[发明专利]高强高韧性聚氨酯胶结料及制备方法

说明书

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及高强高韧性聚氨酯胶结料及制备方法，包括聚氨酯胶、无机填料、抗氧化剂、紫外线吸收剂。与现有技术相比，本发明的聚氨酯胶采用聚甲基苯基硅氧烷与聚四氢呋喃二醇作为混合软段与异氰酸酯反应得到聚氨酯预聚体，将热稳定性强的有机硅链段引入聚氨酯分子链，并将含氟芳族二醚胺作为扩链剂，由于其含有耐热性杂环基团及刚性基团，获得热稳定性、力学性能优异的聚氨酯材料能满足活动裂缝的张合要求，可用于在桥面铺装混凝土建筑结构的维护、改造与加固工程中微小裂缝进行表面封闭，确保裂缝在受荷载作用出现张合而不出现开裂。

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及高强高韧性聚氨酯胶结料及制备方法。

背景技术

混凝土裂缝处理是指，为防止混凝土开裂后外界有害物质进入混凝土内部造成结构进一步的损害，而对裂缝进行灌注或表面封闭处理。混凝土裂缝处理是一种有效的补救措施，可以大大提高开裂混凝土的抗劣化能力。按照《公路桥梁加固设计规范》(JTG/TJ22-2008)规定：“表面封闭法：适用于宽度小于0.15mm的裂缝处理。自动低压渗注法：适用于数量较多、宽度在0.1-1.5mm间的裂缝处理。压力灌注法：适用于较深、宽度≥0.15mm的裂缝处理。”裂缝表面封闭处理是一种常规的加固处理方法。裂缝表面封闭胶一般采用环氧树脂，环氧树脂胶体具有抗压强度高、粘性好、抗拉强度低等特点，对普通裂缝具有良好的封闭效果，但对活动裂缝封闭会出现破坏等一系列问题。近年来全国各地交通流量逐渐增大，超载现象日趋严重，活荷载对桥梁裂缝的影响也越来越大，传统裂缝表面封闭胶的不足逐渐显现。在实际施工中经常出现裂缝表面封闭后，胶体会出现破损、开裂。

发明内容

为解决背景技术中提到的问题，本发明的目的在于提供高强高韧性聚氨酯胶结料及制备方法。

一方面，本发明提供了聚氨酯胶的制备方法，关键在于包括以下步骤：

S1.制备扩链剂：将质量比为1：（0.9-1.1）的2,2-双（4-羟基苯基）六氟丙烷、4-氯硝基苯投入盛有反应溶剂和催化剂的反应器中，搅拌加热至140-150℃，反应8-15h，冷却过滤，将滤液结晶、洗涤、干燥得到二硝基化合物；再将二硝基化合物溶解于溶剂中后，滴加水合肼，水合肼和二硝基化合物的摩尔比为1：（0.1-0.3），在80-110℃，回流反应8-12h，过滤，将滤液加入浓盐酸直至产生沉淀，将沉淀过滤、水洗、干燥得到含氟芳香族二醚胺；

S2.制备双羟烃基聚硅氧烷：将1,3-双[2-（2,3-环氧丙氧基）丙基]-四甲基二硅氧烷、甲醇、酸催化剂投入反应器中，氮气保护下，升温至50-70℃，反应7-10h后，减压蒸馏得到醇解产物；再将醇解产物、甲基苯基环硅氧烷、酸催化剂投入反应器中，升温至50-70℃，反应13-15h后，减压蒸馏得到双羟烃基聚硅氧烷；

S3.合成-NCO封端的聚氨酯预聚体：将2，4-二异氰酸甲苯酯投入反应器中，在70-80℃下，搅拌滴加双羟烃基聚硅氧烷及部分聚四氢呋喃二醇，N₂保护下，反应0.5-1h后，再滴加剩余聚四氢呋喃二醇，反应1.5-2h制得；

S4.聚氨酯预聚体扩链反应：将聚氨酯预聚体预热至70-90℃后，加入扩链剂和溶剂，搅拌直至均匀，减压蒸馏，得到成品。

优选的，所述S1中催化剂为K₂CO₃，反应溶剂为DMF。

优选的，所述S1中所述二硝基化合物溶解于乙二醇单甲醚中。

优选的，所述S2中酸催化剂为三氟甲基磺酸。

优选的，所述S2中1,3-双[2-（2,3-环氧丙氧基）丙基]-四甲基二硅氧烷和甲醇的质量比为1：（1-1.2）；醇解产物和甲基苯基环硅氧烷的质量比为1：（1.2-1.4）。

优选的，S3中2，4-二异氰酸甲苯酯和聚四氢呋喃二醇的摩尔比为（1.8-2.2）：1；所述双羟烃基聚硅氧烷为总体系质量的8-10%。