一种高耐水性聚氨酯粘结剂的制作方法

2021-02-02 16:02:25|

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本发明涉及粘结剂的制备技术领域，更具体为一种高耐水性聚氨酯粘结剂。

背景技术：

聚氨酯粘结剂，具有良好的力学性能、良好的韧性、可调节性、粘合工艺简便、极佳的耐低温性能以及优良的稳定性等特性，其应用范围越来越广阔。防滑路面一般多见于公交站台、公园慢跑步道、马路急转弯、隧道出口、高速公路出入口等需要高摩擦减速的户外道路环境。其施工顺序一般是先打好混凝土或沥青基面后，摊铺胶黏剂，然后铺洒无机颗粒骨料，固化成型。这就要求胶黏剂具备优良的粘结强度和耐候性。

根据使用的高分子材料的类型，彩色路面可简单分为：彩色沥青混凝土路面，高分子材料胶结彩色颗粒路面。彩色沥青混凝土受其原材料影响，无法长期保持鲜艳颜色及性能，且施工较为复杂，应用受限。高分子材料胶结彩色颗粒路面因其颜色丰富、且施工便捷简易，得到了广泛的应用。

高分子胶结彩色颗粒路面使用的高分子粘结剂，按照所使用的分散介质来分类，主要有溶剂型、无溶剂型、水性这三类。其中溶剂型由于voc含量很高，不符合环保的政策要求，逐渐被市场淘汰。水性的高分子材料则由于固含量不够高，所以很难形成较厚的路面层，导致无法使用在具有较高交通流量的路面上，并且固化过程受到空气中湿度的影响，也无法在潮湿的气候下正常固化，所以应用推广受到很大的限制。

无溶剂粘结剂材料由于其100％的有效含量以及交联固化反应形成的高分子固化物具有较高的强度，并且可在较为广泛的气候下的应用性能，以及很低的voc排放，绿色环保，受到市场的青睐，近年来得到了越来越多的应用。

常用的无溶剂彩色颗粒路面用粘结剂主要有：双组份无溶剂环氧树脂粘结剂，双组份无溶剂聚氨酯粘结剂，双组份聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)粘结剂。

其中，双组份聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)粘结剂虽然具有良好的耐候性以及机械强度，但是材料具有刺激性的气味(来自于丙烯酸单体以及活性稀释交联剂)，并且属于易燃易爆危险化学品，储藏运输都具有较高的要求，并且价格较为昂贵；另外，由于其固化过程为自由基聚合反应，引发剂的加入量对于配料后的适用期影响很大，现场操作过程中如果固化过于快速，则对于基材和骨料的润湿时间不够充分，易导致出现附着力缺陷。

双组份无溶剂环氧树脂粘结剂，具有良好的附着力和机械强度，但是由于其低温下的弹性保持率较差，导致路面使用时出现开裂现象，尤其是铺装在强度较低的小区沥青基材上。

双组份无溶剂聚氨酯粘结剂，除了具有良好的附着力以及机械强度以外，还具有优异的韧性和弹性，尤其是低温下的弹性保持率较好。对于各类路面基材的适应性较为广泛，具有明显的应用优势，可形成经久耐用的彩色路面。

由于多元醇聚合物来源于蓖麻油，而目前国内蓖麻油的供应主要来自于印度，供应会受到原料产地的限制。尤其在2020年由于全世界新冠疫情的影响，印度封城，导致蓖麻油原料供货不稳定，价格大幅上涨。造成了该粘结剂产品的供货以及价格都产生了很大的波动。另外，未改性的蓖麻油为多元醇制得的固化物的拉伸强度较低(＜10兆帕)。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种高耐水性聚氨酯粘结剂，解决了背景技术中所提出的问题，满足实际使用需求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高耐水性聚氨酯粘结剂，包含主剂和固化剂，所述主剂包含以下各成分原料：三官能度聚醚多元醇、大豆油聚酯多元醇(分子量1200，羟值130，官能度2.5)、1,4-双仲丁氨基苯、聚醛树脂、分散剂bykp104、沸石粉、硅微粉、氧化铁红粉，所述固化剂包含50％的多亚甲基多苯基异氰酸酯papi(nco＝32％，官能度2.7)和50％的改性mdi预聚体(nco＝23％，官能度2)。

作为本发明的一种优选实施方式，按照以下各成分的重量百分比称取原料：三官能度聚醚多元醇24％、大豆油聚酯多元醇(分子量1200，羟值130，官能度2.5)30％、1,4-双仲丁氨基苯1％、聚醛树脂4％、沸石粉10％、分散剂bykp1040.5％、硅微粉29.5％、氧化铁红粉1％。

