本申请涉及道路预防性养护技术领域，本申请提供一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青及其制备方法，抗冻融型聚氨酯冷补沥青原料按重量份包括以下组分：基质沥青100份；相容剂30‑50份；羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体30‑60份；硅酸钠10‑15份；防沉剂1‑5份；润湿剂1‑5份；所述羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体的NCO含量为6％‑8％。本申请可以减少传统冷补料溶剂挥发慢、初始强度低、抗冻融能力弱的问题。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及道路预防性养护，更具体地说，它涉及一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青及其制备方法。
技术介绍
1、随着我国经济的快速发展，国内高等级公路的建设渐趋饱和。伴随着公路里程的增长，坑槽病害处治已经成为沥青路面养护工程中的重要角色。目前坑槽病害修补技术主要以热拌沥青混合料为主，修补后路面质量高、性能较好，但是热补料施工过程中需要现场加热，用量难以计算，不适合小范围使用，因此，市场上现有的坑槽病害多用冷补料进行养护。
2、目前市面上通用的冷补料以乳化沥青基和溶剂型冷补沥青为主。乳化沥青基冷补料拌和时易破乳，混合料强度低，抗水损害性能差，目前应用较少。溶剂型冷补料虽然应用较多，但是由于掺加的溶剂量较高，造成冷补料初期强度低、水稳定性不足、溶剂挥发严重污染环境等问题。为了克服冷补料初始强度低的问题，公开号为cn 115710098 a的中国专利公布了一种长寿命快硬环保型水固化沥青路面冷补料及制备方法，利用水固化预聚体会遇水快速固化交联形成三维网状包络物，快速且提高冷补料的力学性能和路用性能。但是这种未改性的水固化聚氨酯遇水反应剧烈，生成气泡较多，不利于混合料的压实，多孔的混合料结构在冬季低温情况下抗冻融性能较差。
3、因此，针对现有冷补料溶剂挥发慢、初始强度低、抗冻融性能差的问题，如何研发一种新的抗冻融型聚氨酯冷补沥青是亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本申请提供一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青及其制备方法，可以减少传统冷补沥青溶剂挥发慢、初始强度低、抗冻融能力弱的问题。</p>2、第一方面，本申请提供一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，采用如下的技术方案：
3、一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，原料按重量份包括以下组分：基质沥青100份；相容剂30-50份；羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体30-60份；硅酸钠10-15份；防沉剂1-5份；润湿剂1-5份；所述羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体的nco含量为6％-8％。
4、通过采取上述技术方案，本申请在聚氨酯预聚体中引入羟基化环氧大豆油，一方面增强了聚氨酯预聚体与沥青之间的相容性；另外一方面通过羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体和沥青用量的控制，以及羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体中nco含量的控制，可以在常温情况下惰化了环氧基与异氰酸根之间的反应，增强了体系储存稳定性。进而在外加水与异氰酸根发生反应放热后，环氧基与异氰酸根之间的反应顺利被激活，使得聚氨酯沥青冷补液在湿气状态下能够迅速完成初固化，在各个组分的配合之下，顺利在体系中形成优异的网络结构，不仅使得抗冻融型聚氨酯冷补沥青具有良好的早期强度，而且可以增强冷补液与集料之间的粘附性、也有效改善了聚氨酯材料后续使用过程中耐水损害性能差导致的冷补沥青抗冻融性能差的问题。
5、而且在本申请中，硅酸钠无机物的引入，促使羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体与硅酸钠无机物进行有机无机杂化反应，吸收聚氨酯材料遇水以后产生的大量气泡，避免混合料在生产、应用过程中由于大量气泡的存在造成空隙率偏大，使得现场施工过程中不易压实以及压实后又出现二次鼓包的问题，同时控制冷补沥青成型后的空隙率和密实程度也能增加冷补沥青后期使用过程中的抗冻融性能。综合而看，而本申请有效解决了现有水性、溶剂型体系冷补沥青初始强度低、开放交通慢的问题，解决了现有市场上聚氨酯等反应性冷补沥青抗冻融性能差的问题。
6、进一步地，所述羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体的制备方法包括以下步骤：
7、(1)在反应釜中加入聚醚二元醇，在110-120℃下真空脱水1.5-2h，待温度下降至40-50℃时，加入异氰酸酯后缓慢升温至75-80℃，反应2-3h；
8、(2)将(1)中物料温度降低45-50℃，加入催化剂，缓慢升温至70-80℃，滴加羟基化环氧大豆油，当nco含量在6％-8％时停止反应，得到羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体。
9、进一步地，将1mol份的环氧大豆油与1-1.2mol份的长链脂肪胺在60-70℃条件下持续搅拌1-1.5h，得到羟基化环氧大豆油；长链脂肪胺为葵胺、十二胺、十四胺、十六胺和十八胺中的一种。
10、进一步地，所述步骤(1)中聚醚二元醇与异氰酸酯的摩尔比为1:2。所述步骤(2)中催化剂用量为聚醚二元醇与异氰酸酯质量之和的0.01-0.05％。所述聚醚二元醇为聚乙二醇、聚丙二醇和聚四氢呋喃醚二醇中的一种；所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)和异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)中的一种。
11、进一步地，所述沥青为70#基质沥青或90#基质沥青。所述硅酸钠模数为2.0-3.5，可溶固体含量≥95％。所述相容剂为质量比为1:1-2的重芳烃和烷烃的混合物；所述重芳烃包括d80#、d100#、d120#中的至少一种，所述烷烃包括丙烷、正丁烷、己烷中的至少一种。所述防沉剂为气相二氧化硅974、cp-10有机膨润土和凹凸棒土中的一种。
