CN111303823A - 一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚氨酯双组份胶粘剂，特别适用于海绵城市透水路面及城市慢行道的石子粘接、以及各种可回收固体废弃物骨料的粘接中使用，属于胶粘剂技术领域。包括A组份及B组份，其中A组份包括以下重量份的原料：组合聚醚多元醇75‑99份、稳定剂1‑10份、偶联剂0‑3份、消泡剂0‑3份、催化剂0‑1份；B组份包括以下重量份的原料：多苯基多亚甲基多异氰酸酯70‑100份、改性异氰酸酯0‑30份。本发明成本低廉，适用于海绵城市透水路面及城市慢行道的石子粘接、以及各种可回收固体废弃物骨料的粘接，性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯双组份胶粘剂，特别适用于海绵城市透水路面及城市慢行道的石子粘接、以及各种可回收固体废弃物骨料的粘接中使用，属于胶粘剂技术领域。
背景技术
“海绵城市”是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水“释放”并加以利用。实现“海绵城市”建设所要达到“渗”、“滞”、“蓄”、“净”、“排”、“用”的“六位一体”；而透水路面在“海绵城市”建设中扮演着重要的角色。
国内外关于透水路面的研究主要集中于透水水泥混凝土和透水沥青路面，关于聚合物透水路面的研究较少。1987年，日本研究者申请了透水混凝土路面材料专利，他们在胶结材料中掺加了高分子树脂和细微骨料来制备透水混凝土。德国透水路面采用“巴斯夫”产品Elastopave®（耐透坪），这是一种创新的路面铺设技术；它利用聚氨酯优良的物理粘结性能，将一般的碎石整合为一个坚固稳定、开放的整体结构，可长期在-40℃~80℃的环境中正常使用，也能保持其良好的物理性能，具有惊人的耐久性，可应用于人行道、停车场、景观、透水性道路的铺设。
国内关于透水路面的研究起步比较晚，且关于聚氨酯碎石混合料的研究较少，王火明、李汝凯等人主要从集料、聚氨酯胶粘剂用量、拌和方法、养护条件等研究了聚氨酯碎石混合料的物理力学性能及路用性能。薛飞等研究表明，聚氨酯碎石混合料强度影响因素主要为：集料与聚氨酯胶粘剂的界面黏结强度、混合料点-点接触的总面积、集料性质。徐周聪等从集料的选择，聚氨酯胶粘剂用量（肯塔堡飞散试验和析漏试验来确定其最佳使用范围）对PPM（Porous Polyurethane Mixture，大孔隙聚氨酯碎石混合料）进行设计，以及介绍了聚氨酯碎石混合料透水路面施工过程中的质量控制方法，为今后聚氨酯碎石透水路面的推广应用积累经验。连亚明等在研究聚合物种类、用量、集料特性、级配等对聚合物透水混凝土强度和透水性能的影响的基础上，概述了聚合物透水混凝土生产、施工和应用方面的关键技术。赵舶汛等研究了聚氨酯碎石透水路面实际施工配合比、胶粘剂用量和孔隙率对强度的影响以及透水性，研究结果表明，聚氨酯碎石透水路面具有孔隙率大、透水性好、抗折强度高等优点，但抗压强度较低，一般不超过10MPa，试验还得出其抗压强度随着胶粘剂用量的增加逐渐增大且与孔隙率成反比。邵洪涛等研究了聚氨酯碎石透水路面，突出了石材的色彩，高透水性（孔隙率30%），耐久性好（抗冻融高于F200），防滑降噪。
目前，国内市场上的透水路面胶粘剂价格高昂，并且固化过程中耐水性较差，对于大面积的推广使用存在很大的困难，市场亟需一款成本低廉，性能优异的胶粘剂来带动该领域的快速推广与发展。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种成本低廉，适用于海绵城市透水路面及城市慢行道的石子粘接、以及各种可回收固体废弃物骨料的粘接，性能优异的透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂。
本发明的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，其特殊之处在于包括A组份及B组份。其中A组份包括以下重量份的原料：组合聚醚多元醇75-99份、稳定剂1-10份、偶联剂0-3份、消泡剂0-3份、催化剂0-1份；B组份包括以下重量份的原料：多苯基多亚甲基多异氰酸酯70-100份、改性异氰酸酯0-30份。
所述A组份的最佳配比为：组合聚醚多元醇85-99份、稳定剂为1-7份、偶联剂为0-2份、消泡剂为0-2份、催化剂为0-0.3份。
所述B组份的最佳配比为：多苯基多亚甲基多异氰酸酯80-100份、改性异氰酸酯0-20份。
所述改性异氰酸酯包括MDI及其低聚物、预聚体,聚合MDI,液化MDI中的一种或几种。
所述组合聚醚多元醇是以植物油多元醇为基础，加入乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘梨醇等小分子多元醇，或者加入低分子量聚醚多元醇进行醇解和酯交换，从而得到不同羟值、官能度和分子量的植物油衍生物。
