CN1850907A - 纳米蒙脱土增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改性纳米蒙脱土增强的聚氨酯道路填缝材料。在实际中采用纳米二氧化硅改性聚氨酯道路填缝材料，其力学性能好。但是，由于纳米二氧化硅的价格高导致产品生产成本高。为了适应高等级公路和机场跑道填缝材料的需求，需要一种价格较为低廉，但又具有较高力学性能的聚氨酯道路灌浆材料。因此，本发明采用纳米改性蒙脱土作为增强剂，组分A由分子量为1000－3000的三官能团聚醚醇与甲苯二异氰酸酯反应制备的聚氨酯预聚体，组分B为3，3’－二氯－4，4’－二胺二苯基甲烷的丙酮溶液。将组分A和B混合后可以制得拉伸性能好，凝胶时间可调，与水泥砼路面具有优良粘结力的新型道路填缝材料。

Description

纳米蒙脱土增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米蒙脱土增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法。
背景技术
蒙脱土是一种含铝的硅酸盐粘土矿物，具有独特的层状结构，蒙脱土层间具有可以交换的阳离子。许多有机极性小分子能够进入蒙脱土层间，并可在层间进行聚合反应，形成嵌入混杂材料。通过离子交换可以改变蒙脱土的层间环境，一些非极性的小分子能够进入蒙脱土层间，并进行聚合反应，形成相应的嵌入混杂材料。
有机蒙脱土的制备：将钠一蒙脱土配制成2wt％的钠一蒙脱土悬浮液，搅拌1h，然后于80℃搅拌状态下，加入稍过量已配制好的十八烷基氯化铵(十八烷基胺和计量的盐酸配制而成)水溶液，剧烈搅拌8 h，然后抽滤，并用水洗至无Cl-(用0.1mol/L的AgNO，溶液检测无白色沉淀)，真空干燥至恒重并研碎成粉末(经325目标准筛筛选)，即得改性纳米蒙脱土(见宋晓艳，张玉清，张杰，李俊贤.聚氨酯弹性体/蒙脱土纳米复合材料的合成与性能高分子学报，2004，5：640-643)。
聚氨酯材料本身具有优良的耐高低温性能，较好的力学性能，以及与其它材料具有一定的粘结性。但是将其作为抗冲和抗压路面的填缝材料，上述性能还有待改进。其它性能如高流动性和常温固化性也必需具备。在实际中有采用无机纳米粒子SiO2作为增强物质，使含有无机纳米粒子SiO2聚氨酯杂化物形成交联网络结构，提高了材料的拉伸强度及其与无机水泥砼粘结性能，但是无机纳米粒子SiO2的价格比较的昂贵，不利于生产中的大规模应用；纳米蒙脱土储量大，而且非常的容易得到，因此其价格相对于无机纳米粒子SiO2来说便宜很多。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米蒙脱土增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法。
方法的步骤如下：
1)在20～30℃下将2.27～4.1g 3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷溶于4.3～7.6ml密度为0.792g/ml的丙酮中得到扩链剂待用；
2)15～27g聚醚醇在100～120℃下真空脱水2～3小时；
3)将0.15～1.35g改性纳米蒙脱土颗粒与6～11g上述脱水后的聚醚醇研磨10～30分钟，加入余下的9～16g上述脱水后的聚醚醇，在80～85℃下搅拌2～3小时，在80～85℃下加入3.2～5.8ml密度为1.22g/ml的甲苯二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体组分(改性纳米蒙脱土从浙江华特化工有限公司购买)；
4)将5.7～11g上述扩链剂加入到19～34g上述聚氨酯预聚体组分，在20～30℃下搅拌混合5～15分钟得到浅黄色透明填缝浆料即可。
所述的改性纳米蒙脱土是用十六烷基十八烷基二甲基溴化胺进行改性，其层间距为2～4nm；聚醚醇为三官能度，其分子量3000g/mol。
本发明的优点是以价格便宜的纳米蒙脱土代替价格较贵的纳米二氧化硅作为增强剂，制备了一种无机-有机杂化的聚氨酯灌缝材料。引入特定的无机纳米粒子(改性纳米蒙脱土)使聚氨酯能够插到改性纳米蒙脱土层间，所制备的材料不仅具有较好的流变性，而且还具有良好的拉伸性能和优良的粘结强度以及很好的耐高温性能，其性能与纳米SiO2制备的纳米复合材料相近，有利于在工业化生产中降低成本。
具体实施方式
以下实施例子给出纳米蒙脱土增强聚氨酯填缝材料的制备方法。然而，这些实施例仅是提供说明而不是限制本发明。
实施例1
1)在20℃下将2.27g 3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷溶于4.3ml密度为0.792g/ml的丙酮中得到扩链剂待用；
2)15g聚醚醇在100℃下真空脱水2小时；
3)将0.15g改性纳米蒙脱土颗粒与6g上述脱水后的聚醚醇研磨10～30分钟，加入余下的9g上述脱水后的聚醚醇，在80℃下搅拌2小时，在80℃下加入3.2ml密度为1.22g/ml的甲苯二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体组分；
4)将5.7g上述扩链剂加入到19g上述聚氨酯预聚体组分，在20℃下搅拌混合5分钟得到浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在30℃的测试温度下凝胶时间45min，样品固化后拉伸强度7.32MPa，断裂伸长率为360.34％粘结强度4.71MPa。
实施例2
1)在30℃下将4.1g 3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷溶于7.6ml密度为0.792g/ml的丙酮中得到扩链剂待用；
2)27g聚醚醇在120℃下真空脱水3小时；
3)将1.35g改性纳米蒙脱土颗粒与11g上述脱水后的聚醚醇研磨30分钟，加入余下的16g上述脱水后的聚醚醇，在85℃下搅拌3小时，在85℃下加入5.8ml密度为1.22g/ml的甲苯二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体组分；
4)将11g上述扩链剂加入到34g上述聚氨酯预聚体组分，在30℃下搅拌混合15分钟得到浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在30℃的测试温度下凝胶时间35min，样品固化后拉伸强度8.79MPa，断裂伸长率为416.54％粘结强度5.88MPa。
实施例3
1)在25℃下将4.1g 3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷溶于7.6ml密度为0.792g/ml的丙酮中得到扩链剂待用；
2)27g聚醚醇在100℃下真空脱水3小时；
3)将1.35g改性纳米蒙脱土颗粒与11g上述脱水后的聚醚醇研磨30分钟，加入余下的16g上述脱水后的聚醚醇，在83℃下搅拌2小时，在83℃下加入5.8ml密度为1.22g/ml的甲苯二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体组分；
4)将11g上述扩链剂加入到34g上述聚氨酯预聚体组分，在25℃下搅拌混合5分钟得到浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在25℃的测试温度下凝胶时间32min，样品固化后拉伸强度8.12MPa，断裂伸长率为386.54％粘结强度5.38MPa。
实施例4
1)在25℃下将4.1g 3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷溶于7.6ml密度为0.792g/ml的丙酮中得到扩链剂待用；
2)27g聚醚醇在100℃下真空脱水3小时；
3)将0.27g改性纳米蒙脱土颗粒与11g上述脱水后的聚醚醇研磨30分钟，加入余下的16g上述脱水后的聚醚醇，在83℃下搅拌2小时，在83℃下加入5.8ml密度为1.22g/ml的甲苯二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体组分；
4)将11g上述扩链剂加入到34g上述聚氨酯预聚体组分，在25℃下搅拌混合5分钟得到浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在25℃的测试温度下凝胶时间49min，样品固化后拉伸强度7.78MPa，断裂伸长率为386.34％粘结强度4.63MPa。
实施例5
1)在25℃下将4.1g 3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷溶于7.6ml密度为0.792g/ml的丙酮中得到扩链剂待用；
2)27g聚醚醇在100℃下真空脱水3小时；
3)将0.54g改性纳米蒙脱土颗粒与11g上述脱水后的聚醚醇研磨30分钟，加入余下的16g上述脱水后的聚醚醇，在83℃下搅拌2小时，在83℃下加入5.8ml密度为1.22g/ml的甲苯二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体组分；
4)将11g上述扩链剂加入到34g上述聚氨酯预聚体组分，在25℃下搅拌混合5分钟得到浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在25℃的测试温度下凝胶时间43min，样品固化后拉伸强度9.32MPa，断裂伸长率为461.19％粘结强度7.72MPa。
实施例6
1)在25℃下将4.1g 3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷溶于7.6ml密度为0.792g/ml的丙酮中得到扩链剂待用；
2)27g聚醚醇在100℃下真空脱水3小时；
3)将0.81g改性纳米蒙脱土颗粒与11g上述脱水后的聚醚醇研磨30分钟，加入余下的16g上述脱水后的聚醚醇，在83℃下搅拌2小时，在83℃下加入5.8ml密度为1.22g/ml的甲苯二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体组分；
4)将11g上述扩链剂加入到34g上述聚氨酯预聚体组分，在25℃下搅拌混合5分钟得到浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在25℃的测试温度下凝胶时间39min，样品固化后拉伸强度8.84MPa，断裂伸长率为406.8％粘结强度6.1MPa。
实施例7
1)在25℃下将4.1g 3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷溶于7.6ml密度为0.792g/ml的丙酮中得到扩链剂待用；
2)27g聚醚醇在100℃下真空脱水3小时；
3)将1.08g改性纳米蒙脱土颗粒与11g上述脱水后的聚醚醇研磨30分钟，加入余下的16g上述脱水后的聚醚醇，在83℃下搅拌2小时，在83℃下加入5.8ml密度为1.22g/ml的甲苯二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体组分；
4)将11g上述扩链剂加入到34g上述聚氨酯预聚体组分，在25℃下搅拌混合5分钟得到浅黄色透明填缝浆料，其主要技术指标为：在25℃的测试温度下凝胶时间37min，样品固化后拉伸强度8.83MPa，断裂伸长率为385.24％粘结强度6.87MPa。

