CN116144165A - 可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料及其制法 - Google Patents
可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料及其制法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116144165A CN116144165A CN202211682364.3A CN202211682364A CN116144165A CN 116144165 A CN116144165 A CN 116144165A CN 202211682364 A CN202211682364 A CN 202211682364A CN 116144165 A CN116144165 A CN 116144165A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- asphalt
- polyurethane
- disulfide
- polyol
- curing agent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 title claims abstract description 52
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims abstract description 14
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000004985 diamines Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229920000909 polytetrahydrofuran Polymers 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 3
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- -1 (o-amino) phenyl Chemical group 0.000 claims description 2
- QDDVALINJKRSDC-UHFFFAOYSA-N 11-(11-hydroxyundecyldisulfanyl)undecan-1-ol Chemical compound OCCCCCCCCCCCSSCCCCCCCCCCCO QDDVALINJKRSDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KYNFOMQIXZUKRK-UHFFFAOYSA-N 2,2'-dithiodiethanol Chemical compound OCCSSCCO KYNFOMQIXZUKRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XKZQKPRCPNGNFR-UHFFFAOYSA-N 2-(3-hydroxyphenyl)phenol Chemical compound OC1=CC=CC(C=2C(=CC=CC=2)O)=C1 XKZQKPRCPNGNFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XGKGITBBMXTKTE-UHFFFAOYSA-N 4-[(4-hydroxyphenyl)disulfanyl]phenol Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1SSC1=CC=C(O)C=C1 XGKGITBBMXTKTE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- UYRFJJJSEKLZRY-UHFFFAOYSA-N 4-pyridin-3-ylbutanimidamide Chemical compound NC(=N)CCCC1=CC=CN=C1 UYRFJJJSEKLZRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HPKCPHUCATZKGA-UHFFFAOYSA-N 6-(6-hydroxyhexyldisulfanyl)hexan-1-ol Chemical compound OCCCCCCSSCCCCCCO HPKCPHUCATZKGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- RFAXLXKIAKIUDT-UHFFFAOYSA-N IPA-3 Chemical compound C1=CC=C2C(SSC3=C4C=CC=CC4=CC=C3O)=C(O)C=CC2=C1 RFAXLXKIAKIUDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N L-cystine Chemical compound [O-]C(=O)[C@@H]([NH3+])CSSC[C@H]([NH3+])C([O-])=O LEVWYRKDKASIDU-IMJSIDKUSA-N 0.000 claims description 2
- 235000019393 L-cystine Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004158 L-cystine Substances 0.000 claims description 2
- MWNQVDMWEPALAE-UHFFFAOYSA-N NC1=NC(=CC(=N1)SC1=NC(=NC(=C1)C)N)C Chemical compound NC1=NC(=CC(=N1)SC1=NC(=NC(=C1)C)N)C MWNQVDMWEPALAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 2
- 229960003067 cystine Drugs 0.000 claims description 2
- 125000004427 diamine group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000004029 hydroxymethyl group Chemical group [H]OC([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 claims description 2
- NGDIAZZSCVVCEW-UHFFFAOYSA-M sodium;butyl sulfate Chemical compound [Na+].CCCCOS([O-])(=O)=O NGDIAZZSCVVCEW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims 7
- 238000013007 heat curing Methods 0.000 claims 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 5
