一种免粘接聚氨酯衬模的制备方法与流程

本发明涉及装配式建筑技术领域，具体的涉及一种免粘接聚氨酯衬模的制备方法。

背景技术：

我国装配式建筑行业近年来在政策的推动和建筑技术持续升级的背景下，呈现井喷式发展状态。采用聚氨酯衬模制备装配式建筑混凝土模块技术，是装配式建筑领域的一项重要技术革新，可快速制备长达10m以上的大型混凝土模块，极大提高了混凝土模块的制备效率和批次间质量稳定性、而且模块表面平整美观，还可方便地增加各种表面图案修饰；另外，该技术的推广使用，可显著缩短建筑物的建造工期、节省大量人工及费用、也降低了施工的安全风险；还有，采用聚氨酯衬模后，易生锈的钢模台锈蚀问题也得到解决，钢模台的使用寿命成倍增长，也省下了大量锈蚀钢模台的打磨时间和人工成本。

当前采用粘接工艺制备的聚氨酯衬模，在制备混凝土模块过程中容易出现“拉扯变形”和“鼓包”的问题。当预制混凝土模块起吊时，聚氨酯衬模与混凝土表面间紧密接触形成的负压，对聚氨酯衬模产生了很大的拉扯力。如聚氨酯衬模与钢模台表面间的粘接强度不够或聚氨酯衬模本体的强度不足，就会被拉扯脱离钢模台表面，严重时会产生永久变形而导致报废。多次打磨后的钢模台表面凸凹不平，也是导致聚氨酯衬模粘接效果不佳的重要影响因素。当钢模台和聚氨酯衬模之间存在缝隙后，在混凝土预制件模块高温蒸养过程中，缝隙中的空气受热膨胀鼓起，即聚氨酯衬模出现的“鼓包”现象，使得制备的混凝土预制件模块表面出现明显得凹坑，产生严重的外观质量问题。

如何在现有钢模台凸凹不平的现状下，提高聚氨酯衬模与钢平台表面的粘接强度，以及自身的抗拉强度，是聚氨酯衬模技术在装配式建筑领域应用亟待解决的问题。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

本发明提供一种免粘接聚氨酯衬模的制备方法，主要针对现有应用粘接工艺粘接在钢模台表面的聚氨酯衬模，与经常除锈打磨，表面凸凹不平的钢模台表面间粘接不良，且本体强度低，在制备水泥预制件过程中经常出现的“脱粘”、“鼓包”、“撕裂”和“变形”等问题。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：

一种免粘接聚氨酯衬模的制备方法，按下列步骤进行：

(1)聚氨酯衬模原料a、b组分的制备

将聚酯多元醇、聚醚多元醇、扩连剂、消泡剂、催化剂和干燥剂，按照下列中质量份数准确称量后，再经搅拌混合均匀，即得到a组分；

以聚酯多元醇和聚醚多元醇两者质量之和为100份计，a组分中各组分的质量份数为：

将含-nco基团的化合物与聚醚多元醇按照下列质量比准确称量后，置入容器内，在80～100℃下搅拌反应2-6h，经-nco值测试合格后，即得到下列b组分；

b组分中各组分的质量份数为：

含-nco化合物50～60份

聚醚多元醇40～50份；

a、b组分制备好后，分别用20l的可密封、不透水气的塑料桶中密封保存，等待使用；使用时a组分与b组分[-oh]和[-nco]反应基团的摩尔比控制在1:0.90～1.10的范围内。

(2)专用清洗剂的配置

将工业乙醇、水和硅烷偶联剂，按下列份数准确称量、均匀混合后，即得到专用清洗剂；

以工业乙醇的质量分数为100份计，专用清洗剂中各组分的质量份数为：

工业乙醇100份

水25～50份

硅烷偶联剂0.1～2份；

(3)用水平仪、千斤顶和垫片，将钢模台表面调节水平，使得各处水平高度差不超过1.0mm，确保制备的聚氨酯衬模厚薄均匀；

(4)将环保型除锈剂洒在钢模台上，使之完全浸泡钢模台表面的铁锈，待铁锈全部溶解后，用抹布将钢模台擦拭干净，然后再用浸有专用清洗剂的抹布，再将钢模台表面全部擦拭2～3遍；

