外光进行固化形成预聚物;(5)在上述预聚物上浇筑模块材料;(6)将浇筑模块材料的模板加热,待模块材料固化后,脱模得到设有聚合物壳层的预制件。本发明得到的聚合物壳层设于预制件表面为预制件的一部分,在预制件的表面形成造型,对预制件内部材料起到保护的作用。
Description
技术领域
本发明属于建材加工技术领域,具体涉及一种设有聚合物壳层的预制件及其制备方法。
背景技术
随着浇筑技术的发展,浇筑材料的流动性和固化后强度均有所提高。在这种情况下,浇筑预制件具有更加良好的表面纹理,可以实现除具有功能外的各种创意,如造型混凝土。普通混凝土表面通过纹理和不规则线条的创意设计,创造出各种类似天然大理石、花岗岩、砖、瓦等铺设效果,便成为造型混凝土。浇筑预制件生产的关键技术是造型模板,其决定了浇筑预制件的形状、尺寸和外观。
目前的模板材料主要有硅胶材料和聚氨酯材料,但是硅胶材料的强度较低、耐撕裂性能差,在脱模过程中容易撕裂损坏。对于常规的聚氨酯材料,其耐撕裂性能良好,但由于浇筑材料如混凝土材料的碱性,导致聚氨酯模板受到混凝土的碱性腐蚀,发生碱解,导致材料强度下降。
而且,浇筑预制件在运输或铺设过程中,容易受到磕碰、划伤等外界损害,破坏其表面,影响其装饰效果。
发明内容
本发明提供了一种设有聚合物壳层的预制件及其制备方法。具体地,本发明提供了一种设有聚合物壳层的预制件,聚合物壳层形成于模板与预制件之间;在脱模时,聚合物壳层会跟随预制件一起从模具中剥离;脱模后,聚合物壳层设于预制件表面,一方面对预制件内部材料起到保护的作用,另一方面亦成为预制件的一部分,在预制件的表面形成造型。
为达到上述目的,本发明第一方面公开了一种设有聚合物壳层的预制件,所述聚合物壳层的基体是基于硬段聚合物单体和软段聚合物的接枝共聚物;
其中所述软段聚合物为玻璃化转变温度不高于50℃的非结晶聚合物;
所述硬段聚合物单体为该单体均聚后为结晶聚合物或均聚后其聚合物玻璃化转变温度高于70℃的聚合物单体。
进一步地,所述软段聚合物为基于橡胶基体的聚合物;所述硬段聚合物单体为基于苯乙烯的单体,选自:苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯的一种或其组合物。
进一步地,基于接枝共聚物的总重量,其中软段聚合物的比例小于25%;优选地,所述软聚合物的比例为5%~15%。
为到达上述目的,本发明第二方面公开了一种设有聚合物壳层的预制件的制备方法,包括以下步骤:
(1)将软段聚合物溶解于硬段聚合物单体中,搅拌均匀得到聚合物溶液a;
(2)另取光引发剂混合溶解于溶剂中,得到溶液b;
(3)在搅拌的作用下,将溶液a与b混合,可选地加入润滑油;
(4)将上述得到的聚合物溶液涂敷于模板上形成均匀的胶层,通过紫外光进行预固化形成预聚物;
(5)在上述预聚物上浇筑模块材料;
(6)将浇筑模块材料的模板加热,待模块材料固化后,脱模得到设有聚合物壳层的预制件。
在本发明中,预制件还包含设于预制件芯体的模芯材料。所述模芯材料选自混凝土,石膏或其他常规的建筑用预制件材料。本发明所述预制件,优选地,是造型混凝土预制件。
在本发明优选的实施方式中,通过将软段聚合物溶解于可聚合单体中,并进一步与引发剂混合,通过光固化的方式,将聚合物单体引发聚合,在模板表面形成聚合物壳层。由于模板材料表面光滑,而浇筑预制件材料表面较模板材料粗糙,聚合物壳层在预制件一侧的接触面积更大,在脱模时,聚合物壳层会跟随预制件一起从模具中剥离。
在本发明的方法中,其中步骤(4)中聚合物溶液涂敷于模板上形成均匀的胶层,聚合物溶液的涂料量为1-10kg/m2,在优选的实施方式中,涂料量为2-5kg/m2。
在本发明中,通过光固化使聚合物在模板表面预先进行聚合,形成较高粘度的预聚物。之后预聚物上浇筑模块材料。在模块使用中,未反应的光固化剂进一步受到紫外线照射,增加材料的交联度。
所述溶剂优选非极性溶剂,可选地包括:二甲苯、乙基苯。
进一步地,所述软段聚合物为玻璃化转变温度不高于50℃的非结晶聚合物。在优选的实施方式中,所述软段聚合物是玻璃化转变温度不高于40℃的非结晶聚合物。在更加优选的实施方式中,所述软段聚合物是玻璃化转变温度不高于室温(25℃)的非结晶聚合物。所述非结晶聚合物基体在聚合物组合物中作为软段组分存在。
进一步地,所述软段聚合物为基于橡胶基体的聚合物,所述橡胶包括顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶和天然橡胶。