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- BJZYYSAMLOBSDY-QMMMGPOBSA-N (2s)-2-butoxybutan-1-ol Chemical compound CCCCO[C@@H](CC)CO BJZYYSAMLOBSDY-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 3
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L [dibutyl(dodecanoyloxy)stannyl] dodecanoate Chemical compound CCCCCCCCCCCC(=O)O[Sn](CCCC)(CCCC)OC(=O)CCCCCCCCCCC UKLDJPRMSDWDSL-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012975 dibutyltin dilaurate Substances 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 229920001730 Moisture cure polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L75/04—Polyurethanes
- C08L75/08—Polyurethanes from polyethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/08—Processes
- C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/40—High-molecular-weight compounds
- C08G18/48—Polyethers
- C08G18/4854—Polyethers containing oxyalkylene groups having four carbon atoms in the alkylene group
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
- C08G18/65—Low-molecular-weight compounds having active hydrogen with high-molecular-weight compounds having active hydrogen
- C08G18/66—Compounds of groups C08G18/42, C08G18/48, or C08G18/52
- C08G18/6666—Compounds of group C08G18/48 or C08G18/52
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
- C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
- C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
- C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
- C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
- C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
- C08G18/7614—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring
- C08G18/7621—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing only one aromatic ring being toluene diisocyanate including isomer mixtures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L95/00—Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
Abstract
本发明涉及一种可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料及其制法。所述制法为：先将多元醇脱水，再与甲苯二异氰酸酯聚合，得到预聚体；将预聚体与固化剂、沥青进行混合均匀，得到反应混合物；对反应混合物进行加热固化得可。本发明利用聚氨酯分子结构中软段与硬段同时存在于同一条分子链上的特性，将聚氨酯材料所具备的优异的韧性和机械强度引入聚氨酯沥青材料中。使其除了具备优异的机械性能外，还拥有了优异的韧性和耐高低温性能，可应用于各种极端温度的环境。本发明将含有S‑S键二元醇或二元胺引入到热固性聚氨酯体系中，利用聚氨酯分子结构中引入的S‑S键的动态交换实现热固性聚氨酯沥青的快速修复和废弃沥青可回收的功能。
Description
技术领域
本发明属于沥青制备领域，具体涉及一种可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料及其制法。
背景技术
石油沥青是一种石油化工副产物，价格低廉，主要用于道路铺装领域。然而无论是高针入度还是低针入度的沥青，由于分子量不够高，再加上分子间内聚能小，都存在温度高会熔化，温度低可能脆性大易开裂的问题。
目前主流的解决方法是将树脂、固化剂以及相容剂和石油沥青混合在一起，通过相容剂的作用，让树脂/固化剂形成的连续相包裹住石油沥青形成的分散相，这样树脂固化后形成的热固性网络结构就把石油沥青包裹和固定下来，表观上体现出热固性沥青的性能，从而克服了普通沥青高温熔化，低温脆裂的缺点。具体为：环氧沥青是在沥青中加入一定比例的环氧树脂、固化剂，并通过固化反应形成不可逆的、高温不熔化的热固性材料。环氧沥青由于其热固特性，其力学性能和路用性能更优越，具有强度高、抗老化性好、性能稳定等优点，相比其他道路铺装材料更富竞争力，因此具有十分广泛的应用前景。在国外已经对环氧沥青进行了长达70多年的研究历史。随着环氧沥青材料在国外桥面铺装工程的广泛使用，我国也于本世纪初引入这种性能优异的铺装材料。然而，由于其主体成分环氧树脂属于热固性聚合物材料，在化学交联后，形成了不可逆的空间三维网络结构，在宏观尺度表现为不溶不熔、无法修复等特点。加上我国重载交通、气候条件苛刻等现实条件，导致环氧沥青混合料铺装在实际工程应用中依然频发早期开裂的病害。
针对目前路面沥青无法避免的在高低温环境下使用受限以及破损后无法修复以及回收成本高等问题，目前主要的解决研究方向集中在沥青材料的相容性、树脂基体增柔增韧等方面。但是这种方向无法从根本上解决热固性沥青的热固特性导致其无法升温自修复，同时废料也无法熔融再生的问题。因此目前黄坤等人(CN 108276789 B)通过利用聚氨酯体系中存在的氨基甲酸酯键，在高温和大量的催化剂作用下使得氨基甲酸酯键之间发生交换，即利用酚羟基和异氰酸根之间的可逆反应机理来引起热固性聚氨酯的共价键重组，从而实现热固性聚氨酯的自修复。但是，这种技术具备需要使用极大量催化剂(二月桂酸二丁基锡)和高温条件下才能得以实现。但是二月桂酸二丁基锡为重金属，对人体有毒有害，且会污染环境。同时，这种存在于聚氨酯体系中的氨基甲酸酯键之间的交换效率并不高即修复效率不高，并不适合工程上的大规模应用。
