一种湿固化自交联的水泥混凝土路面填缝胶制造技术

本发明专利技术涉及到一种湿固化自交联的水泥混凝土路面填缝材料，用硅羟基替代异氰酸酯基交联固化，该填缝胶是单组份的，使用时只需挤出，该填缝胶中的组分就会与空气中的水反应，交联固化；所述填缝胶是由聚醚多元醇、异氰酸酯、端羟基有机硅、甲氧基封端的超支化聚合物、催化剂、交联剂和颜料等合成的新型聚氨酯预聚体；本发明专利技术在克服传统填缝胶施工作业时怕水和致癌交联剂MOCA的使用问题的同时，仍然保持了很好的粘结性、抗嵌入性和耐老化性等特性,是一种保质期长，比较环保，可以很好解决因为天气等不确定因素影响水泥路面填缝作业进度的新型聚氨酯填缝胶。

【技术实现步骤摘要】
一种湿固化自交联的水泥混凝土路面填缝胶本专利技术涉及水泥路面填缝材料领域，特别涉及一种含有超支化聚胺-酯的有机硅改性聚氨酯填缝胶，以及所述有机硅改性聚氨酯填缝胶的制备方法。
技术介绍
目前我国最常用的水泥路面填缝胶是以聚氨酯填缝胶为主，它以其优异的水密、气密性、高弹性、粘结性以及耐久、耐候性等，能长期经受拉伸、压缩及振动，粘结力强，能经受接缝处热胀冷缩反复拉伸、压缩而不被破坏以及施工方法方便等优点，被广泛应用于水泥混凝土路面，使水泥混凝土路面的质量得到提高，同时路面使用寿命得到有效的延长。聚氨酯填缝胶是由异氰酸酯和聚醚多元醇聚合而成，通常有单组份和双组份两种。聚氨酯填缝材料分子结构中含有-NCO和-OH等强极性基团，反应固化后能形成强韧的弹性粘结层。聚氨酯填缝胶同时具有耐油、耐磨、耐振动、耐疲劳、耐高低温等特点。现有的有机硅改性聚氨酯填缝胶通过向分子中引进有机硅链段的方法，硅氧键的引入解决了传统的聚氨酯填缝材料耐候性差，在长期的阳光照射下，容易粉化变黄，使用寿命缩短等缺点。但是，无论是传统的聚氨酯填缝胶还是有机硅改性后的聚氨酯填缝胶都是靠-NCO交联，而-NCO极容易与活泼氢反应，在有水存在时，这种端异氰酸酯聚氨酯预聚体会固化释放出二氧化碳气体，使胶层起泡，这严重影响了聚氨酯填缝材料的使用寿命，尤其是影响其在雨雾天气情况下的施工。此外，端异氰酸酯聚氨酯填缝胶使用次甲基双邻氯苯胺（MOCA）作为交联剂，该物质被确认是对人体有致癌作用的。目前，国际上一些发达国家一方面致力于研究一种新型的交联剂，试图取代MOCA；另一方面也致力于研究一种不怕水的聚氨酯填缝胶。因而有必要研发一种新型的取代传统的端异氰酸酯交联固化的填缝材料，同时又不需要MOCA作为交联剂。超支化聚合物空间结构呈现球形，有着比较规整的结构，末端含有大量的活性基团，其高度支化的结构赋予了超支化聚合物高反应活性，低粘度等特点，因此可以通过对超支化聚合物的末端官能团改性从而得到不同反应需求的改性超支化聚合物。目前超支化聚合物已在涂料、粘合剂、生物材料、药物运载等领域都体现出巨大的应用价值。
技术实现思路
为了解决传统端异氰酸酯聚氨酯预聚体怕水的问题，本专利技术提供了一种湿固化自交联，且具有良好的耐高低温、粘结性、耐老化等特点，并有良好的抗嵌入性和高弹性的水泥混凝土路面填缝材料。本专利技术还提供了所述的含有超支化的有机硅改性聚氨酯填缝胶的制备方法。所述的水泥混凝土路面用填缝材料，其聚氨酯预聚体的制备工艺如下：将聚醚多元醇加入到干燥清洁的反应容器中。在-0.092MP左右的真空度下，打开循环冷凝水，开搅拌，控制温度在90℃左右，脱水直至冷凝器上基本无水出来时，降温至50℃。在氮气保护下，向上述体系中缓慢滴加MDI，严格控制反应温度在50℃左右防止爆聚反应的发生，在30min内滴加完毕，然后缓慢升温至85℃（±2℃），常压聚合反应2h。然后向体系中滴加分子量为1000的端羟基聚二甲基硅氧烷，反应3h后，关闭氮气进气阀，开启真空系统，维持温度在85℃（±2℃）和真空度-0.092MP左右的条件下，减压脱水2-3h，然后关闭真空系统，开启氮气进气阀，使体系恢复常压。降温至70℃。现有的工业上生产聚氨酯填缝胶一般采用的是预聚体法，用异氰酸酯和聚醚多元醇反应得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，但-NCO极易与活泼氢反应，这样会造成胶层起泡，缩短填缝胶的使用寿命，这就造成了在雨雾天气施工的困难性。本专利技术旨在用Si-OH封端的聚氨酯预聚体，在甲氧基做交联剂的条件下，加入催化剂，这样在有水存在时就能与水反应，交联固化，彻底解决其怕水的问题。首先通过调节聚醚多元醇和MDI的用量合成异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，再通过测定体系中-NCO的含量和加入的端羟基聚二甲基硅氧烷的用量合成硅羟基封端的聚氨酯预聚体，这种聚氨酯预聚体是通过末端的Si-OH与交联剂和催化剂的共同作用下发生交联固化。利用超支化聚合物的一些性能，如溶解性好，粘度低，且末端带有大量的活性基团可以用来改性得到我们想要的基团。合成过程简单，不需要分离提纯，生产成本低，因此本专利技术想合成一种末端含有大量甲氧基的超支化聚合物作为本产品的交联剂。超支化聚合物的制备：（1）将二乙醇胺和甲醇加入到带有磁力搅拌器的三口烧瓶中，烧瓶口分别连有100℃温度计和滴液漏斗，向三口烧瓶当中通入氮气，打开磁力搅拌器，使得二乙醇胺和甲醇充分混溶。而后将丙烯酸甲酯加到滴液漏斗中，缓慢的滴加到烧瓶当中，待滴加完毕后，水浴加热升温至40℃，保温反应6h，而后将反应得到的产物转移到旋转蒸发仪当中，减压蒸馏除去甲醇，得到AB2型单体，反应方程式如下：（2）在上述体系中加入三羟甲基丙烷作为核分子，对甲苯磺酸作为催化剂，通入氮气，在氮气保护的氛围下搅拌至固体都完全溶解，而后升温至85℃，保温反应24h，反应方程式如下：通过采用醋酸吡啶回流法测定了所合成的超支化聚合物的羟值为396-566mgKOH/g。从羟值的测定来看，所合成的超支化聚合物末端含有大量的羟基。向上述反应体系中加3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷，保持温度在85℃左右，保温反应6h，减压蒸馏就制备出了末端含有大量甲氧基的超支化聚合物，反应结束后结构式如下通过采用醋酸吡啶回流法测定了所合成的超支化聚合物的羟值为9-31mgKOH/g。从羟值的测定来看，所合成的超支化聚合物末端大量的羟基已经消失，说明我们的改性比较成功。本专利技术的水泥混凝土路面填缝材料的性能测试将得到的产品挤出，在空气中充分交联固化后，进行性能测试，其表干时间在7h，针入度为3.8mm，弹性恢复率78%,拉伸强度为0.66MPa，粘结强度为0.48MPa，断裂伸长率为432%，高温80℃*168h不流淌，低温-40℃*168h不断裂。水泥路面因四季交替变化，温差较大，水泥板块会产生热压冷拉的现象，因此在-30℃和20℃对该填缝胶进行热压冷拉实验，实验证明该填缝材料不仅可以在100%下进行，并且在多次循环后位移仍能达到50%的要求，且粘结强度能达到0.33MPa，均达到了国标要求。本专利技术的有益效果是：本专利技术的这种含有超支化的有机硅改性聚氨酯填缝材料在克服传统填缝胶怕水的前提下，能直接跟水反应，湿固化自交联，且该产品是单组分产品，使用时直接挤出至水泥缝隙中即可，使用简单方便，且对环境无危害，安全环保。在此基础上该填缝材料仍保持了很好的耐高低温性，抗嵌入性和粘结性等特性，是一种使用寿命长，成本低的新型填缝材料，具有很好的市场前景。实施方式以下是对本专利技术具体实施方法更为详尽的陈述，目的在于阐述本专利技术的构思以及特点，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。以下对本专利技术的水泥路面填缝材料进行更详细的描述，其目的在于说明本专利技术的构思及特点，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。实施例一（1）准确称量16g（0.15mol）二乙醇胺、13g（0.15mol）丙烯酸甲酯和75ml甲醇，首先将二乙醇胺和甲醇加入到带有磁力搅拌器的三口烧瓶中，烧瓶口分别连有100℃温度计和滴液漏斗，向三口烧瓶当中通入氮气，打开磁力搅拌器，使得二乙醇胺和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿固化自交联的水泥混凝土路面填缝材料，其特征是单组份，该产品由聚醚多元醇和异氰酸酯聚合得到聚氨酯预聚体，再和端羟基聚二甲基硅氧烷反应得到硅羟基封端的聚氨酯预聚体，然后与末端含有大量甲氧基的超支化聚合物在有水存在的条件下交联固化，所述超支化聚合物的末端是甲氧基；异氰酸酯基和聚醚多元醇的羟基数目比为2.2:1；端羟基聚二甲基硅氧烷末端羟基与初步聚合结束后的异氰酸酯基数目比为1.8:1；端硅羟基聚氨酯预聚体与甲氧基封端的超支化聚合物的重量比为20:1。

