[发明专利]一种高强高韧的聚氨酯混凝土及制备方法和应用

权利要求书

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；

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。

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-3000和聚醚胺T-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质进行清洗3次~5次，再在温度为80℃~90℃下真空干燥，得到酸处理的壳聚糖；步骤一②中所述的溶剂为甲醇和去离子水按照9:1的体积比混合而成；步骤二中所述的丁二酸酐的物质的量与N,N-二甲基乙酰胺的体积比为(0.2mol~0.6mol):(500mL~1000mL)；步骤二中所述的三乙醇胺的物质的量与N,N-二甲基乙酰胺的体积比为(0.1mol~0.3mol):(500mL~1000mL)；步骤二中所述的硅烷偶联剂改性的壳聚糖的质量与N,N-二甲基乙酰胺的体积比为(5g~10g):(500mL~1000mL)；步骤二中所述的硅烷偶联剂改性的壳聚糖与甲基苯磺酸的质量比为（5g~10g）：(1.5g~2.5g)；步骤二中将在80~90℃下搅拌反应2h~3h，然后升温至140~150℃搅拌反应5h~8h，得到反应产物；使用N,N-二甲基乙酰胺对反应产物清洗3次~5次，再在100℃下真空干燥，得到壳聚糖表面接枝超支化聚合物。