故基于此，提出本发明技术方案。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料及其制法。
本发明的方案是，提供一种可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)先将多元醇脱水，再与甲苯二异氰酸酯聚合，得到预聚体；
(2)将所述预聚体与固化剂、沥青进行混合均匀，得到反应混合物；
(3)对所述反应混合物进行加热固化，完成后得到所述可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料。
优选地，步骤(1)中，所述多元醇为聚四亚甲基醚乙二醇、聚丙二醇或聚乙二醇中的一种。
优选地，步骤(1)中，于抽真空条件下，将多元醇加热至100～105℃脱水1.5～2h，再冷却至60℃以下加入甲苯二异氰酸酯单体，充分搅拌均匀后升温至80℃下反应6小时，得到预聚体。
优选地，步骤(1)中，所述多元醇中的羟基与所述甲苯二异氰酸酯中的异氰酸根的摩尔比为1.5～3:1。
优选地，步骤(2)中，所述固化剂为二元胺固化剂或二元醇固化剂；所述二元胺固化剂为4,4-二氨基二苯二硫、二(邻氨基)苯基二硫、L-胱氨酸、胱胺二盐酸盐、胱胺硫酸盐或4,4'-双(2-氨基-6-甲基嘧啶基)硫醚中的一种；所述二元醇固化剂为双(2-羟乙基)二硫化物、3,3-二硫醚二苯酚、双(4-羟苯基)二硫醚、双(6-羟基己基)二硫化物、(2-([2-(羟基甲基)苯基]二磺酰基)苯基)甲醇、双(6-羟基-2-萘)二硫、双(11-羟基十一烷基)二硫化物或二硫烷二基双(萘-2-醇)中的一种。
优选地，步骤(2)中，所述预聚体与所述沥青的质量比为3:7～7:3。
优选地，步骤(3)中，所述加热固化的温度为80～160℃，加热固化的时间为6～12h。
基于相同的技术构思，本发明的再一方案是提供一种由上述制备方法得到的可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料。
本发明的有益效果为：
本发明所述可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料的制备方法，使用聚氨酯预聚体与沥青共混制备聚氨酯沥青，利用聚氨酯分子结构中软段与硬段同时存在于同一条分子链上的特性，将聚氨酯材料所具备的优异的韧性和机械强度引入聚氨酯沥青材料中。使其除了具备优异的机械性能外，还拥有了优异的韧性，并具备了优异的耐高低温使用性能(即在夏季和冬季铺装后的性能优异)，可应用于各种极端温度的环境。此外，本发明将含有S-S键二元醇或二元胺作为固化剂引入到热固性聚氨酯体系中，利用聚氨酯分子结构中引入的S-S键的动态交换实现热固性聚氨酯沥青的快速修复和废弃沥青可回收的功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例1、4、6所得可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料的应力应变图。
图2是实施例2、3、4、5所得可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料的应力应变图。
图3是实施例1、4、6所得可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料的杨氏模量图。
图4是实施例2、3、4、5所得可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料的杨氏模量图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在具体实施方式中，可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料的制备方法为：
(1)于抽真空条件下，将聚四亚甲基醚乙二醇加热至105℃脱水1.5h，再冷却至55℃并加入甲苯二异氰酸酯，充分搅拌均匀后升温至80℃下反应6小时，得到预聚体；
(2)将所述预聚体与二元胺固化剂4,4-二氨基二苯二硫、沥青70#混合后加热到80℃下搅拌均匀，得到反应混合物；
(3)对所述反应混合物进行加热，在130℃下固化反应10h，即得到所述可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料。
其中，实施例的配方如表1所示。
表1各组实施例的配方
为便于理解，对表格内容进行解释：
PTMG为聚四亚甲基醚乙二醇，PTMG650为分子量是650的聚四亚甲基醚乙二醇，PTMG1000为分子量是1000的聚四亚甲基醚乙二醇，PTMG2000为分子量是2000的聚四亚甲基醚乙二醇。
TDI为甲苯二异氰酸酯；4-APDS为4,4-二氨基二苯二硫；Asphalt为沥青。
PU为聚氨酯，MAS为改性沥青(Modify Asphalt)，具体的：
PU650MAS50表示：合成聚氨酯中的聚四亚甲基醚乙二醇分子量为650且沥青的质量占比为总质量的50％。
PU1000MAS0表示：合成聚氨酯中的聚四亚甲基醚乙二醇分子量为1000且无沥青参与反应，即仅为聚氨酯。
PU1000MAS40表示：合成聚氨酯中的聚四亚甲基醚乙二醇分子量为1000且沥青的质量占比为总质量的40％。
PU1000MAS50表示：合成聚氨酯中的聚四亚甲基醚乙二醇分子量为1000且沥青的质量占比为总质量的50％。
PU1000MAS60表示：合成聚氨酯中的聚四亚甲基醚乙二醇分子量为1000且沥青的质量占比为总质量的60％。
PU2000MAS50表示：合成聚氨酯中的聚四亚甲基醚乙二醇分子量为2000且沥青的质量占比为总质量的50％。
对实施例1～6所得可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料进行力学性能测试，结果如图1～图4所示，所对应的数据如表2所示。
表2测试结果
由图1、图3和表1可知，当聚氨酯和沥青质量比相同均为50％时，PU650MAS50、PU1000MAS50和PU2000MAS50的应力分别为10.07MPa、8.34MPa和5.66MPa，其杨氏模量分别为7.63MPa、2.95MPa和0.96MPa，其应变为403.1％、948.56％和1570.79％。表明，随着多元醇分子量从650增加至2000时，氨酯改性沥青PU-MAS的应变和杨氏模量逐渐减小，应变逐渐增加，主要是聚氨酯分子结构中软段含量增加，硬段含量减少，本体强度降低。
由图2、图4和表1可知，当聚氨酯中所采用的多元醇PTMG分子量均为1000且沥青含量从0％逐渐增加至60％时，PU1000MAS0、PU1000MAS40、PU1000MAS50和PU1000MAS60的应力分别为44.28MPa、12.49MPa、8.34MPa和5.53MPa，其杨氏模量分别为9.08MPa、3.80MPa、2.95MPa和3.11MPa，其应变为1215％、996.95％、948.56％和637.32％。表明，随沥青含量增加，聚氨酯改性沥青PU-MAS的应力、杨氏模量和应变均逐渐减小，主要是沥青作为填料不具有力学性能，加入后降低其聚氨酯本身的力学性能。因此，沥青加入越高，其力学性能下降越多。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)先将多元醇脱水，再与甲苯二异氰酸酯聚合，得到预聚体；
