一种水性聚氨酯及其制备方法和水性聚氨酯透层技术

本发明专利技术提供一种水性聚氨酯及其制备方法和水性聚氨酯透层，所述水性聚氨酯的制备方法包括：将二异氰酸酯与双氨基硅烷偶联剂反应后，再与多元醇反应，所得产物再与单氨基硅烷偶联剂反应得到水性聚氨酯预聚物。本发明专利技术相较于传统的高渗透乳化沥青、煤沥青及稀释沥青三种透层，推出了新型的聚氨酯透层。而且，本发明专利技术在聚氨酯分子链上嵌入硅烷偶联剂，提高了水性聚氨酯与半刚性基层粘结力及水性聚氨酯防水能力，为冷拌冷铺单组分聚氨酯混合料路面提供了技术保障。了技术保障。

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯及其制备方法和水性聚氨酯透层


[0001]本专利技术涉及材料
，尤其涉及一种水性聚氨酯及其制备方法和水性聚氨酯透层。

技术介绍

[0002]随着环保意识的增强，公路建设行业热拌沥青混合料生产过程中的高能耗高排放问题越来越凸显。混合料冷拌冷铺技术具有能耗低、污染小、环境影响小等特点，满足绿色环保的需求，但传统的沥青路面冷拌冷铺技术不强，适用性受到影响。聚氨酯混合料路面采用常温拌和施工，路用性能相比于传统冷拌冷铺沥青路面有大幅提升。聚氨酯混合料路面逐渐成为路面发展的重要方向。聚氨酯混合料路面采用聚氨酯高分子聚合物替代沥青结合料，实现混合料常温拌和，达到节能减排目标，并且大幅提高混合料的路用性能。聚氨酯结合料可分为双组份和单组份，由于双组份聚氨酯需要在现场精确配比并均匀混合，给现场施工生产带来困难，因此道路施工多采用单组份聚氨酯。单组份聚氨酯强度成型主要是聚氨酯中的异氰酸酯(
‑
NCO)活性基团与空气中的水分反应形成脲基，使单组份聚氨酯固化形成具有较好力学性能的弹性体。单组份聚氨酯混合料路面由于施工中常温拌和摊铺，能源消耗低、污染排放小，符合“绿色交通”新理念，并且混合料路用性能相比较于沥青混合料有较大幅度的提升，因此，单组份聚氨酯混合料路面受到越来越多的重视。
[0003]在沥青混合料面层摊铺中，需要在半刚性基层和沥青混合料下面层之间设置一层透层，透层一方面稳定半刚性基层表面松散的小颗粒，提高半刚性基层表面的完整性和防水能力，另一方面是透层可深入到半刚性基层5～10mm，增强了半刚性基层与沥青混合料间的粘结强度。一般透层主要包括高渗透乳化沥青、煤沥青及稀释沥青三种，但由于煤沥青和稀释沥青污染大，现阶段实际工程使用比较少，主要采用高渗透乳化沥青。高渗透乳化沥青在半刚性基层洒布后，形成一层沥青透层，有助于提高半刚性基层与沥青混合料下面层之间的层间拉拔和层间剪切，使半刚性基层与沥青混合料下面层充分粘结，提高路面的整体性。
[0004]在单组份聚氨酯混合料路面施工中，若透层采用高渗透乳化沥青，透层成型后在半刚性基层上形成一层沥青层，沥青层上洒布单组份聚氨酯粘层或者铺设单组份聚氨酯混合料，部分单组份聚氨酯会进入到沥青中，对成型的沥青起到增塑作用，使得沥青变软发黏。聚氨酯混合料摊铺后，进入透层沥青的单组份聚氨酯很难与空气中水分接触，使得在半刚性基层与聚氨酯混合料间形成一个“软弱层”，可能会在后期道路使用中出现推移、裂缝、坑槽等病害。因此，开发一种适合于单组份聚氨酯路面的透层非常有必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种水性聚氨酯及其制备方法和水性聚氨酯透层，用以解决现有技术中采用沥青透层易出现“软弱层”的缺陷，实现性能良好的水性聚氨酯透层，从而为铺设单组份聚氨酯混合料路面提供保障。
[0006]本专利技术提供一种水性聚氨酯的制备方法，包括：将二异氰酸酯与双氨基硅烷偶联剂反应后，再与多元醇反应，所得产物再与单氨基硅烷偶联剂反应得到水性聚氨酯预聚物。
[0007]本专利技术在聚氨酯分子链上嵌入硅烷偶联剂，硅烷偶联剂分子结构式中一般含有憎水性有机活性基团和可水解基团，其中可水解基团与半刚性基层空隙中的水发生反应，降低了水分对聚氨酯
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集料界面的影响，增大了沥青与集料间的接触面积；另外，硅烷偶联剂在集料表面上发生缩聚反应生成聚硅氧烷偶联层，形成了化学吸附，产生氢键和共价键，使聚氨酯
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集料界面黏结力和耐久性增强。
[0008]本专利技术所述二异氰酸酯可选用本领域常用的二异氰酸酯，例如，甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、赖氨酸二异氰酸酯(LDI)。
[0009]根据本专利技术提供的水性聚氨酯的制备方法，所述双氨基硅烷偶联剂选自Si
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602、KH
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792中的一种或多种。
[0010]根据本专利技术提供的水性聚氨酯的制备方法，所述单氨基硅烷偶联剂选自Si
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902、Si
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903、KH
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540中的一种或多种。
[0011]根据本专利技术提供的水性聚氨酯的制备方法，所述多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、1,4丁二醇、2,2