(5)在钢模台四周边缘贴上一定高度和宽度的限流框边，确保各限流边与钢模台粘接密实，在倒物料时不出现渗料的现象；

(6)将a组分与b组分按重量比准确称量后，快速搅拌混合均匀，迅速速倒在钢模台表面，然后用专用摊平工具迅速将物料摊平，使物料充满钢模台表面，且各处高度一致；

(7)物料表面脱粘后，在物料表面覆盖上一层薄膜或帆布等物，避免物料表面与空气直接接触，并且可遮挡灰尘粘附在衬模表面；

(8)物料在钢模台表面熟化3～5天后，即可做为聚氨酯衬模正常使用。

优化的，上述步骤(1)中聚酯多元醇为：官能度为2.0～2.3，分子量为400～500的苯酐聚酯多元醇；

优化的，上述步骤(1)a组分中聚醚多元醇为：官能度为2，分子量为1000或2000的聚四氢呋喃多元醇；官能度为2，分子量为1000或2000的聚氧化丙烯多元醇；官能度为3，分子量为3000-6000的聚氧化丙烯多元醇；以及上述的一种或多种。

所述聚酯多元醇和聚醚多元醇要求水含量低于0.05％；

扩连剂为：含有2个羟基或氨基的小分子化合物，如1.3-丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、3,3'-二氯-4,4'二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺等的一种或几种。进一步地，扩连剂优选为一缩二乙二醇、1,4-丁二醇和3,3'-二氯-4,4'二氨基二苯甲烷的一种或几种；

消泡剂为：用于聚氨酯弹性体的有机硅类硅烷偶联剂；

干燥剂为：固体粉末状且颗粒目数大于100的氧化钙(cao)、氧化镁(mgo)或分子筛粉末、目数为200目的氧化钙或分子筛或二者的一定比例的混合物；

催化剂为：t12(二月硅酸二丁基锡)、辛酸亚锡的一种或多种，要求催化剂的添加量具有较好的催化凝胶反应的效果，以及适宜的工艺操作期，优选t12催化剂；催化剂的用量控制在0.001～0.1％范围之内，确保物料在使用温度下，在10～15分钟内凝胶。

优化的，上述步骤(1)b组分中，含-nco化合物可为：甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)；优选甲苯二异氰酸酯；

优化的，上述步骤(1)b组分中，聚醚多元醇可为：官能度为2，分子量为1000或2000的聚氧化丙烯多元醇、官能度为2，分子量为1000或2000的聚四氢呋喃多元醇；以及上述的一种或多种。

优化的，上述步骤(1)中的a、b组分中-nco与-oh反应摩尔比控制在1:0.90～1.10，优选摩尔比为1:0.98～1.03。

优化的，上述步骤(2)中，硅烷偶联剂为：含有羟基或胺基的硅烷偶联剂、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(kh560)、γ-(甲基丙烯酰氯)丙基三甲氧基硅烷(kh570)、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(kh792)，优选含有氨基的kh792偶联剂。

优化的，上述步骤(4)中，先将钢模台表面残留的除锈剂用抹布清除干净，再用浸有专用清洗剂的抹布台将钢模台表面全部擦拭2～3遍。

优化的，上述步骤(6)中，a与b组分的质量误差控制在0.5％以内，a与b组分的快速搅拌混合时间控制在50～100s以内，确保物料搅拌均匀；搅拌结束后，立刻将物料倒在到钢模台表面，倒料时间控制在50～100s以内；然后使用摊平工具将物料迅速摊平，使之完全充满钢模台表面，同时各处的高度一致，摊平操作时间控制在150～300s以内。

优化的，上述步骤(7)中，物料表面脱粘后，在物料表面覆盖上一层薄膜或帆布等物，避免物料表面与空气直接接触，吸收空气中的水分，产生发泡反应影响表面光滑平整形；覆盖物还可遮挡灰尘粘附在衬模表面。

优化的，上述步骤(8)中，物料在钢模台表面熟化3～5天后，即可做为聚氨酯衬模正常使用。

3.有益效果

(1)本发明通过提高聚氨酯衬模原料中与钢模台表面极性相似的酯基、氨酯基和脲基等极性基团的含量、调节分子交联结构和反应完全程度，大幅度提高了制备的聚氨酯衬模的本体强度，以及与钢模台表面之间的粘接强度；