进一步地,所述硬段聚合物单体为该单体均聚后为结晶聚合物或均聚后其聚合物玻璃化转变温度高于70℃的聚合物单体。
进一步地,所述硬段聚合物的相对于聚合物整体的重量比不低于75%。在优选的实施方式中,所述软段聚合物的比例为5%~15%,更加优选地,所述软段聚合物的比例为7-13%。
进一步地,所述硬段聚合物为基于苯乙烯的聚合物。在优选的实施方式中,所述苯乙烯聚合物优选地为聚苯乙烯。
在本发明优选的实施方案中,软段聚合物与硬段聚合物是通过化学键连接的,特别是通过接枝连接。
本发明聚合物壳层是苯乙烯原位增强的聚合物壳层,其具有较好的抗撕裂性。
本发明的聚合物壳层由包含液态乙烯基单体聚合而成。所述液态乙烯基单体可选地为:苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯。在优选的技术方案中,液态乙烯基单体为苯乙烯。
为了控制苯乙烯的分子量,本发明可选地加入链转移剂。在优选的实施方式中,链转移剂的种类优选为硫醇。加入硫醇可以产生更短的苯乙烯链段,从而为接枝聚合物提供硬段。
本发明的技术方案中,为了提高橡胶膜的强度,可选地在橡胶溶液中加入疏水改性后的炭黑,白炭黑,以及常规的橡胶补强剂。
可选地,本发明所述聚合物基体中还可加入填料、染色剂等组分。
进一步地,所述引发剂为紫外光自由基引发剂,选自偶酰类光引发剂、烷基苯酮类光引发剂或酰基磷氧化物类光引发剂的一种或其组合。
进一步地,本发明可选地进一步加入热引发剂,所述热引发剂为本领域常规的热引发剂,优选地为BPO。
进一步地,为了抑制苯乙烯挥发,减少苯乙烯挥发后对环境的污染,可选地加入苯乙烯挥发抑制剂。所述挥发抑制剂例如YET-740挥发抑制剂。所述挥发抑制剂添加量为0.1-0.5%。
本发明所述的聚合物壳层具有0.5~5mm的厚度。
与现有技术相比,本发明的制备方法简单,操作简便;本发明通过将可聚合单体乳液与引发剂混合,均匀地涂敷于模板表面,通过光固化的方式,将聚合物单体引发聚合形成预聚物。之后在模块材料固化过程中加热,使聚合物材料彻底固化。由于模板材料表面光滑,而浇筑预制件材料表面较模板材料粗糙,聚合物壳层在预制件一侧的接触面积更大,在脱模时,聚合物壳层会附于模块材料上作为预制件的一部分从模具中整体剥离。
本发明得到的聚合物壳层,一方面对预制件起到保护作用,赋予预制件更好的强度,另一方面由于聚合物本身表面更加光洁,可以增加预制件的美观程度。本发明使用光固化剂,在实际使用中,光固化剂进一步受到紫外线照射,增加材料的交联度。
具体实施方式
本发明提供了一种设有聚合物壳层的预制件及其制备方法,在本发明中,若无特殊说明,所有的原料均为本领域技术人员熟知的市售商品即可。
本发明的聚合物壳层是一种原位赋型保护层,在本发明中,聚合物壳层的厚度为0.5~5mm,对预制件进行保护。
实施例1
(1)将10重量份的顺丁橡胶溶解于90重量份的苯乙烯,加入0.2重量份YET-740搅拌均匀得到聚合物溶液a。
(2)0.5重量份的BPO与0.5重量份的DMPA溶解于10重量份的乙基苯中,得到溶液b。
(3)在搅拌的作用下,将溶液a与b混合,加入3重量份白油,混合均匀。
(4)将上述得到的聚合物溶液涂敷于模板上形成均匀的液膜,施料量为5kg/m2,通过紫外光照射得到预聚物。
(5)进一步在模板上的预聚物上浇筑模块材料。
(6)将浇筑模块材料的模板加热,待模块材料固化后,脱模得到表面附有聚合物壳层的预制件模块。
实施例2
(1)将8重量份的丁苯橡胶溶解于90重量份的苯乙烯中,加入0.1重量份YET-740搅拌均匀得到聚合物溶液a。
(2)0.5重量份的BPO与1重量份的DMPA溶解于10重量份的乙基苯中,得到溶液b。
(3)在搅拌的作用下,将溶液a与b混合,加入2重量份白油,混合均匀。
(4)将上述得到的聚合物溶液涂敷于模板上形成均匀的液膜,施料量为5kg/m2,通过紫外光照射得到预聚物。
(5)进一步在模板上的预聚物上浇筑模块材料。
(6)将浇筑模块材料的模板加热,待模块材料固化后,脱模得到表面附有聚合物壳层的预制件模块。
实施例3
(1)将15重量份的丁苯橡胶溶解于90重量份的苯乙烯,0.2重量份YET-740搅拌均匀得到聚合物溶液a。
(2)0.7重量份的DMPA溶解于10重量份的乙基苯中,得到溶液b。
(3)在搅拌的作用下,将溶液a与b混合,加入3重量份白油,混合均匀。
(4)将上述得到的聚合物溶液涂敷于模板上形成均匀的液膜,施料量为5kg/m2,通过紫外光照射得到预聚物。