12、第二方面，本申请提供一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青的制备方法，采用如下的技术方案：
13、一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青的制备方法，包括以下步骤：
14、(1)将基质沥青加热到140-150℃，泵送入反应釜中，加入相容剂，搅拌1-2h；
15、(2)冷却，将反应釜的温度降低至50-60℃时，加入羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体、硅酸钠、防沉剂和润湿剂，搅拌3-4h后出料，真空干燥后得到抗冻融型聚氨酯冷补沥青。
16、综上所述，本申请具有以下有益效果：
17、1.本申请提供的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，相比目前市面上应用较多的水性、溶剂型体系来说，解决了其起强速度慢、强度低、耐水性差等问题；本申请采用液体聚氨酯预聚体与沥青共混改性，通过调节软硬段比例改变沥青热塑性的本质，增加混合料的强度和耐久性。
18、2.本申请提供的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，通过调节聚氨酯活性，引入羟基化环氧大豆油一方面增强了聚氨酯预聚体与沥青之间的相容性，另一方面与沥青等组分相互作用，解决了现有水性、溶剂型体系冷补沥青初始强度低、开放交通慢的问题，解决了现有市场上聚氨酯等反应性冷补沥青抗冻融性能差的问题。
19、3.本申请提供的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，通过羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体，改善了聚氨酯材料后续使用过程中耐水损害性能差导致的冷补沥青抗冻融性能差的问题；通过硅酸钠无机物的引入，促使聚氨酯有机物与硅酸钠无机物进行有机无机杂化反应，吸收聚氨酯材料遇水以后产生的大量气泡，避免混合料在生产、应用过程中由于大量气泡的存在造成空隙率偏大，使得现场施工过程中不易压实以及压实后又出现二次鼓包的问题，同时控制冷补沥青成型后的空隙率和密实程度也能增加冷补沥青后期使用过程中的抗冻融性能。
20、4.本申请提供的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，可通过调节油石比和不同的施工方式，修补不同深度的坑槽，无需开挖、切槽和现场拌合，施工简便。
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【技术保护点】
1.一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，原料按重量份包括以下组分：基质沥青100份；相容剂30-50份；羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体30-60份；硅酸钠10-15份；防沉剂1-5份；润湿剂1-5份；所述羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体的NCO含量为6％-8％。
2.根据权利要求1所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述步骤(1)中聚醚二元醇与异氰酸酯的摩尔比为1:2。
4.根据权利要求2所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述步骤(2)中催化剂用量为聚醚二元醇与异氰酸酯质量之和的0.01-0.05％。
5.根据权利要求2所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述聚醚二元醇为聚乙二醇、聚丙二醇和聚四氢呋喃醚二醇中的一种；所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)中的一种。
6.根据权利要求2所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述沥青为70#基质沥青或90#基质沥青。
7.根据权利要求1所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述硅酸钠模数为2.0-3.5，可溶固体含量≥95％。
8.根据权利要求1所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述相容剂为质量比为1:1-2的重芳烃和烷烃的混合物；所述重芳烃包括D80#、D100#、D120#中的至少一种，所述烷烃包括丙烷、正丁烷、己烷中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述防沉剂为气相二氧化硅974、CP-10有机膨润土和凹凸棒土中的一种。
10.一种如权利要求1-9任意一项所述的抗冻融型聚氨酯冷补沥青的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，原料按重量份包括以下组分：基质沥青100份；相容剂30-50份；羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体30-60份；硅酸钠10-15份；防沉剂1-5份；润湿剂1-5份；所述羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体的nco含量为6％-8％。
2.根据权利要求1所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述羟基化环氧大豆油改性聚氨酯预聚体的制备方法包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述步骤(1)中聚醚二元醇与异氰酸酯的摩尔比为1:2。
4.根据权利要求2所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述步骤(2)中催化剂用量为聚醚二元醇与异氰酸酯质量之和的0.01-0.05％。
5.根据权利要求2所述的一种抗冻融型聚氨酯冷补沥青，其特征在于，所述聚醚二元醇为聚乙二醇、聚丙二醇和聚四氢呋喃醚二醇中的一种；所...
【专利技术属性】
技术研发人员：金明东，曾强强，臧冬冬，刘杰，徐德根，孙晋伟，季振宇，
申请(专利权)人：江苏创为交通科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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