Claims (3)

1.一种改性纳米蒙脱土增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法，其特征在于，方法的步骤如下：
1)在20～30℃下将2.27～4.1g 3，3’-二氯-4，4’-二胺二苯基甲烷溶于4.3～7.6ml密度为0.792g/ml的丙酮中得到扩链剂待用；
2)15～27g聚醚醇在100～120℃下真空脱水2～3小时；
3)将0.15～1.35g改性纳米蒙脱土颗粒与6～11g上述脱水后的聚醚醇研磨10～30分钟，加入余下的9～16g上述脱水后的聚醚醇，在80～85℃下搅拌2～3小时，在80～85℃下加入3.2～5.8ml密度为1.22g/ml的甲苯二异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体组分；
4)将5.7～11g上述扩链剂加入到19～34g上述聚氨酯预聚体组分，在20～30℃下搅拌混合5～15分钟得到浅黄色透明填缝浆料即可。
2.根据权利要求1所述的一种改性纳米蒙脱土增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法，其特征在于，所述的改性纳米蒙脱土是用十六烷基十八烷基二甲基溴化胺进行改性，其层间距为2～4nm。
3.根据权利要求1所述的一种改性纳米蒙脱土增强的聚氨酯道路填缝材料的制备方法，其特征在于，所述的聚醚醇为三官能度，其分子量3000g/mol。
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