CN117866167A - 一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料 - Google Patents

Abstract

本发明属于路面材料技术领域，具体地涉及一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，包括A组分和B组分。A组分以重量份计包括以下原料：异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物100‑120份、碳酸钙20‑30份和防老剂1‑3份；B组分以重量份计包括以下原料：聚醚多元醇90‑110份、邻苯二甲酸二辛酯2‑4份、锡基催化剂1‑3份和硅酸钠10‑20份。其中，异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物是指聚苯乙烯磺酸酯‑g‑聚丙烯酸甲酯接枝异氰酸酯。本发明的一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料不仅具有良好的热传导性，还增强材料的耐久性和柔韧性，为聚氨酯路面材料提供出色的降温功能和长期使用性能，有助于提高道路的质量和持久性。

Description

一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料

技术领域

本发明属于路面材料技术领域，具体地涉及一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料。

背景技术

聚氨酯路面材料是一种创新型的道路建设材料，凭借其卓越的性能和多样化的应用，正逐渐改变人们对道路建设的认知。聚氨酯路面材料与传统的沥青路面相比，具有更长的使用寿命和更低的维护成本，其高强度和韧性可以有效抵抗车辆的磨损和气候的侵蚀，即使在极端恶劣的环境下，仍能保持良好的路面性能。同时，聚氨酯路面材料优异的抗裂性能有效防止路面裂纹的产生和扩展，显著提高路面的平整度和行车舒适性。聚氨酯路面材料的抗滑性能也非常突出，无论是在干湿条件下，都能保持良好的抗滑性，显著降低交通事故的发生率。此外，聚氨酯路面材料可以根据需要设计出各种颜色和图案，不仅可以增加路面的美观度，还能提高路面的辨识度，进一步增强交通安全。聚氨酯路面材料的广泛应用有助于推动道路建设行业向更加绿色、环保的方向发展，为道路建设带来新的可能。

现有技术中，聚氨酯路面材料的耐温性和耐候性较差，高温下容易软化变形，低温下则易脆裂，长期暴露在日光下会加速老化，导致性能下降。同时，聚氨酯路面材料的耐磨性较差，容易受到车辆轮胎的磨损，需要定期维护和翻修。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料。

本发明要解决的技术问题：聚氨酯路面材料的耐温性和耐磨性差。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，包括A组分和B组分，A组分以重量份计包括以下原料：异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物100-120份、碳酸钙20-30份和防老剂1-3份；B组分以重量份计包括以下原料：聚醚多元醇90-110份、邻苯二甲酸二辛酯2-4份、锡基催化剂1-3份和硅酸钠10-20份。

所述A组分中异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物是指聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯接枝异氰酸酯，包括以下步骤制得：

将聚苯乙烯磺酸酯加入四氢呋喃中，搅拌形成均匀溶液，置于不锈钢聚四氟乙烯衬里反应釜，在氮气保护下，加入偶氮二氰基戊酸和三烯丙基异氰脲酸酯，控制温度在60-80℃，缓慢加入聚丙烯酸甲酯，反应1-3h，得到聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯，趁热加入异氰酸酯，搅拌，控制温度在60-80℃，反应3-5h，倒入甲醇溶液中沉淀，之后用盐酸、氢氧化钠溶液和蒸馏水依次洗涤，在真空干燥箱中干燥24h，得到聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯接枝异氰酸酯，即异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物。

所述A组分中防老剂包括防老剂AW、防老剂A、防老剂D、防老剂H、防老剂4010、防老剂4010NA和防老剂264的一种或多种。

所述B组分中聚醚多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇和聚氧化乙烯二醇的一种或多种。

所述B组分中锡基催化剂包括二丁基锡、单丁基锡和四丁基锡的一种或多种。

所述聚苯乙烯磺酸酯、偶氮二氰基戊酸、三烯丙基异氰脲酸酯、聚丙烯酸甲酯和异氰酸酯的质量比为(10-20)：(0.1-0.3)：(0.05-0.07)：(8-18)：(25-30)。

所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的一种或多种。

进一步地，一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，包括以下步骤制得：

A1、按质量份计称取异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物100-120份、碳酸钙20-30份和防老剂1-3份依次投入混料机中混合，并搅拌均匀，得到A组分；