所述组合聚醚多元醇由以下四种多元醇中的一种或多种混合：
Polyol A 植物油多元醇，加入低分子量聚醚多元醇进行醇解和酯交换，官能度是3.5，羟值160-180mgKOH/g，粘度3000-4000mPaS；
Polyol B植物油多元醇，加入甘油进行醇解和酯交换，官能度是3，羟值300-320mgKOH/g，粘度800-1200mPaS；
Polyol C植物油多元醇，加入乙二醇进行醇解和酯交换，官能度是2.7，羟值180-200mgKOH/g，粘度300-500mPaS；
Polyol D植物油多元醇，加入季戊四醇进行醇解和酯交换，官能度是3.8，羟值400-420mgKOH/g，粘度800-1200mPaS。
组合聚醚多元醇包含但不限于以上四种。
所述稳定剂为噁唑烷除水剂、对甲基苯磺酰异氰酸酯、原甲酸三乙酯、氧化钙、苯并三唑类光稳定剂、水杨酸酯类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂、受阻胺类光稳定剂、自由基链封闭类抗氧剂及过氧化物分解类抗氧剂中的一种或几种混合。
所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂中的一种或几种混合。
所述催化剂为羧酸盐催化剂、有机锡催化剂、有机铋催化剂、有机锌催化剂、有机锆催化剂中的一种或几种混合。
所述消泡剂为有机硅类消泡剂及丙烯酸酯类消泡剂中的一种或两种混合。
一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂的施工工艺，其特殊之处在于包括以下步骤：
将A组份及B组份混合均匀，并按照石子或骨料重量2-6%的量加入到石子或骨料中，搅拌均匀，铺装到路面。
本发明的透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂中用到的组合聚醚多元醇采用的是植物油多元醇，绿色环保，经过改性后可以保持很高的力学性能，与路基骨料有很好的浸润性，并且可以有效防止固化过程中水分对胶粘剂的影响，本发明的产品可以在小雨天气施工，施工后石子浸泡在水中，固化后依然有较高的强度；因为路面施工在露天，施工情况复杂，温度多变，催化剂可以有效的调节胶粘剂的固化速度，保证合理的适用期，在各种条件下，适用期可保持在30-90分钟；植物油多元醇有着天然的拒水性，而多苯基多亚甲基多异氰酸酯可以提供交联度和刚性，使得胶粘剂有良好的耐水性，并且有合适的强度和韧性，另外，改性异氰酸酯可以适当调节胶粘剂的耐水解、韧性及适用期等。综上所述，本发明适用于海绵城市透水路面及城市慢行道的石子粘接、以及各种可回收固体废弃物骨料的粘接，本发明的聚氨酯双组份胶粘剂的拉伸强度可达10 MPa以上，断裂伸长率达52%以上，粘接力达1.4以上，性能优异。
具体实施方式
下面将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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，A组分包括47.2份Polyol A、47.2份Polyol D、1.3份KH560（偶联剂）、1.3份silok4075（消泡剂）、2份Additive OF（除水剂）、1份VX7211（烟台齐邦化学稳定剂）、0.03份PC-4S（烟台阳光塑胶催化剂）；B组分包括80份多苯基多亚甲基多异氰酸酯（万华化学异氰酸酯）和20份MDI100LL（万华化学异氰酸酯）。
将A组份、B组份分别搅拌均匀，并按照重量A:B=100:70，将A、B组分混合、搅拌，其适用期为40-50分钟。
实施例2
本实施例的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，A组分包括75.4份Polyol B、17.4份Polyol C、0.5份KH550、0.7份BYK-066N（消泡剂）、3份Additive TI（除水剂）、3份VX7211（烟台齐邦化学稳定剂）、0.03克T12（催化剂）；B组分包括90份PM200（万华化学异氰酸酯）和10份Isonate181（陶氏异氰酸酯）。
将A组分、B组分分别搅拌均匀，并按照重量A:B=100:72将A、B组分混合、搅拌，其适用期为30-40分钟。
实施例3
本实施例的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，A组分包括67.7份Polyol B、29份Polyol D、2.4份 CaO（除水剂）、0.2份Irganox1010、0.7份Tinuvin327、0.06份PC-4S；B组分包括80份PM200（万华化学异氰酸酯）和20份MDI50（万华化学异氰酸酯）。