(2)本发明通过降低聚氨酯原料的粘度，增加酯基极性基团的含量，使物料能够在钢模台表面实现快速流平和浸润，杜绝两者界面间存在空气的可能；

(3)本发明通过对钢模台表面进行化学除锈和清洗，快速去除钢模台表面影响粘接性能的铁锈，增加钢模台表面的粗糙度，同时在钢模台表面底涂一层硅烷偶联剂，增强钢模台和聚氨酯衬模之间的界面相互作用力，从而进一步提高了聚氨酯衬模在钢模台表面的粘接强度，而且也可延缓钢模台表面的再次生锈速度；

(4)本发明通过提高催化剂的用量，改进原料流动性、使用自制摊平工具，确保在5～10分钟内高效完成“搅拌、倒料、摊平”等工序，物料在10～15分钟内凝胶，从而显著减弱了环境空气中的水分对物料性能的影响，提高了聚氨酯衬模的各项性能。

本发明的技术克服了当前聚氨酯衬模技术在装配式建筑领域推广应用的难题，该技术将促进聚氨酯衬模技术在装配式建筑领域的推广应用，极大提高建筑行业生产效率，降低生产成本，减少安全风险，具有非常重要的意义。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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。

实施例一

一种制备免粘接聚氨酯衬模的方法，按下列步骤进行：

(1)聚氨酯衬模原料a、b组分的制备

将聚酯多元醇、聚醚多元醇、扩连剂、消泡剂、催化剂和干燥剂，按照下列中质量份数准确称量后，再经搅拌混合均匀，即得到a组分；

以聚酯多元醇和聚醚多元醇两者质量之和为100份计，a组分中各组分的质量份数为：

将含-nco基团的化合物与聚醚多元醇按照下列质量比准确称量后，置入容器内，在80～100℃下搅拌反应2-6h，经-nco值测试合格后，即得到下列b组分；

b组分中各组分的质量份数为：

含-nco化合物50份

聚醚多元醇30份；

所述的a、b组分制备好后，分别用20l的可密封、不透水气的塑料桶中密封保存，等待使用；使用时a组分与b组分[-oh]和[-nco]反应基团的摩尔比0.99。

(2)专用清洗剂的配置

将工业乙醇、水和硅烷偶联剂，按下列份数准确称量、均匀混合后，即得到专用清洗剂；

以工业乙醇的质量份数为100份计，专用清洗剂中各组分的质量份数为：

工业乙醇100份

水50份

硅烷偶联剂2份；

(3)用水平仪、千斤顶和垫片，将钢模台表面调节水平，使得各处水平高度差不超过1.0mm，确保制备的聚氨酯衬模厚薄均匀；

(4)将环保型除锈剂喷洒在钢模台上，使之完全浸泡钢模台表面的铁锈，待铁锈全部溶解后，用抹布将钢模台擦拭干净，然后再用浸有专用清洗剂的抹布，再将钢模台表面全部擦拭2～3遍；

(5)在钢模台四周边缘贴上一定高度和宽度的限流框边，确保各限流边与钢模台粘接密实，在倒物料时不出现渗料的现象；

(6)将a组分与b组分按重量比准确称量后，快速搅拌混合均匀，迅速速倒在钢模台表面，然后用摊平工具迅速将物料摊平，使物料充满钢模台表面，且各处高度一致；

(7)物料表面脱粘后，在物料表面覆盖上一层薄膜或帆布等物，避免物料表面与空气直接接触，并且可遮挡灰尘粘附在衬模表面；

(8)物料在钢模台表面熟化3～5天后，即可做为聚氨酯衬模正常使用。

上述步骤(1)中聚酯多元醇为：官能度为2.0～2.3，分子量为400～500的苯酐聚酯多元醇；

聚醚多元醇可为：官能度为2，分子量为1000或2000的聚四氢呋喃多元醇；官能度为2，分子量为1000或2000的聚氧化丙烯多元醇；官能度为3，分子量为3000-6000的聚氧化丙烯多元醇；聚醚多元醇可为上述的一种或多种。

