一种路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法及其混合料制备技术

本发明专利技术涉及路用聚氨酯混合料技术领域，尤其涉及一种路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法及其混合料制备。所述路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法包括：在路用聚氨酯混合料的制备过程中添加CO2吸收剂和/或聚氨酯消泡剂；CO2吸收剂添加于聚氨酯混合料矿物中，聚氨酯消泡剂添加于聚氨酯胶黏剂中；CO2吸收剂选自氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化镁中的一种或多种。本发明专利技术能有效消除路用聚氨酯胶黏剂中的微小气泡，降低聚氨酯胶黏剂固化过程中释放的CO2对混合料性能的影响，有利于聚氨酯混合料的强度、稳定性、耐久性的改善，大幅提高聚氨酯混合料的路用性能，还减少了固化反应过程中CO2气体的放出。放出。

【技术实现步骤摘要】
一种路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法及其混合料制备


[0001]本专利技术涉及路用聚氨酯混合料
，尤其涉及一种路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法及其混合料制备。

技术介绍

[0002]随着“生态文明建设”和“双碳”持续推进，在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由于节能减排、绿色低碳、环境影响小等特点，符合“双碳”的相关需求。但传统的沥青路面冷拌冷铺技术技术性能不足，适用性受到影响。
[0003]聚氨酯通过多元醇(Polyol)和异氰酸酯(Isocyanate)按一定配比混合，经常温固化形成对集料的牢固黏结，表现出优异的机械强度、耐磨性、弹性和复原性，聚氨酯具备成为高性能路面胶结料的技术特性，其中异氰酸酯与多元醇生成聚氨酯的化学反应方程式如图1所示。聚氨酯胶结料的化学组分、分子结构和宏观性能具有极大的调控阈值，性能可调范围宽，适应性强，是一种“可设计”的介于塑料和橡胶之间的高分子弹性体材料。
[0004]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(PUM)不仅具有良好的力学性能、高低温性能和疲劳性能等。通过调节聚氨酯组分构成，可以针对不同应用场景和性能要求，对混合料使用性能和力学性能进行精准设计，为路面工程基于性能的材料设计方法和路面材料的定制化生产提供了理论空间和现实基础。聚氨酯混合料路面逐渐成为路面发展的重要方向。
[0005]路用聚氨酯胶黏剂按照组分可分为双组份和单组份性，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，因此现阶段路用聚氨酯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。
[0006]由于单组份聚氨酯混合料常温生产、常温施工，可大大降低路面施工过程的能源消耗、污染物及温室气体排放，有助于公路工程领域“双碳”目标的实现。同时聚氨酯混合料具有优异的力学性能，聚氨酯路面的耐久性和使用寿命会得到显著提升，大幅降低后期养护次数，这也间接助力了公路建养“双碳”目标的实现。
[0007]单组份聚氨酯作为聚氨酯混合料的胶黏剂，其固化过程是分子链端的异氰酸酯基团(
‑
NCO)与空气中水反应生成脲基，在固化反应过程中放出CO2气体，由于聚氨酯混合料在碾压后是一种密实混合料，在单组份聚氨酯持续固化中，部分CO2气体难以逸出，残存在聚氨酯胶黏剂中，使得聚氨酯胶黏剂中出现很多微小的气泡，影响聚氨酯胶黏剂的强度。另外，由于聚氨酯胶黏剂中出现气泡，使混合料体积发生变化，引起混合料发生膨胀变形。固化反应过程中产生的CO2对聚氨酯混合料的强度、稳定性及耐久性产生不利影响。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法及其混
合料和应用。
[0009]第一方面，本专利技术提供的路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法，包括在路用聚氨酯混合料的制备过程中添加CO2吸收剂和/或聚氨酯消泡剂；所述CO2吸收剂在聚氨酯混合料矿物中添加，所述CO2吸收剂选自氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化镁中的一种或多种。
[0010]本专利技术能够有效克服单组分聚氨酯混合料持续固化中，部分CO2气体难排出使得聚氨酯胶黏剂中出现微小气泡，影响聚氨酯胶黏剂的强度及引起的混合料膨胀变形的技术难题，通过采用本专利技术方法能够有效消除路用聚氨酯胶黏剂中的微小气泡，降低聚氨酯胶黏剂固化过程中释放的CO2对混合料性能的影响，有利于聚氨酯混合料的强度、稳定性、耐久性的改善，大幅提高聚氨酯混合料的路用性能。通过加入氧化钙、氢氧化钙等材料与聚氨酯固化过程中产生CO2反应，并放出水，进一步促进聚氨酯胶黏剂固化成型。如图2所示，氢氧化钙能够吸收CO2并生成碳酸钙和水，生成的水分为密实的聚氨酯混合料提供更多的反应机会，进一步促进聚氨酯胶黏剂的反应。另外，在聚氨酯混合料中通过消泡剂和CO2吸收剂的协同作用，进一步有效降低聚氨酯胶黏剂固化过程中释放CO2对混合料性能的影响，进一步提高混合料的路用性能。