将A组分、B组分分别搅拌均匀，并按照重量A:B=100:87将A、B组分混合、搅拌，其适用期为80-90分钟。
实施例4
本实施例的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，A组分包括68.7份Polyol D、29.5份DL1000（市售聚醚多元醇）、0.9份Siliporite SA1720(除水剂)、0.2份Irganox1010、0.7份Tinuvin327、0.01份T12；B组分包括100份PM200（万华化学异氰酸酯）。
将A组分、B组分分别搅拌均匀，并按照重量A:B=100:82将A、B组分混合、搅拌，其适用期为60-70分钟。
由上表可看出，本发明的产品可以有效的在水中固化，有效排除水对聚氨酯固化的影响。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，其特征在于包括A组份及B组份，其中A组份包括以下重量份的原料：组合聚醚多元醇75-99份、稳定剂1-10份、偶联剂0-3份、消泡剂0-3份、催化剂0-1份；B组份包括以下重量份的原料：多苯基多亚甲基多异氰酸酯70-100份、改性异氰酸酯0-30份。
2.按照权利要求1所述的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，其特征在于所述A组份包括以下重量份的原料：组合聚醚多元醇85-99份、稳定剂为1-7份、偶联剂为0-2份、消泡剂为0-2份、催化剂为0-0.3份；B组份包括以下重量份的原料：多苯基多亚甲基多异氰酸酯80-100份、改性异氰酸酯0-20份。
3.按照权利要求1所述的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，其特征在于所述改性异氰酸酯包括MDI及其低聚物、预聚体,聚合MDI,液化MDI中的一种或几种。
4.按照权利要求2所述的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，其特征在于所述组合聚醚多元醇是以植物油多元醇为基础，加入乙二醇、丙二醇、二乙二醇、二丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘梨醇等小分子多元醇，或者加入低分子量聚醚多元醇进行醇解和酯交换，从而得到不同羟值、官能度和分子量的植物油衍生物。
5.按照权利要求1或4所述的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，其特征在于所述组合聚醚多元醇由以下四种多元醇中的一种或多种混合：
Polyol A 植物油多元醇，加入低分子量聚醚多元醇进行醇解和酯交换，官能度是3.5，羟值160-180mgKOH/g，粘度3000-4000mPaS；
Polyol B植物油多元醇，加入甘油进行醇解和酯交换，官能度是3，羟值300-320mgKOH/g，粘度800-1200mPaS；
Polyol C植物油多元醇，加入乙二醇进行醇解和酯交换，官能度是2.7，羟值180-200mgKOH/g，粘度300-500mPaS；
Polyol D植物油多元醇，加入季戊四醇进行醇解和酯交换，官能度是3.8，羟值400-420mgKOH/g，粘度800-1200mPaS。
6.按照权利要求1或2所述的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，其特征在于所述稳定剂为噁唑烷除水剂、对甲基苯磺酰异氰酸酯、原甲酸三乙酯、氧化钙、苯并三唑类光稳定剂、水杨酸酯类光稳定剂、二苯甲酮类光稳定剂、受阻胺类光稳定剂、自由基链封闭类抗氧剂及过氧化物分解类抗氧剂中的一种或几种混合。
7.按照权利要求1或2所述的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，其特征在于所述偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、铝酸酯类偶联剂中的一种或几种混合。
8.按照权利要求1或2所述的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，其特征在于所述催化剂为羧酸盐催化剂、有机锡催化剂、有机铋催化剂、有机锌催化剂、有机锆催化剂中的一种或几种混合。
9.按照权利要求1或2所述的一种透水路面用聚氨酯双组份胶粘剂，其特征在于所述消泡剂为有机硅类消泡剂及丙烯酸酯类消泡剂中的一种或两种混合。
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