【技术特征摘要】
1.一种湿固化自交联的水泥混凝土路面填缝材料，其特征是单组份，该产品由聚醚多元醇和异氰酸酯聚合得到聚氨酯预聚体，再和端羟基聚二甲基硅氧烷反应得到硅羟基封端的聚氨酯预聚体，然后与末端含有大量甲氧基的超支化聚合物在有水存在的条件下交联固化，所述超支化聚合物的末端是甲氧基；异氰酸酯基和聚醚多元醇的羟基数目比为2.2:1；端羟基聚二甲基硅氧烷末端羟基与初步聚合结束后的异氰酸酯基数目比为1.8:1；端硅羟基聚氨酯预聚体与甲氧基封端的超支化聚合物的重量比为20:1。2.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面填缝材料，其特征在于端硅羟基聚氨酯预聚体、交联剂和填料的重量比为20:1:7,填料为滑石粉、轻质碳酸钙、气相二氧化硅、颜料、增塑剂、催化剂中的一种以上。3.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面填缝材料，其特征在于交联剂为所合成的甲氧基封端的超支化聚合物。4.根据权利要求1所述的水泥混凝土路面填缝材料，其特征在于聚醚多元醇的羟值为54-58mgKOH/g。5.根据权利要求1所述的水泥混凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：寿崇琦，张宇，王德卫，贾海燕，王傅巍，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37