【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧的聚氨酯混凝土及制备方法和应用
[0001]本专利技术属于土木建筑和交通运输工程领域,具体涉及一种聚氨酯混凝土的制备方法。
技术介绍
[0002]众所周知,混凝土材料是基础建设中最常见的一种材料,是应用最广泛的建筑材料之一。传统混凝土材料一般采用水泥、细骨料(砂)、粗骨料(石子)、水和外加剂等按照一定的比例制备形成的无机复合材料。但是传统混凝土是一种多孔性的脆性材料,抗压强度大,抗拉强度低,抗冲击、抗疲劳性能比较差,目前多采用不同类型的纤维对混凝土进行增韧,增加其抗拉强度,但是纤维增强混凝土会导致混凝土密度增大。水泥是传统混凝土材料的胶凝材料,在生产水泥的过程会产生大量二氧化碳,碳排放量比较大。应该加快推进绿色建材产品的认证和应用推广,加强新型胶凝材料、低碳混凝土、木竹建材等可持续建材产品的研发应用。采用聚氨酯代替水泥作为胶凝材料,不仅可以提高混凝土的抗拉强度,而且可以降低混凝土的密度,同时聚氨酯的生产过程二氧化碳排放量非常低,因此聚氨酯增韧混凝土复合材料是一种新型低碳轻质高强的混凝土。1937年,德国科学家拜耳(Bayer)教授利用异氰酸酯和多元醇化合物发生加聚反应制得聚氨酯树脂,到目前为止聚氨酯树脂已经有了74年的应用历史。在通常情况下,凡是在高分子结构主链上含有多个氨基甲酸酯基团(
‑
NHCOO)的聚合物,统称聚氨酯。
[0003]但是现有聚氨酯混凝土仍然存在使用水泥量高、拉伸强度和韧度低、耐低温冲击性和耐水性差的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高强高韧的聚氨酯混凝土,其特征在于一种高强高韧的聚氨酯混凝土按重量份数由100份多异氰酸酯、100份低聚物多元醇、10~15份扩链剂、2~3份催化剂、7~8份分子筛活化粉、6份~8份有机硅、120份~200份粉煤灰、140~160份细骨料、300份~320份粗骨料、5份~10份碳纤维粉和20份~40份壳聚糖表面接枝超支化聚合物制备而成。2.根据权利要求1所述的一种高强高韧的聚氨酯混凝土,其特征在于所述的低聚物多元醇为脂肪族端氨基聚醚;所述的脂肪族端氨基聚醚为聚醚胺D
‑
2000、聚醚胺T
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3000和聚醚胺T
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5000中的一种或几种的混合物;所述的多异氰酸酯为多亚甲基多苯基异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯。3.根据权利要求1所述的一种高强高韧的聚氨酯混凝土,其特征在于所述的粉煤灰采用一级粉煤灰,细度为300目~400目;所述的细骨料采用天然河砂,主要成分为花岗岩,最大粒径为2.5mm,最小粒径为0.16mm,采用连续级配;所述的粗骨料采用花岗岩或者玄武岩,最大粒径为4.75mm,最小粒径为5mm,采用连续级配,不含有针片状颗粒。4.根据权利要求1所述的一种高强高韧的聚氨酯混凝土,其特征在于所述的扩链剂为MOCA;所述的有机硅为乙烯基三乙氧基硅烷;所述的碳纤维粉为碳纤维丝磨细得到,粒径为2000目,所述的碳纤维丝为T300、T600、T700、T800或T1000。5.根据权利要求1所述的一种高强高韧的聚氨酯混凝土,其特征在于所述的催化剂为三亚乙基二胺;所述的分子筛活化粉采用5A级,尺寸为2μm~4μm。6.根据权利要求1所述的一种高强高韧的聚氨酯混凝土,其特征在于所述的壳聚糖表面接枝超支化聚合物的制备方法是按以下步骤完成的:一、硅烷偶联剂改性壳聚糖:
①
、将壳聚糖加入到稀硝酸中,首先超声波处理,再升温至50℃~60℃,在50℃~60℃下反应,反应结束抽滤,对抽滤得到的固体物质进行清洗,再真空干燥,得到酸处理的壳聚糖;
②
、将硅烷偶联剂加入到溶剂中,得到硅烷偶联剂溶液;步骤一
②
中所述的硅烷偶联剂溶液的质量分数为3%~5%;步骤一
②
中所述的硅烷偶联剂为KH550或KH560;
③
、将硅烷偶联剂溶液的pH值调节至3.5~5,将酸处理的壳聚糖浸入pH值为3.5~5的硅烷偶联剂溶液中,再在80℃~90℃、氮气气氛和搅拌的条件下搅拌反应4h~6h,再过滤,将得到的滤饼进行清洗,再干燥,得到硅烷偶联剂改性壳聚糖;二、壳聚糖接枝反应:将丁二酸酐和三乙醇胺加入到N,N
‑
二甲基乙酰胺中,搅拌均匀,再加入硅烷偶联剂改性的壳聚糖和甲基苯磺酸,在80~90℃下搅拌反应,然后升温至140~150℃搅拌反应,得到反应产物;对反应产物清洗、干燥,得到壳聚糖表面接枝超支化聚合物。7.根据权利要求6所述的一种高强高韧的聚氨酯混凝土的制备方法,其特征在于步骤一
①
中所述的壳聚糖的质量与稀硝酸的体积比为1g:(40mL~50mL);步骤一
①
中所述的稀硝酸的质量分数为3%~5%;步骤一
①
中将壳聚糖加入到稀硝酸中,首先超声波处理20min~30min,再升温至50℃~60℃,在50℃~60℃下反应30min~40min,反应结束抽滤,使用无水乙醇对抽滤得到的固体物...
【专利技术属性】
技术研发人员:高红帅,刘洪波,李长平,孙悦,简家硕,李泊辰,郑熙龙,
申请(专利权)人:黑龙江大学,
类型:发明
国别省市:
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