【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于道路工程材料制备，具体涉及一种常温下自愈合的高性能聚氨酯改性沥青的制备方法。
技术介绍
1、沥青路面在长期服役过程中,会在外界环境变化和交通荷载等因素的影响下产生裂缝，严重影响沥青路面的使用寿命及行车安全。疲劳开裂和车辙是沥青路面典型病害，也是沥青路面面层松散、坑洞以及基层损坏的主要诱因。
2、近年来,国内外针对路面开裂采用掺入微胶囊、纤维加筋、改性沥青、引入长寿命路面结构和通过加入金属纤维等材料以电磁感应、微波加热方式等被动型愈合方法来增强沥青路面抗裂性,但这些方法仅能抑制或延缓沥青路面裂缝的产生且存在着耐久性较差、修复后的路面结构不稳定、修复成本较高、施工要求较高、不适用于高流量和高速公路等缺点。相较于这些被动型愈合方法，添加本征型自愈合材料可仅依靠自身结构进行自我修复，具有自愈速度快、效率高、过程可重复等特点。
3、聚氨酯(pu)中同时存在由低聚物多元醇构成的软段和由异氰酸酯构成的硬段，用于沥青改性中可灵活调控材料的高低温性能平衡，从而实现沥青路面的本征型自愈合。pu原位聚合过程中的分子结构设计灵活，且在聚合过程中可以引入可逆结构的变化实现本征型自愈合，在自愈合改性沥青的研究领域扮演着重要的角色。氢键是一种弱动态可逆非共价键，其键能仅为碳碳共价键的十分之一(400kj/mol),在室温下容易断裂和重组，因此，含有氢键的聚合物具有室温自愈特性。聚氨酯中的氢键主要是由氨基甲酸酯基团或尿素基团中质子给体(n-h)和质子受体(c＝o)的自组装形成的。多重氢键构建强大作用力，为聚合物网络提供丰富
4、如专利技术专利cn116426138a公开了一种含动态共价键结构的聚氨酯改性沥青材料及其制备方法，通过引入动态共价键，在沥青中构建了动态可逆交联网络结构，使其具有优良的结构重排和构象调整能力，从而提升聚氨酯改性沥青抗疲劳性能。专利技术专利cn116285397a提供了一种基于da热可逆动态共价键聚氨酯改性沥青及其制备方法，利用da键的热可逆性，充分利用其组成与交联度的可调整性，在高温下分解成较小的低聚物分子链，更易于运动，在高速剪切作用下与基质沥青的相互作用增强，增加与基质沥青的相容性，在基质沥青降至一定温度后，da发生正反应，这些低聚物又在基质沥青中重构形成具有一定网络结构的大分子聚氨酯改性沥青。
5、此外，以上专利涉及的聚氨酯改性沥青拌合温度均为130～150左右，温度较高、耗能大，且仅关注通过可逆动态键的断裂和重组来实现自愈合，而未深入研究可逆动态非共价键(如氢键)的愈合机制。另外，相关专利和文献也未涉及多重氢键聚氨酯改性沥青的自愈合性能。因此，设计一种能够在常温下实现自愈合的聚氨酯改性沥青材料对于提升道路安全、节约能源具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种常温下自愈合的高性能聚氨酯改性沥青及其制备方法，利用聚氨酯原位聚合过程中更为灵活的分子结构设计，调控材料的机械性能，同时在聚合过程中引入可逆结构的变化实现本征型自愈合，利用异氟尔酮二异氰酸酯和异氟尔酮二胺独特的不对称脂肪族环结构，构建了松散的硬段结构，激发了聚氨酯高效的自修复能力。不对称脂肪环结构形成的硬段高度无序，阻碍了晶体的形成。在温度激发下，结构可适度松弛，扩大分子链的迁移率。另一方面，异氟尔酮二异氰酸酯和异氟尔酮二胺形成的大量重复单元构建了连续的氢键阵列，形成稳定的超分子相互作用。此外，具有较强有序性的软段聚四氢呋喃醚二醇/非结晶性的聚丙烯二醇不仅增加了分子链之间的结合能，还为氢键提供了载体。得益于这些结构的有机结合，所制备的多重氢键聚氨酯具有优异的机械强度和良好的自愈效率。再将这种具有多重氢键的自愈合聚氨酯作为改性剂加入到基质沥青里，在提升沥青抗车辙及形变回复能力的同时，赋予其优异的自修复能力与良好的可再生性能，实现多重氢键聚氨酯改性沥青损伤裂纹高效主动愈合与高质循环再生利用。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下方案：一种常温下自愈合的高性能聚氨酯改性沥青及其制备方法，所述改性沥青包括基质沥青、多重氢键聚氨酯，所述制备方法包括如下步骤：
3、(1)先将多元醇脱水，再于氮气氛围下与异氟尔酮二异氰酸酯/六亚甲基二异氰酸酯聚合，得到预聚体；
4、(2)将所述预聚体与异氟尔酮二胺聚合，在真空低温环境下构建超分子多重氢键聚氨酯；
5、(3)将多重氢键聚氨酯经切碎、高速多功能粉碎机粉碎，获得米粒般大小的多重氢键聚氨酯材料后，再与基质沥青进行混合，得到反应混合物；
6、(4)对所述反应混合物进行加热固化，即可得到所述一种常温下自愈合的高性能聚氨酯改性沥青材料。
7、进一步，所述基质沥青与多重氢键聚氨酯的质量比为100:1～50。这样，由于多重氢键聚氨酯密度与基质沥青有一定差异，掺入量过多容易造成其在基质沥青中分散不均，制备难度增加；掺入量过少则无法有效改善沥青的高、低温性能和自愈合性能。