上述所述的聚酯多元醇和聚醚多元醇要求水含量低于0.05％；

上述步骤(1)中扩连剂为：含有2个羟基或氨基的小分子化合物，如1.3-丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、3,3'-二氯-4,4'二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺等的一种或几种。进一步地，扩连剂优选为一缩二乙二醇、1,4-丁二醇和3,3'-二氯-4,4'二氨基二苯甲烷的一种或几种；

上述步骤(1)中消泡剂为：用于聚氨酯弹性体的有机硅类硅烷偶联剂；

上述步骤(1)中干燥剂为：固体粉末状且颗粒目数大于100的氧化钙(cao)、氧化镁(mgo)或分子筛粉末，进一步地，干燥剂优选为目数为200目以上的氧化钙或分子筛，或二者一定比例的混合物；

上述步骤(1)中催化剂为：二月硅酸二丁基锡(t12)、辛酸亚锡的一种或多种，要求催化剂的添加量具有较好的催化凝胶反应的效果，以及适宜的工艺操作期，优选t12催化剂；催化剂的用量控制在0.001～0.1％范围之内。

上述步骤(1)b组分中，含-nco化合物可为：甲苯二异氰酸酯(tdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)，优选甲苯二异氰酸酯；

上述步骤(1)b组分中聚醚多元醇可为：官能度为2，分子量为1000或2000的聚氧化丙烯多元醇；官能度为2，分子量为1000或2000的聚四氢呋喃多元醇，或二者按一定比例的混合物。

上述步骤(2)中，硅烷偶联剂为：含有羟基或胺基的硅烷偶联剂、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(kh560)、γ-(甲基丙烯酰氯)丙基三甲氧基硅烷(kh570)、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(kh792)，优选含有氨基的kh792偶联剂。

上述步骤(4)中，先将钢模台表面残留的除锈剂用抹布清除干净，再用浸有专用清洗剂的抹布台将钢模台表面全部擦拭2～3遍，确保将影响粘接的杂物清理干净。

上述步骤(6)中，a与b组分的质量误差控制在0.5％以内，a与b组分的快速搅拌混合时间控制在50～100s以内，确保物料搅拌均匀；搅拌结束后，立刻将物料倒在到钢模台表面，倒料时间控制在50～100s以内；然后使用摊平工具(例如市面上常见的摊平板)将物料迅速摊平，使之完全充满钢模台表面，同时各处的高度一致，摊平操作时间控制在150～300s以内。

(7)物料表面脱粘后，在物料表面覆盖上一层薄膜或帆布等物，避免物料表面与空气直接接触，并且可遮挡灰尘粘附在衬模表面；

(8)物料在钢模台表面熟化3～5天后，即可做为聚氨酯衬模正常使用。

上述步骤(7)中，物料表面脱粘后，在物料表面覆盖上一层薄膜或帆布等物，避免物料表面与空气直接接触，吸收空气中的水分，产生发泡反应影响表面光滑平整形；覆盖物还可遮挡灰尘粘附在衬模表面。

实施例二

与上述实施例一相比，将[oh]/[nco]中反应基团的摩尔比从0.99变为1.02，从而达到如下表2中实施例二所述的效果。

实施例三

与上述实施例一相比，将[oh]/[nco]中反应基团的摩尔比从0.99变为1.0，同时将制备中苯酐聚酯的份数从20增加至30份，将聚醚多元醇2的份数从30降低至20份，从而达到如下表2中实施例三所述的效果。

实施例四

与上述实施例三相比，将[oh]/[nco]中反应基团的摩尔比从1.0变为1.03，从而达到如下表2中实施例四所述的效果。

表1实施例a组分配方

表2实施例b组分配方

表3实施例原料物性配比及熟化后性能参数

工作原理：使用时，首先提高聚氨酯衬模原料中极性基团的含量、调节分子交联结构和反应程度，然后降低聚氨酯原料的粘度，增加基团的含量，再对钢模台表面进行化学除锈和清洗，去除钢模台表面影响粘接性能的铁锈，增加钢模台表面的粗糙度，同时在钢模台表面底涂一层硅烷偶联剂，提高催化剂的用量，改进原料流动性，对物料进行快速的搅拌，使物料在10～15分钟内凝胶。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。

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