作为本发明的一种优选实施方式，所述的三官能度聚醚多元醇为聚氧化丙烯、聚氧化乙烯或聚氧化丙烯-氧化乙烯多元醇中的一种或多种，数均分子量为1000～8000。

作为本发明的一种优选实施方式，所述的聚醛树脂为kr-a81或kr-a101中的一种。

作为本发明的一种优选实施方式，所述高耐水性聚氨酯粘结剂的制备方法包括如下步骤：

s1：制备主剂：将三官能度聚醚多元醇与大豆油聚酯多元醇(分子量1200，羟值130，官能度2.5)、聚醛树脂与沸石粉按照比例加入至配料罐内进行混合，转速为500～600rpm混合时间为30min，得到混合初液；

s2：将1,4-双仲丁氨基苯和分散剂bykp104加入至s1得到的混合初液内，继续混合，转速为转速为500～600rpm混合时间为10min，得到混合液；

s3：将硅微粉、氧化铁红粉和s2中得到的混合液放入至真空分散机内，以1000～1500rpm的转速真空分散30min，取样测试细度，细度<60μm为合格，制得主剂，包装待用；

s4：制备固化剂：将多亚甲基多苯基异氰酸酯papi与改性mdi预聚体按比例依次加入真空分散机内，以200～300rpm转速混合均匀，将混合后的固化剂装入包装桶内，并加充氮气保护后，封闭盖紧待用；

s5：将主剂和固化剂取出，按照比例混合即得无溶剂聚氨酯粘结剂。

作为本发明的一种优选实施方式，步骤s3中所使用的硅微粉为400目，氧化铁红粉为325目。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明，采用了以大豆油衍生物为主的多元醇树脂作为羟基组分，由于大豆油来源广泛丰富，属于全天然可再生资源，绿色环保，不易受到单一供应方的影响出现大幅的波动。可以有效保障供应的及时性以及成本价格的稳定性。并且采用了以聚酯为主的大豆油多元醇，相比起常见的以聚醚为主的油脂多元醇树脂，固化物的拉伸强度得到了很大的提升，虽然部分降低了断裂伸长率，但是考虑到本产品是应用在道路面层，故需要较高的拉伸强度，而不是较高的断裂伸长率；

使用聚醛树脂增韧剂，可以在增韧的同时提高产品的耐水性。另外，通过选取较低反应活性的二胺扩链剂，进一步增加了产品的撕裂强度和拉伸强度，并且可以得到较为适宜的适用期(23℃，30分钟)，这个适用期可以保证产品在刮涂后既有较长的流平期和对基材较好的润湿时间以形成良好的附着力，同时还具有较快的固化时间和早期强度。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高耐水性聚氨酯粘结剂，包含主剂和固化剂，主剂按照以下各成分的重量百分比称取原料：三官能度聚醚多元醇24％、大豆油聚酯多元醇(分子量1200，羟值130，官能度2.5)30％、1,4-双仲丁氨基苯1％、聚醛树脂4％、沸石粉10％、分散剂bykp1040.5％、硅微粉29.5％、氧化铁红粉1％。

进一步改进地，固化剂包含50％的多亚甲基多苯基异氰酸酯papi(nco＝32％，官能度2.7)和50％的改性mdi预聚体(nco＝23％，官能度2)。

进一步改进地，高耐水性聚氨酯粘结剂的制备方法包括如下步骤：

s1：制备主剂：将三官能度聚醚多元醇与大豆油聚酯多元醇(分子量1200，羟值130，官能度2.5)、聚醛树脂与沸石粉按照比例加入至配料罐内进行混合，转速为550rpm混合时间为30min，得到混合初液；

s2：将1,4-双仲丁氨基苯和分散剂bykp104加入至s1得到的混合初液内，继续混合，转速为转速为550rpm混合时间为10min，得到混合液；

s3：将硅微粉、氧化铁红粉和s2中得到的混合液放入至真空分散机内，以1200rpm的转速真空分散30min，取样测试细度，细度<60μm为合格，制得主剂，包装待用；

s4：制备固化剂：将多亚甲基多苯基异氰酸酯papi与改性mdi预聚体按比例依次加入真空分散机内，以250rpm转速混合均匀，将混合后的固化剂装入包装桶内，并加充氮气保护后，封闭盖紧待用；

s5：将主剂和固化剂取出，按照比例混合即得无溶剂聚氨酯粘结剂。

进一步改进地，步骤s3中所使用的硅微粉为400目，氧化铁红粉为325目。

使用时，将主剂与固化剂按比例配合，搅拌均匀。按照2～3kg/㎡的用量刮涂在经粗糙化处理后的路面基材上，然后撒播彩色陶瓷骨料(莫氏硬度≥6)至聚氨酯粘结剂涂层上。固化后用强力吸尘设施回收多余的骨料，再喷涂一道水性聚氨酯罩光涂层。罩光涂层固化后即可交付使用。