[0011]作为优选，添加CO2吸收剂的方式包括：采用负载CO2吸收剂的多孔集料替代部分同规格(普通)集料。本专利技术中，普通集料是本领域常用的非多孔集料。
[0012]本专利技术通过进一步将氢氧化钙负载到多孔集料中，提高氢氧化钙吸收CO2的能力。同时利用氢氧化钙吸收CO2反应释放的水，进一步促进单组份聚氨酯胶黏剂固化反应。利用氨酯消泡剂与氢氧化钙，还能构建氢氧化钙吸收CO2过程与聚氨酯消泡剂脱泡过程(促进CO2气泡迁移)的协同作用。
[0013]优选的，所述多孔集料为多孔玄武岩、多孔火山石或多孔陶瓷，所述多孔集料优选为多孔玄武岩时效果更佳。
[0014]作为优选，添加CO2吸收剂的方式包括：向聚氨酯混合料矿物中添加CO2吸收剂以替代部分矿粉。
[0015]进一步优选，所述CO2吸收剂为氢氧化钙微粒或氢氧化钙粉末。
[0016]作为优选，本专利技术方法优选包括采用AC级配的单组分路用聚氨酯混合料，在所述单组分路用聚氨酯混合料的制备过程中，采用氢氧化钙粉末替代矿粉，并采用负载氢氧化钙微粒的多孔集料替代集料，并在聚氨酯胶黏剂中添加消泡剂。
[0017]本专利技术首先采用氢氧化钙与CO2反应，主要包括将负载微粒径氢氧化钙的多孔集料替换部分集料和采用氢氧化钙粉末(粒径不大于2微米)替换部分矿粉材料。另外本专利技术在聚氨酯中加入合适的消泡剂，有利于提高气泡在聚氨酯内部的迁移，更易被氢氧化钙捕获。通过聚氨酯消泡剂与氢氧化钙的协同作用，消除单组份聚氨酯胶黏剂中的CO2气体并促进单组份聚氨酯胶黏剂固化成型。
[0018]作为优选，所述聚氨酯消泡剂选自有机硅消泡剂、有机氟消泡剂、非硅消泡剂、矿物油消泡剂中的一种或多种；优选的，所述聚氨酯胶黏剂中，所述聚氨酯消泡剂的添加比例为0.3～0.6％。进一步优选，所述聚氨酯消泡剂为有机硅消泡剂；优选的，所述聚氨酯消泡剂为聚二甲基硅氧烷消泡剂。
[0019]本专利技术通过添加特定比例的聚二甲基硅氧烷消泡剂较采用其它方式相比改进效果更加突出。尤其通过添加0.3％的聚二甲基硅氧烷消泡剂，能够降低聚氨酯胶黏剂表面张
力，有利于气泡迁移。
[0020]进一步优选，所述氢氧化钙粉末的粒径不大于2μm，纯度不小于98％；和/或，负载氢氧化钙微粒的多孔玄武岩的粒径为4.75～9.5mm；和/或，所述氢氧化钙粉末替代矿粉的比例为10
±
2wt％；和/或，所述负载氢氧化钙微粒的多孔玄武岩替代同规格集料的比例为3
±
1wt％。
[0021]本专利技术中，添加到聚氨酯混合料的氢氧化钙粉料粒径不宜过大，需要对氢氧化钙粉料的粒径控制，比表面积小，难以起到吸收CO2。另外，为了进一步增加聚氨酯混合料吸收CO2的能力，降低CO2引起的聚氨酯混合料膨胀变形风险，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法，其特征在于，包括在路用聚氨酯混合料的制备过程中添加CO2吸收剂和/或聚氨酯消泡剂；所述CO2吸收剂在聚氨酯混合料矿物中添加，所述CO2吸收剂选自氧化钙、氢氧化钙、氢氧化钠和氢氧化镁中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法，其特征在于，添加CO2吸收剂的方式包括：向聚氨酯混合料矿物中添加负载CO2吸收剂的多孔集料以替代部分同规格普通集料；优选的，所述多孔集料为多孔玄武岩、多孔火山石或多孔陶瓷，所述多孔集料优选为多孔玄武岩。3.根据权利要求2所述的路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法，其特征在于，添加CO2吸收剂的方式包括：向聚氨酯混合料矿物中添加CO2吸收剂以替代部分矿粉。4.根据权利要求3所述的路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法，其特征在于，所述CO2吸收剂为氢氧化钙微粒或氢氧化钙粉末。5.根据权利要求4所述的路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法，其特征在于，所述氢氧化钙粉末的粒径不大于2μm，纯度不小于98％；和/或，负载氢氧化钙微粒的多孔玄武岩的粒径为4.75～9.5mm；和/或，所述氢氧化钙粉末替代矿粉的比例为10
±
2wt％；和/或，负载氢氧化钙微粒的多孔玄武岩替代同规格集料的比例为3
±
1wt％。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的路用聚氨酯胶黏剂气泡消除方法，其特征在于，所述聚氨酯消泡剂选自有机硅消泡剂、有机氟消泡剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐剑，王杰，王鹏，曾蔚，常嵘，耿爽，黄伟，冯国利，
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：