A2、按质量份计称取聚醚多元醇90-110份、邻苯二甲酸二辛酯2-4份和硅酸钠10-20份，称取锡基催化剂1-3份备用，得到B组分；

A3、将A组分与B组分的聚醚多元醇、邻苯二甲酸二辛酯和硅酸钠混合均匀，加入锡基催化剂，再加入20-30wt％水，制得具有路面降温功能的聚氨酯路面材料。

本发明的有益效果：

1、本发明技术方案中，聚苯乙烯磺酸酯和聚丙烯酸甲酯通过化学键连接和链段间的相互缠结，形成聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯共聚物，同时，引入异氰酸酯与接枝共聚物发生交联反应，形成三维网络结构的聚合物复合物。聚丙烯酸甲酯分子链中的酯基团提高光学反射率，而聚苯乙烯磺酸酯分子结构中的苯环则促进热能的传递。这种复合物不仅具有良好的热传导性和光反射率，还增强材料的耐久性和柔韧性，为聚氨酯路面材料提供出色的降温功能和长期使用性能，有助于提高道路的质量和持久性。

2、本发明技术方案中，通过添加邻苯二甲酸二辛酯有助于提高聚氨酯材料的柔韧性，使得路面在低温条件下不易开裂，进一步延长路面材料的使用寿命，通过添加防老剂能有效延缓聚氨酯材料的老化过程，增强材料的耐候性和抗老化能力。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物包括以下步骤制得：

将10g聚苯乙烯磺酸酯加入四氢呋喃中，搅拌形成均匀溶液，置于不锈钢聚四氟乙烯衬里反应釜，在氮气保护下，加入0.1g偶氮二氰基戊酸和0.05g三烯丙基异氰脲酸酯，控制温度在70℃，缓慢加入8g聚丙烯酸甲酯，反应2h，得到聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯，趁热加入25g异氰酸酯，搅拌，控制温度在70℃，反应4h，倒入甲醇溶液中沉淀，之后用盐酸、氢氧化钠溶液和蒸馏水依次洗涤，在真空干燥箱中干燥24h，得到聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯接枝异氰酸酯，即异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物。

实施例2

异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物包括以下步骤制得：

将15g聚苯乙烯磺酸酯加入四氢呋喃中，搅拌形成均匀溶液，置于不锈钢聚四氟乙烯衬里反应釜，在氮气保护下，加入0.2g偶氮二氰基戊酸和0.06g三烯丙基异氰脲酸酯，控制温度在70℃，缓慢加入13g聚丙烯酸甲酯，反应2h，得到聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯，趁热加入27.5g异氰酸酯，搅拌，控制温度在70℃，反应4h，倒入甲醇溶液中沉淀，之后用盐酸、氢氧化钠溶液和蒸馏水依次洗涤，在真空干燥箱中干燥24h，得到聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯接枝异氰酸酯，即异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物。

实施例3

异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物包括以下步骤制得：

将20g聚苯乙烯磺酸酯加入四氢呋喃中，搅拌形成均匀溶液，置于不锈钢聚四氟乙烯衬里反应釜，在氮气保护下，加入0.3g偶氮二氰基戊酸和0.07g三烯丙基异氰脲酸酯，控制温度在70℃，缓慢加入18g聚丙烯酸甲酯，反应2h，得到聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯，趁热加入30g异氰酸酯，搅拌，控制温度在70℃，反应4h，倒入甲醇溶液中沉淀，之后用盐酸、氢氧化钠溶液和蒸馏水依次洗涤，在真空干燥箱中干燥24h，得到聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯接枝异氰酸酯，即异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物。

实施例4

一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，包括以下步骤制得：

A1、按质量份计称取实施例1制得的异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物100份、碳酸钙20份和防老剂1份依次投入混料机中混合，并搅拌均匀，得到A组分；

A2、按质量份计称取聚醚多元醇90份、邻苯二甲酸二辛酯2份和硅酸钠10份，称取锡基催化剂1份备用，得到B组分；

A3、将A组分与B组分的聚醚多元醇、邻苯二甲酸二辛酯和硅酸钠混合均匀，加入锡基催化剂，再加入20wt％水，制得具有路面降温功能的聚氨酯路面材料。

实施例5

一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，包括以下步骤制得：

A1、按质量份计称取实施例2制得的异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物110份、碳酸钙25份和防老剂2份依次投入混料机中混合，并搅拌均匀，得到A组分；

A2、按质量份计称取聚醚多元醇100份、邻苯二甲酸二辛酯3份和硅酸钠15份，称取锡基催化剂2份备用，得到B组分；

A3、将A组分与B组分的聚醚多元醇、邻苯二甲酸二辛酯和硅酸钠混合均匀，加入锡基催化剂，再加入25wt％水，制得具有路面降温功能的聚氨酯路面材料。

实施例6

一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，包括以下步骤制得：

A1、按质量份计称取实施例3制得的异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物120份、碳酸钙30份和防老剂3份依次投入混料机中混合，并搅拌均匀，得到A组分；