8、优选地，步骤(1)中，所述多元醇为聚四亚甲基醚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、端羟基丁二烯、端羟基丁二烯丙烯腈或聚己内酯中的一种。
9、优选地，步骤(1)中，于真空条件下，将多元醇加热至100～120脱水4～8h，再冷却至60以下加入异氟尔酮二异氰酸酯/六亚甲基二异氰酸酯，充分搅拌后升温至80下反应4小时，得到预聚体。
10、优选地，步骤(1)中，所述两种二异氰酸酯中的异氰酸根与所述多元醇中的羟基的摩尔比为1：0.5～1。
11、优选地，步骤(2)中，所述异氟尔酮二胺中的二胺根与所述多元醇中的羟基的摩尔比为1：0.1～0.5。
12、优选地，步骤(2)中，所述多重氢键聚氨酯与所述沥青的质量比为3:7～7:3。
13、优选地，步骤(3)中，所述加热固化的温度为80～100，加热固化的时间为6～48h。
14、优选地，所述基质沥青为70#或90#基质沥青。
15、基于相同的技术构思，本专利技术的再一方案是提供一种由上述制备方法得到的一种常温下自愈合的高性能聚氨酯改性沥青的制备方法，包括以下步骤：
16、(1)将基质沥青加热至70～100℃进行软化；
17、(2)取固化完全的多重氢键聚氨酯若干，经切碎、高速多功能粉碎机获得米粒般大小的多重氢键聚氨酯材料备用；
18、(3)将步骤(2)制备的多重氢键聚氨酯加入到基质沥青中得到混合物，加热至80～120℃后，开启恒温低速搅拌，然后在相同温度下将所述混合物进行高速剪切，即得到所述一种常温下自愈合的高性能聚氨酯改性沥青材料。其中，多重氢键聚氨酯与沥青的热拌温度明显低于传统改性沥青的热拌温度，降低了生产过程中的能耗。
19、进一步，步骤(3)中所述搅拌的速度为500本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种常温下自愈合的高性能聚氨酯改性沥青的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述多元醇为聚四亚甲基醚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、端羟基丁二烯或端羟基丁二烯-丙烯腈中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，于真空条件下，将多元醇加热至100～120℃脱水4～8h，再冷却至60℃以下加入异氟尔酮二异氰酸酯/六亚甲基二异氰酸酯，充分搅拌后升温至80℃下反应4小时，得到预聚体。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述两种二异氰酸酯中的异氰酸根与所述多元醇中的羟基的摩尔比为1：0.5～1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述异氟尔酮二胺中的二胺根与所述多元醇中的羟基的摩尔比为1：0.1～0.5。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述多重氢键聚氨酯与所述基质沥青的质量比为3:7～7:3。
7.根据权利要求1所述一种常温下自愈合的高性
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述熔融混合的温度为80～120℃，混合的时间为0.5～3h。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述加热固化的温度为80～100℃，加热固化的时间为6～48h。
10.权利要求1～9任一项所述制备方法得到的一种常温下自愈合的高性能聚氨酯改性沥青材料。
...【技术特征摘要】
1.一种常温下自愈合的高性能聚氨酯改性沥青的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述多元醇为聚四亚甲基醚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇、端羟基丁二烯或端羟基丁二烯-丙烯腈中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，于真空条件下，将多元醇加热至100～120℃脱水4～8h，再冷却至60℃以下加入异氟尔酮二异氰酸酯/六亚甲基二异氰酸酯，充分搅拌后升温至80℃下反应4小时，得到预聚体。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述两种二异氰酸酯中的异氰酸根与所述多元醇中的羟基的摩尔比为1：0.5～1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏天，周诗韵，吴硕，刘书赤，王乃可，张琬婷，李又兵，杨屹，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。