(5)进一步在模板上的预聚物上浇筑模块材料。
(6)将浇筑模块材料的模板加热,待模块材料固化后,脱模得到表面附有聚合物壳层的预制件模块。
实施例4
(1)将10重量份的天然橡胶溶解于90重量份的苯乙烯中,加入0.2重量份YET-740搅拌均匀得到聚合物溶液a。
(2)0.5重量份的BPO与0.3重量份的DMPA溶解于10重量份的乙基苯中,得到溶液b。
(3)在搅拌的作用下,将溶液a与b混合,加入3重量份白油,混合均匀。
(4)将上述得到的聚合物溶液涂敷于模板上形成均匀的液膜,施料量为5kg/m2,通过紫外光照射得到预聚物。
(5)进一步在模板上的预聚物上浇筑模块材料。
(6)将浇筑模块材料的模板加热,待模块材料固化后,脱模得到表面附有聚合物壳层的预制件模块。
实施例5
(1)将10重量份的丁基橡胶溶解于90重量份的苯乙烯中,加入0.2重量份YET-740搅拌均匀得到聚合物溶液a。
(2)0.5重量份的BPO与0.7重量份的DMPA溶解于10重量份的乙基苯中,得到溶液b。
(3)在搅拌的作用下,将溶液a与b混合,加入3重量份白油,混合均匀。
(4)将上述得到的聚合物溶液涂敷于模板上形成均匀的液膜,施料量为5kg/m2,通过紫外光照射得到预聚物。
(5)进一步在模板上的预聚物上浇筑模块材料。
(6)将浇筑模块材料的模板加热,待模块材料固化后,脱模得到表面附有聚合物壳层的预制件模块。
实施例6
基于实施例1的实施方式,将步骤(1)中橡胶与苯乙烯单体的比例设为将30重量份的顺丁橡胶溶解于70重量份的苯乙烯,其余条件不变。
实施例7
基于实施例2的实施方式,将步骤(2)中光固化剂的加入量设为3重量份的DMPA溶解于10重量份的乙基苯中,其余条件不变。
对比例1
基于实施例1的实施方式,将步骤(2)中光固化剂去除,其余条件不变。
本发明上述的实施例、对比例均于暗室中操作。基于实施例1-7,对比例1得到的预制件,将其作为样品1-7,对比样1,进行壳层均匀性、壳层与预制件芯体的粘合性以及壳层力学强度的断定。以能够在预制件表面形成完整的壳层判定为壳层均匀性良好。以脱模过程中,聚合物壳层无法与预制件芯体材料粘合在一起,而造成聚合物壳层脱落为壳层与预制件芯体的粘合性差,以不脱落定义为良好。以质量为1042g的不锈钢小球从500mm的高度垂直于模块表面落下,以能够破坏壳层表面为定位抗冲击性差,以不能产生明显可见的破坏定义为良好。另取10cm×10cm的模具,按照施料量为5kg/m2,将料液施料量涂敷于模具中。经光固化后加热干燥得到样本。将测试样本任取三点测其平均厚度。将样本切割成样条,测试其拉伸强度,抗冲击强度测试,结果如下表所示:
表1:实施例1-7,对比例1壳层性能影响对照表。
本发明中所使用的模板均为聚氨酯模板。
本发明中的具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (2)
1.一种设有聚合物壳层的预制件,其特征在于,所述聚合物壳层的基体是基于硬段聚合物单体和软段聚合物的接枝共聚物;所述软段聚合物为基于橡胶基体的聚合物;所述硬段聚合物单体为基于苯乙烯的单体,选自:苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯的一种或其组合物;
基于接枝共聚物的总重量,所述软段聚合物的比例为5%~15%;
所述聚合物壳层的涂料量为2-5kg/m2;
所述设有聚合物壳层的预制件的制备方法,包括以下步骤:(1)将软段聚合物溶解于硬段聚合物单体中,搅拌均匀得到聚合物溶液a;(2)另取引发剂溶解于溶剂中,得到溶液b;(3)在搅拌的作用下,将溶液a与b混合;(4)将上述得到的聚合物溶液涂敷于模板上,通过紫外光进行固化形成预聚物;(5)在上述预聚物上浇筑模块材料;(6)将浇筑模块材料的模板加热,待模块材料固化后,脱模得到设有聚合物壳层的预制件;
其中,所述引发剂为光引发剂,选自偶酰类光引发剂、烷基苯酮类光引发剂或酰基磷氧化物类光引发剂的一种或其组合;
所述聚合物壳层中还含有链转移剂,所述链转移剂为硫醇。
2.根据权利要求1所述的设有聚合物壳层的预制件,其特征在于,所述橡胶包括顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶和天然橡胶。
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