A2、按质量份计称取聚醚多元醇110份、邻苯二甲酸二辛酯4份和硅酸钠20份，称取锡基催化剂3份备用，得到B组分；

A3、将A组分与B组分的聚醚多元醇、邻苯二甲酸二辛酯和硅酸钠混合均匀，加入锡基催化剂，再加入30wt％水，制得具有路面降温功能的聚氨酯路面材料。

对比例1

A1、按质量份计称取异氰酸酯120份、碳酸钙30份和防老剂3份依次投入混料机中混合，并搅拌均匀，得到A组分；

A2、按质量份计称取聚醚多元醇110份、邻苯二甲酸二辛酯4份和硅酸钠20份，称取锡基催化剂3份备用，得到B组分；

A3、将A组分与B组分的聚醚多元醇、邻苯二甲酸二辛酯和硅酸钠混合均匀，加入锡基催化剂，再加入30wt％水。

现根据实施例4-6和对比例1的制备方法，分别制备4组聚氨酯路面材料试样，每组试样大小、形状相同。进行如下试验：

1、热传导性能测试：使用热传导率测量仪，分别测量四组试样的热传导率，并记录数据。

2、耐候性测试：将四组试样置于相同的环境条件下，经过3个月后，观察其表面变化，并记录其性能变化情况。

3、柔韧性测试：利用弯曲试验机对四组试样进行弯曲试验，记录试样的弯曲角度和是否有开裂现象。

4、降温效果测试：在相同的环境温度和太阳辐射条件下，测量四组试样表面的温度变化情况，以此评价其路面降温效果。

结果如表1所示：

表1.实施例4-6和对比例1的各试验结果

有表1可知，实施例4-6的热传导率相较于对比例1有明显提升，说明异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物的加入提高了材料的热传导性能。实施例4-6的试样在耐候性方面没有明显变化，而对比例1的试样明显老化，实施例4-6的试样在弯曲角度达到120°时均无开裂现象，而对比例1在弯曲角度为100°时开裂，表明实施例4-6有助于提高材料的耐候性能和柔韧性。实施例4-6相较于对比例1均表现出更好的降温效果。其中，实施例6的降温效果最为显著，达到了5.9℃，说明异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物对于提高路面降温功能的重要性。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，包括A组分和B组分，其特征在于，A组分以重量份计包括以下原料：异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物100-120份、碳酸钙20-30份和防老剂1-3份；B组分以重量份计包括以下原料：聚醚多元醇90-110份、邻苯二甲酸二辛酯2-4份、锡基催化剂1-3份和硅酸钠10-20份。

2.根据权利要求1所述的一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，其特征在于，A组分中异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物是指聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯接枝异氰酸酯，包括以下步骤制得：

将聚苯乙烯磺酸酯加入四氢呋喃中，搅拌形成均匀溶液，置于不锈钢聚四氟乙烯衬里反应釜，在氮气保护下，加入偶氮二氰基戊酸和三烯丙基异氰脲酸酯，控制温度在60-80℃，缓慢加入聚丙烯酸甲酯，反应1-3h，得到聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯，趁热加入异氰酸酯，搅拌，控制温度在60-80℃，反应3-5h，倒入甲醇溶液中沉淀，之后用盐酸、氢氧化钠溶液和蒸馏水依次洗涤，在真空干燥箱中干燥24h，得到聚苯乙烯磺酸酯-g-聚丙烯酸甲酯接枝异氰酸酯，即异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物。

3.根据权利要求1所述的一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，其特征在于，A组分中防老剂包括防老剂AW、防老剂A、防老剂D、防老剂H、防老剂4010、防老剂4010NA和防老剂264的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，其特征在于，B组分中聚醚多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇和聚氧化乙烯二醇的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，其特征在于，B组分中锡基催化剂包括二丁基锡、单丁基锡和四丁基锡的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，其特征在于，聚苯乙烯磺酸酯、偶氮二氰基戊酸、三烯丙基异氰脲酸酯、聚丙烯酸甲酯和异氰酸酯的质量比为(10-20)：(0.1-0.3)：(0.05-0.07)：(8-18)：(25-30)。

7.根据权利要求2所述的一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，其特征在于，异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种具有路面降温功能的聚氨酯路面材料，其特征在于，包括以下步骤制得：

A1、按质量份计称取异氰酸酯交联苯烯甲酯共聚物100-120份、碳酸钙20-30份和防老剂1-3份依次投入混料机中混合，并搅拌均匀，得到A组分；

A2、按质量份计称取聚醚多元醇90-110份、邻苯二甲酸二辛酯2-4份和硅酸钠10-20份，称取锡基催化剂1-3份备用，得到B组分；

A3、将A组分与B组分的聚醚多元醇、邻苯二甲酸二辛酯和硅酸钠混合均匀，加入锡基催化剂，再加入20-30wt％水，制得具有路面降温功能的聚氨酯路面材料。