(2)将所述预聚体与固化剂、沥青进行混合均匀，得到反应混合物；
(3)对所述反应混合物进行加热固化，完成后得到所述可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述多元醇为聚四亚甲基醚乙二醇、聚丙二醇或聚乙二醇中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，于抽真空条件下，将多元醇加热至100～105℃脱水1.5～2h，再冷却至60℃以下加入甲苯二异氰酸酯单体，充分搅拌均匀后升温至80℃下反应6小时，得到预聚体。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述多元醇中的羟基与所述甲苯二异氰酸酯中的异氰酸根的摩尔比为1.5～3:1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述固化剂为二元胺固化剂或二元醇固化剂；所述二元胺固化剂为4,4-二氨基二苯二硫、二(邻氨基)苯基二硫、L-胱氨酸、胱胺二盐酸盐、胱胺硫酸盐或4,4'-双(2-氨基-6-甲基嘧啶基)硫醚中的一种；所述二元醇固化剂为双(2-羟乙基)二硫化物、3,3-二硫醚二苯酚、双(4-羟苯基)二硫醚、双(6-羟基己基)二硫化物、(2-([2-(羟基甲基)苯基]二磺酰基)苯基)甲醇、双(6-羟基-2-萘)二硫、双(11-羟基十一烷基)二硫化物或二硫烷二基双(萘-2-醇)中的一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述预聚体与所述沥青的质量比为3:7～7:3。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述加热固化的温度为80～160℃，加热固化的时间为6～12h。
8.权利要求1～7任一项所述制备方法得到的可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211682364.3A CN116144165B (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料及其制法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211682364.3A CN116144165B (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料及其制法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116144165A true CN116144165A (zh) | 2023-05-23 |
| CN116144165B CN116144165B (zh) | 2024-04-02 |
Family
ID=86353580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211682364.3A Active CN116144165B (zh) | 2022-12-27 | 2022-12-27 | 可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料及其制法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116144165B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0892486A (ja) * | 1994-09-20 | 1996-04-09 | J S R Shell Elastomer Kk | アスファルト組成物 |
| CN102399357A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-04-04 | 四川大学 | 一种多嵌段型尼龙聚氨酯弹性体的制备方法 |
| WO2012158363A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | Huntsman Advanced Materials Americas Llc | Epoxy resins with high thermal stability and toughness |
| CN103232717A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-07 | 重庆市智翔铺道技术工程有限公司 | 一种复合改性沥青及其制备方法 |
| CN104130482A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-11-05 | 天津海泰环保科技发展有限公司 | 膏状液态橡胶及其制备方法 |
| US20140343192A1 (en) * | 2013-05-20 | 2014-11-20 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Thermoplastic elastomers via reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization of triglycerides |
| US20150128335A1 (en) * | 2013-09-04 | 2015-05-14 | Ghassan Dehni | Flexible Polyurethane and Polyurethane/Polyorganosiloxane Foam Materials that Absorb Impact Energy |
| CN109485824A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-03-19 | 华南理工大学 | 一种可循环加工的热固性木质素基聚氨酯弹性体及其制备方法 |
| CN114163963A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-11 | 德邦(昆山)材料有限公司 | 一种双组分聚氨酯路面修补胶及其制备方法与应用 |
-
2022
- 2022-12-27 CN CN202211682364.3A patent/CN116144165B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0892486A (ja) * | 1994-09-20 | 1996-04-09 | J S R Shell Elastomer Kk | アスファルト組成物 |
| WO2012158363A1 (en) * | 2011-05-13 | 2012-11-22 | Huntsman Advanced Materials Americas Llc | Epoxy resins with high thermal stability and toughness |
| CN102399357A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-04-04 | 四川大学 | 一种多嵌段型尼龙聚氨酯弹性体的制备方法 |