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二羟甲基丙酸、异戊二醇中的一种或多种。
[0012]在本专利技术的优选实施方式中，所述多元醇为聚丙二醇、聚乙二醇。其分子量优选为400
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1000。
[0013]根据本专利技术提供的水性聚氨酯的制备方法，所述多元醇的添加量为二异氰酸酯和多元醇总质量的35％
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65％，优选为60.6％。
[0014]本专利技术通过调控多元醇的添加比例，从而使水性聚氨酯粒径控制在0.1μm以下，提高水性聚氨酯乳液胶粒渗透性。
[0015]需要说明的是，根据反应需要，可在与所述多元醇反应的过程中，添加一定量的小分子扩链剂和催化剂。
[0016]本专利技术的一些具体实施方式中，制备所述水性聚氨酯预聚物的步骤包括：将二异氰酸酯与双氨基硅烷偶联剂反应，所得反应物与真空脱水后的多元醇混合，并添加一定量的小分子扩链剂和催化剂，恒温反应一段时间后，加入丁酮降黏，再加入单氨基硅烷偶联剂反应，得到所述水性聚氨酯预聚物。
[0017]以双氨基硅烷偶联剂选用KH
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792，单氨基硅烷偶联剂选用KH
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550为例，上述反应过程如下所示：
[0018][0019]根据本专利技术提供的水性聚氨酯的制备方法，还包括：将所述水性聚氨酯预聚物与含有中和剂的去离子水混合，高速乳化，形成水性聚氨酯乳液；
[0020]将慢裂性乳化剂与含有稳定剂的去离子水混合，形成皂液，将所述皂液与所述水性聚氨酯乳液混合，获得所述水性聚氨酯。
[0021]本领域技术人员可以理解的是，当制备水性聚氨酯预聚物过程中使用了丁酮降黏，则高速乳化后，可通过旋蒸除去丁酮。
[0022]本专利技术将水性聚氨酯乳液进一步与皂液混合，有利于提高水性聚氨酯乳液的稳定性，延长破乳时间，为水性聚氨酯渗透至半刚性基层内部提供更久的可渗透时间。
[0023]根据本专利技术提供的水性聚氨酯的制备方法，所述稳定剂选自聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、羟乙基纤维素中的一种或多种。
[0024]根据本专利技术提供的水性聚氨酯的制备方法，所述中和剂选自三乙胺、氨水、三丙胺、二甲基环已胺、二甲基乙基胺中的一种或多种。
[0025]根据本专利技术提供的水性聚氨酯的制备方法，所述慢裂性乳化剂选自GYMK
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02(威森德道路材料有限公司)、PA
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3(广东立信能源有限公司)、CSP
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08(南京栖霞山印染助剂厂)中的一种或多种。
[0026]根据本专利技术提供的水性聚氨酯的制备方法，所述皂液中，所述慢裂性乳化剂的质量百分含量为0.3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，包括：将二异氰酸酯与双氨基硅烷偶联剂反应后，再与多元醇反应，所得产物再与单氨基硅烷偶联剂反应得到水性聚氨酯预聚物。2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述双氨基硅烷偶联剂选自Si
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602、KH
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792中的一种或多种；和/或，所述单氨基硅烷偶联剂选自Si
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902、Si
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903、KH
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540中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述多元醇选自聚乙二醇、聚丙二醇、1,4丁二醇、2,2
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二羟甲基丙酸、异戊二醇中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，所述多元醇的添加量为二异氰酸酯和多元醇总质量的35
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65％。5.根据权利要求1
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4任一项所述的水性聚氨酯的制备方法，其特征在于，还包括：将所述水性聚氨酯预聚物与含有中和剂的去离子水混合，高速乳化，形成水性聚氨酯乳液；...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐剑，王鹏，王杰，张艳鸽，秦永春，常嵘，曾蔚，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：