使用效果：采用了以大豆油衍生物为主的多元醇树脂作为羟基组分，由于大豆油来源广泛丰富，属于全天然可再生资源，绿色环保，不易受到单一供应方的影响出现大幅的波动。可以有效保障供应的及时性以及成本价格的稳定性。并且采用了以聚酯为主的大豆油多元醇，相比起常见的以聚醚为主的油脂多元醇树脂，固化物的拉伸强度得到了很大的提升；

实施例2

一种高耐水性聚氨酯粘结剂，包含主剂和固化剂，主剂按照以下各成分的重量百分比称取原料：三官能度聚醚多元醇35％、大豆油聚酯多元醇(分子量1200，羟值130，官能度2.5)20％、1,4-双仲丁氨基苯1％、聚醛树脂4％、沸石粉10％、分散剂bykp1040.5％、硅微粉29.5％、氧化铁红粉1％。

进一步改进地，固化剂包含50％的多亚甲基多苯基异氰酸酯papi(nco＝32％，官能度2.7)和50％的改性mdi预聚体(nco＝23％，官能度2)。

进一步改进地，高耐水性聚氨酯粘结剂的制备方法包括如下步骤：

s1：制备主剂：将三官能度聚醚多元醇与大豆油聚酯多元醇(分子量1200，羟值130，官能度2.5)、聚醛树脂与沸石粉按照比例加入至配料罐内进行混合，转速为600rpm混合时间为30min，得到混合初液；

s2：将1,4-双仲丁氨基苯和分散剂bykp104加入至s1得到的混合初液内，继续混合，转速为转速为600rpm混合时间为10min，得到混合液；

s3：将硅微粉、氧化铁红粉和s2中得到的混合液放入至真空分散机内，以1500rpm的转速真空分散30min，取样测试细度，细度<60μm为合格，制得主剂，包装待用；

s4：制备固化剂：将多亚甲基多苯基异氰酸酯papi与改性mdi预聚体按比例依次加入真空分散机内，以300rpm转速混合均匀，将混合后的固化剂装入包装桶内，并加充氮气保护后，封闭盖紧待用；

s5：将主剂和固化剂取出，按照比例混合即得无溶剂聚氨酯粘结剂。

进一步改进地，步骤s3中所使用的硅微粉为400目，氧化铁红粉为325目。

实施例3

一种高耐水性聚氨酯粘结剂，包含主剂和固化剂，主剂包含以下各成分原料：三官能度聚醚多元醇、大豆油聚酯多元醇(分子量1200，羟值130，官能度2.5)、聚醛树脂、分散剂bykp104、沸石粉、硅微粉、氧化铁红粉。

进一步改进地，按照以下各成分的重量百分比称取原料：三官能度聚醚多元醇15％、大豆油聚酯多元醇(分子量1200，羟值130，官能度2.5)40％、聚醛树脂4％、沸石粉10％、分散剂bykp1040.5％、硅微粉29.5％、氧化铁红粉1％。

进一步改进地，固化剂包含50％的多亚甲基多苯基异氰酸酯papi(nco＝32％，官能度2.7)和50％的改性mdi预聚体(nco＝23％，官能度2)。

进一步改进地，高耐水性聚氨酯粘结剂的制备方法包括如下步骤：

s1：制备主剂：将三官能度聚醚多元醇与大豆油聚酯多元醇(分子量1200，羟值130，官能度2.5)、聚醛树脂与沸石粉按照比例加入至配料罐内进行混合，转速为500rpm混合时间为30min，得到混合初液；

s2：将分散剂bykp104加入至s1得到的混合初液内，继续混合，转速为转速为500rpm混合时间为10min，得到混合液；

s3：将硅微粉、氧化铁红粉和s2中得到的混合液放入至真空分散机内，以1000rpm的转速真空分散30min，取样测试细度，细度<60μm为合格，制得主剂，包装待用；

s4：制备固化剂：将多亚甲基多苯基异氰酸酯papi与改性mdi预聚体按比例依次加入真空分散机内，以200rpm转速混合均匀，将混合后的固化剂装入包装桶内，并加充氮气保护后，封闭盖紧待用；

s5：将主剂和固化剂取出，按照比例混合即得无溶剂聚氨酯粘结剂。

进一步改进地，步骤s3中所使用的硅微粉为400目，氧化铁红粉为325目。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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