| CN103232717A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-08-07 | 重庆市智翔铺道技术工程有限公司 | 一种复合改性沥青及其制备方法 |
| US20140343192A1 (en) * | 2013-05-20 | 2014-11-20 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Thermoplastic elastomers via reversible addition-fragmentation chain transfer polymerization of triglycerides |
| US20150128335A1 (en) * | 2013-09-04 | 2015-05-14 | Ghassan Dehni | Flexible Polyurethane and Polyurethane/Polyorganosiloxane Foam Materials that Absorb Impact Energy |
| CN104130482A (zh) * | 2014-08-12 | 2014-11-05 | 天津海泰环保科技发展有限公司 | 膏状液态橡胶及其制备方法 |
| CN109485824A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-03-19 | 华南理工大学 | 一种可循环加工的热固性木质素基聚氨酯弹性体及其制备方法 |
| CN114163963A (zh) * | 2021-12-07 | 2022-03-11 | 德邦(昆山)材料有限公司 | 一种双组分聚氨酯路面修补胶及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 邓剑涛: "改性聚氨酯用于高速公路沥青路面裂缝修复的应用研究", 《混凝土与水泥制品》, no. 03, 20 June 2010 (2010-06-20), pages 23 - 25 * |
| 雷元等: "马来酸酐接枝改性沥青及其动力学研究", 《四川化工》, vol. 20, no. 02, 15 April 2017 (2017-04-15), pages 4 - 7 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116144165B (zh) | 2024-04-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Investigation on self-healing property of epoxy resins based on disulfide dynamic links | |
| Jia et al. | Developing a solid–solid phase change heat storage asphalt pavement material and its application as functional filler for cooling asphalt pavement | |
| Huang et al. | Polyurethane as a modifier for road asphalt: A literature review | |
| Jamshidi et al. | Rheological characteristics of epoxy asphalt binders and engineering properties of epoxy asphalt mixtures–state-of-the-art | |
| Jiang et al. | A lab study to develop polyurethane concrete for bridge deck pavement | |
| WO2019223201A1 (zh) | 一种生物环氧沥青及其制备方法与应用 | |
| CN110305466A (zh) | 具备形状记忆、自修复及可回收功能的聚氨酯/环氧树脂共混物及其制备方法 | |
| CN101085871A (zh) | 一种采用环氧树脂和橡胶粉改性的沥青 | |
| CN103642199A (zh) | 一种可逆共价交联聚氨酯-环氧树脂复合材料及其制备 | |
| CN112409806B (zh) | 一种单组分水性环氧sbs复合改性乳化沥青的制备方法 | |
| Luo et al. | Multi‐functional polyurethane composites with self‐healing and shape memory properties enhanced by graphene oxide | |
| Xie et al. | Thermosetting polymer modified asphalts: current status and challenges | |
| CN114163963B (zh) | 一种双组分聚氨酯路面修补胶及其制备方法与应用 | |
| CN113248938A (zh) | 一种潮湿固化聚氨酯改性冷拌沥青及其制备方法 | |
| CN102153725A (zh) | 一种高性能环氧沥青材料增容剂的制备及应用 | |
| CN116144165B (zh) | 可回收、可修复的热固性聚氨酯改性沥青材料及其制法 | |
| Jia et al. | A solid–solid phase change filler with enhanced thermal properties for cooling asphalt mastic | |
| CN114478995A (zh) | 一种高韧性蓖麻油基互穿网络型聚合物路面材料及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Thermosetting resin modified asphalt: A comprehensive review | |
| CN110724387A (zh) | 一种适用于高温多雨地区的改性沥青路面修复材料及其制备方法 | |
| CN113354338A (zh) | 一种单组份聚氨酯改性沥青混合料及其制备方法 | |
| CN108947330A (zh) | 一种形状记忆环氧树脂改性沥青混合料及其制备方法 | |
| CN116589228A (zh) | 一种沥青冷补料生产工艺 | |
| Qin et al. | Dynamic reversible mechanism of phenol-carbamate bonds and their potential for the development of thermo-healing, recyclable and high-performance epoxy thermosets | |
| Huang et al. | Preparation and study of a PU-modified epoxy resin cold patching mixture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |