专利名称：：混凝土修补方法
技术领域：
：本发明一般涉及混凝土的修补，更具体地，涉及给混凝土先施涂含硅烷封端的预聚物的密封剂、然后施涂含异氰酸酯封端的预聚物的聚氨酯或聚脲涂料的方法。
背景技术：
：在包含所谓"麻面孔"(bughole)的混凝土表面上，不能直接施涂快速反应聚脲涂料。麻面孔是在安装混凝土时，由残留在其表面中的气泡引起的规则或不规则的小洞穴。在新旧混凝土中均能找到这种麻面孔缺陷。若在修补过程中用聚脲涂层盖住麻面孔，则放热性聚脲涂层会加热残留在涂层下面的气体。气体膨胀后引起涂层鼓泡，将在涂层中产生蘑菇形状或孔洞(若气泡破裂)。对此孔洞必须重新施涂涂层，加以补缀。为在施涂聚脲前修补麻面孔，本领域的工作人员已尝试过许多方法。环氧基材涂料、聚氨酯/蓖麻油底涂料和胶乳底涂料都尝试过。例如，Primeaus，II的美国专利第5759695号和第5962144号披露了聚脲弹性体体系，据称借助先施涂的底涂料，它们对基材具有改进的黏着力。所述底涂料由含伯羟基的疏水性化合物(如蓖麻油)和异氰酸酯制成。Primeaus，II声言不必等到底涂料固化即可施涂聚脲弹性体体系。据称，底涂料体系特别适用于湿基材，因为在喷涂聚脲弹性体之前，底涂料已渗透到基材中。Mishra等在美国专利第6376579号中报告了一种环氧基组合物，据称该组合物是为了在密封和填补混凝土中的小孔时用作底涂料而特别设计的。Mishra等声言，他们的组合物是可低温固化且防下垂的环氧基材涂料，它对混凝土以及在施涂过底涂料的混凝土上施涂的聚脲涂层都具有良好的黏着力。据称，他们的环氧底涂料在低于40。F的温度下也可固化，该底涂料是由组分A和组分B这两个部分组成的混合物，其中组分A是防结晶活性环氧基树脂，组分B是胺固化剂。根据ASTMD4541测定，所得底涂料以200psi或更高压力结合到混凝土上。McGrath，Jr的美国专利第6875500号披露了一种地板用弹性体系，用于具有移动表面的地板和/或用于衬垫硬地板，该体系包括环氧树脂或聚氨酯底涂料；位于所述底涂料上面的室温固化双组分聚氨酯膜基底，包含氨基甲酸酯级蓖麻油、聚醚基多元醇、锡催化剂、增稠剂和聚合的异氰酸酯活化剂；以及位于所述基底上的芳族或脂族聚氨酯或聚脲涂层。据称，McGrath，Jr的地板用体系提供了一种可随地板移动的非常坚固但柔韧的不开裂覆盖物。研究表明，底涂料可减少表面孔隙，并减少随后施涂的涂料的起泡现象。然而，一薄层底涂料往往不能解决麻面孔问题，其原因是，虽然底涂料盖住了孔洞并减少了基材的孔隙，但深处的孔洞往往还是留在基材中。因此，施涂底涂料仍然不能解决在更深的孔洞中残留气体的问题。另一种选择是使用由异氰酸酯封端的预聚物制成的密封剂补缀麻面孔，填补混凝土缝隙。然而，若这种密封剂是施涂在湿混凝土上或在高湿度条件下使用，则预聚物有可能4与水反应。异氰酸酯/水的反应产生副产物二氧化碳气体。因此，密封剂可能出现起泡或发泡的现象。因此，本领域需要一种在恢复和修补过程中涂布或密封混凝土的方法。所述方法应能够在混凝土较湿的条件下和/或在高湿度环境中修补麻面孔和填补缝隙。
发明内容因此，本发明提供了这样一种用密封剂修补和恢复混凝土的方法，所述密封剂由硅烷封端的预聚物制成。本发明方法可用于补缀混凝土中的麻面孔和/或填补其中的缝隙。相比于使用含异氰酸酯封端的预聚物的密封剂的现有方法，本发明的改进之处在于，由于密封剂中存在硅烷封端的预聚物，所以不会产生气体。在本发明方法中，在密封剂当中或下面不会形成气泡。借助以下具体实施方式，本发明的上述及其他优点和益处将变得显而易见。下面将结合附图描述本发明，其目的是说明而非限制本发明，其中图1显示了密封剂在不同相对湿度下的密度。图2展示了密封剂的密度在不同相对湿度下的变化。具体实施例方式下面为说明而非限制的目的对本发明展开描述。除在操作实例中或另有说明外，在说明书中表达量、百分数等的所有数字都应理解为在所有情况下均受"约"字修饰。本发明提供了一种修补混凝土的方法，涉及用包含硅烷封端的预聚物("STP")和催化剂的聚氨酯密封剂填补混凝土中的空隙、间隙或缝隙之一，然后在所述硅烷封端的预聚物聚氨酯密封剂上施涂包含异氰酸酯封端的预聚物的聚氨酯或聚脲涂料，其中所述密封剂还任选包含增塑剂、填充剂、颜料、干燥剂、光稳定剂、抗氧化剂、触变剂和粘接剂中的一种或多种。本发明还提供了这样一种修补混凝土的方法，涉及用包含硅烷封端的预聚物("STP")和催化剂的聚氨酯密封剂填补混凝土中的空隙、间隙或缝隙之一，然后固化所述聚氨酯密封剂，最后在所述固化的用硅烷封端的预聚物聚氨酯密封剂上施涂包含异氰酸酯封端的预聚物的聚氨酯或聚脲涂料，其中所述密封剂还任选包含增塑剂、填充剂、颜料、干燥剂、光稳定剂、抗氧化剂、触变剂和粘接剂中的一种或多种。本发明方法使用包含硅烷封端的预聚物的密封剂有许多优点，其中一个优点是可将其施涂在湿混凝土上，并且在固化过程中不会产生气体或挥发性有机化合物(除甲醇外)。另一个优点是涂布后经过较短时间即可进行后续操作。第三个优点是本发明方法所用包含硅烷封端的预聚物的密封剂可以是单组分材料。适合加入本发明方法所用聚氨酯密封剂中的硅烷封端的聚氨酯预聚物("STP")见述于例如美国专利第5364955号、第6001946号、第6265517号、第6545087号和第6887964号。通过硅烷縮聚交联的烷氧基硅烷官能化聚氨酯是本领域的技术人员所熟知的。关于该主题的一篇综述文章可参见《黏合剂时代》(AdhesivesAge)(4/1995，第30页起)(作者Ta-MinFeng，B.A.Waldma皿)。特别优选用于本发明的烷氧基硅烷预聚物可根据美国公开专利申请第2007/0055035号制备。包含硅烷封端的预聚物的密封剂施涂和固化之后，优选在固化的密封剂上涂布本领域已知的包含异氰酸酯封端的预聚物的聚氨酯或聚脲涂料。或者，包含异氰酸酯封端的预聚物的聚氨酯或聚脲喷涂涂料可在密封剂完全固化前施涂。优选的聚氨酯涂料可由异氰酸酯封端的预聚物与树脂掺混组分的反应产物形成。所述预聚物用羟基封端的聚合物树脂制成。所述树脂掺混组分包含羟基封端的二元醇、三元醇或多元醇和/或羟基封端的增链剂。树脂掺混物也可包含添加剂，还优选包含一种或多种催化剂。聚氨酯涂料可通过专利和科学文献中详细记载的各种方法制备。优选的聚脲涂料可由异氰酸酯组分与树脂掺混组分的反应产物形成。异氰酸酯可以是芳族或脂族异氰酸酯，可以是单体、聚合物、半预聚物或预聚物。预聚物或半预聚物可由胺封端的聚合物树脂或羟基封端的聚合物树脂制成。树脂掺混物优选包含胺和/或胺封端的增链剂。较佳的是，树脂掺混组分不含催化剂。聚脲密封剂可通过专利和科学文献中详细记载的各种方法制备。硅烷封端或异氰酸酯封端的预聚物可用常规增塑剂、填充剂、颜料、干燥剂、添加剂、光稳定剂、抗氧化剂、触变剂或粘接剂以及其他任选的辅助物质和添加剂配制，用于制备本发明方法所用的密封剂。可在密封剂中任选加入碳酸钙，其加入量优选为30重量％-70重量％，更优选40重量％-60重量％。碳酸f丐在密封剂中的含量可在这些数值任意组合而成的范围内，包括所引述的端值。适用于密封剂的其他填充剂的例子包括炭黑、沉淀法水合二氧化硅、矿物白垩材料和沉淀法白垩材料。合适的增塑剂的例子包括邻苯二甲酸酯、己二酸酯、苯酚的烷基磺酸酯或磷酸酯。触变剂的例子包括热解水合二氧化硅、聚酰胺、衍生自加氢蓖麻油的产品以及聚氯乙烯。适合用作本发明单组分和双组分密封剂的固化反应中的催化剂有有机锡化合物和胺催化剂。有机锡化合物的例子包括二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二乙酰丙酮酸二丁基锡和羧酸锡(例如辛酸锡)。前述锡催化剂可任选与胺催化剂组合使用。实施例下面通过实施例进一步说明本发明，但它们不对本发明构成限制。除非另有说明，以"份数"和"百分数"表示的量值均基于重量。实施例中采用以下材料预聚物硅烷封端的聚氨酯预聚物，为高分子量多元醇与异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷的反应产物，根据美国公开专利申请第2007/0055035号制备；增塑剂邻苯二甲酸苄基丁基酯，以商品名UNIM0LBB购自兰克斯公司(LANXESS);二氧化硅经二甲基硅酮流体处理，用聚二甲基硅氧烷聚合物取代表面羟基的热解法氧化硅，以商品名CAB-0-SILTS-720购自卡博特公司(Cabot);填充剂磨细的碳酸钙，以商品名DRIKALITE购自伊莫里斯公司(Imerys);颜料二氧化钛颜料，以商品名TR0N0XTi02购自特拉纳科斯公司(Tronox);催化剂二月桂酸二丁基锡，以商品名DABC0T-12购自空气产品公司(AirProducts);6稳定剂A位阻胺光稳定剂("HALS")，以商品名TINUVIN292购自汽巴特种化学品公司(CibaSpecialtyChemicals);稳定剂BUV稳定剂，以商品名TINUVIN1130购自汽巴特种化学品公司；湿润剂以商品名BORCHIGENDFN购自兰克斯公司；密封剂A含异氰酸酯封端的预聚物的商业密封剂，以PLSelfLevelingConcreteCrackSealant购自亨克尔公司(HenkelCorp.);密封剂B含异氰酸酯封端的预聚物的商业密封剂，以商品名SIKAFLEXLM-15购自斯卡公司(Sika)。实施例1实施例1测定了湿度对包含异氰酸酯封端的预聚物的市售密封剂和包含硅烷封端的预聚物的密封剂的影响。市售密封剂(上述密封剂A)由制造商用异氰酸酯封端的预聚物制备，不经改良直接使用。如下所述将硅烷封端的预聚物(配方见表I)配合成配制密封剂。将配剂的各组分放入FlackTek塑料杯中，将该塑料杯放入FlackTekSpeed混合器。以1800rpm的速度掺混该配剂，直至它变均匀。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>将每种湿固化密封剂样品置于四种不同的湿度水平之一，然后测定所得弹性体的密度。将每种密封剂的一个样品加入四个铝盘之一，直至样品与盘顶平齐。将每个铝盘放入四个不同湿度水平的环境之一中，如下所述进行固化。将每种密封剂的一个样品放在所测湿度水平为40%的实验室里。将每种密封剂的第二个样品放在相对湿度被控制在50%的房间里。将每种密封剂的第三个样品放入l加仑密封塑料桶中。该桶中放有一个装有l夸脱水的瓶子，模拟100%的湿度水平。每种密封剂的最后一个样品在正常实验室条件下固化2小时，然后浸没到水下。将桶密封，使水无法蒸发。所有样品固化三周后，测定它们的密度。所得结果绘制于图l。根据制造商的报告，密封剂A的比重为1.09828，这相当于密度为68.563磅/英尺3。图1所示数据清楚显示，当密封剂接触水时，其密度降低。与包含硅烷封端的预聚物的密封剂相比，包含异氰酸酯封端的预聚物的密封剂对湿度水平更加敏感。所得数据再次绘制于图2，其中采用50%的相对湿度数据作为标准。不难理解，图2清楚显示，包含异氰酸酯封端的预聚物的密封剂比包含硅烷封端的预聚物的密封剂对湿度水平更加敏感。相对于标准，低湿度条件使包含异氰酸酯封端的预聚物的密封剂的密度下降12%。相对于标准，高湿度条件使所述密度增加6%。显然，异氰酸酯基团与水反应，产生二氧化碳气体。二氧化碳气体使密封剂膨胀，降低其密度。在本实施例中，包含硅烷封端的预聚物的密封剂样品的密度仅变化1%。密封剂密度的1%的变化很可能是由实验误差引起的。实施例2此实施例评价了砖基材中的湿固化树脂。用三孔砖作为基材，测定不同密封剂的填缝性质。这些砖通过以下方式进行准备将其在铝盘中平放。用未固化的混凝土填补每个孔最下面1英寸的空隙，让它固化过夜，从而产生一个大"麻面孔"。将砖浸泡在水中，24小时之后，用三种密封剂之一填补麻面孔。用密封剂A填补第一个孔。用密封剂B填补第二个孔。第三个孔用表II中包含硅烷封端的预聚物的密封配剂填补。将表II中的组分制成配制密封剂。除氧化硅外，将表II中的所有其他组分放入FlackTek塑料杯中。将该塑料杯放入FlackTekSpeed混合器，以1800rpm的速度掺混其内容物，直至它变均匀。向杯中加入氧化硅，再次混合其内容物，直至它变均匀。表II<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>为评价湿固化预聚物，用三种不同的密封剂填补砖中的孔洞直至过量。将舌形压板从砖的顶面拉过，除去每种过量的密封剂，使密封剂与砖顶齐平。将砖放入一盘水中，但水不可从砖顶流过。所有三种密封剂具有不同表现。对于包含硅烷封端的预聚物的密封剂，没有观察到尺寸变化。它没有膨胀，而是继续与砖表面齐平。然而，密封剂A(—种包含异氰酸酯封端的预聚物的密封剂)发生膨胀，并膨出孔外。密封剂A显然与水分反应，并将二氧化碳截留在树脂中。密封剂B(另一种包含异氰酸酯封端的预聚物的密封剂)仅稍微膨胀。实施例3此实施例评价了湿混凝土铺路材料，将其作为包含硅烷封端的预聚物的密封剂和包含异氰酸酯封端的预聚物的密封剂的基材。用高速石钻在混凝土铺路材料中钻孔，由此在该铺路材料中形成人工麻面孔。这些孔的直径为0.75英寸(0.75英寸深)、0.5英寸(0.5英寸深)、0.25英寸(0.75英寸深)和0.125英寸(0.5英寸深)。将这些混凝土铺路材料放入水中，浸泡过夜。刷掉这些铺路材料上的灰尘和松散混凝土。在使用之前，一直将这些混凝土铺路材料浸没在水中。用密封剂A或具有表I配方的包含硅烷封端的预聚物的配剂填补混凝土铺路材料中的？L。将铺路材料放入5加仑空桶中，向桶内加水，但水不能淹没铺路材料顶部。固化24小时后，密封剂A从孔中胀出。包含硅烷封端的预聚物的密封剂没有膨胀，在四个孔当中的三个空里保持水平，而最小的孔中的树脂升高了。本发明人推测，树脂没有将孔充分填满，残留空气将树脂从孔中推出。实施例4此实施例评价了在涂布密封配剂之后再涂布快速固化聚氨酯涂料是否会产生什么影响。用包含硅烷封端的预聚物的密封剂和密封剂A填补在三块铺路材料中预先钻好的孔。让其中两块铺路材料里的密封剂固化24小时，然后施涂聚氨酯涂料。24小时之后，可以看到，任何将会发泡的密封剂已经从孔中膨出。一组密封剂仅固化1小时之后即进行后涂布处理。利用格莱斯克拉夫特公司(GlassCraft)的变比多组分喷涂机，将市售聚氨酯喷涂涂料[BAYTECSPR-156D，购自拜耳材料科学公司(BayerMaterialScience)]施涂到一些铺路材料上。这三块砖中每块砖的数据都汇总在表III、IV和V中。表111、IV和V中的数据总体上表明，包含硅烷封端的预聚物的密封剂不受混凝土中的水的影响。包含异氰酸酯封端的预聚物的密封剂(密封剂A)与混凝土中的水反应，导致密封剂膨胀。表111、IV和V中的数据还表明，包含异氰酸酯封端的预聚物的密封剂在头24小时内即发生膨胀。对凸起的密封剂进行后涂布处理也掩盖不掉缺陷。多数情况下，涂层中的密封剂缺陷是"一目了然"的。固化1小时后涂布包含异氰酸酯封端的预聚物的密封剂不能阻止它与水反应。当包含异氰酸酯封端的预聚物的密封剂与水反应时，(A气体释放出来，导致填充剂膨胀，从而在涂层中产生缺陷。从表V中3号铺路材料的数据可以看出此种影响。表III9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>权利要求一种修补混凝土的方法，该方法包括用聚氨酯密封剂填补混凝土中的空隙、间隙或缝隙之一，所述密封剂包含硅烷封端的预聚物(“STP”)，催化剂，任选的增塑剂、填充剂、颜料、干燥剂、光稳定剂、抗氧化剂、触变剂和粘接剂中的一种或多种；以及在所述硅烷封端的预聚物聚氨酯密封剂上施涂包含异氰酸酯封端的预聚物的聚氨酯或聚脲涂料。2.如权利要求l所述方法，其特征在于，所述混凝土是湿的。3.如权利要求l所述方法，其特征在于，所述混凝土处于相对湿度至少为40％的环境中。4.如权利要求l所述方法，其特征在于，所述混凝土处于相对湿度至少为50％的环境中。5.如权利要求l所述方法，其特征在于，所述混凝土处于相对湿度至少为90％的环境中。6.如权利要求l所述方法，其特征在于，所述混凝土处于相对湿度为lOO％的环境中。7.如权利要求l所述方法，其特征在于，所述混凝土处在水下。8.如权利要求l所述方法，其特征在于，所述包含异氰酸酯封端的预聚物的涂料是聚氨酯。9.如权利要求l所述方法，其特征在于，所述包含异氰酸酯封端的预聚物的涂料是聚脲。10.一种修补混凝土的方法，该方法包括用聚氨酯密封剂填补混凝土中的空隙、间隙或缝隙之一，所述密封剂包含硅烷封端的预聚物(“STP”)，催化剂，任选的增塑剂、填充剂、颜料、干燥剂、光稳定剂、抗氧化剂、触变剂和粘接剂中的一种或多种；使所述聚氨酯密封剂固化；以及在固化的硅烷封端的预聚物聚氨酯密封剂上施涂包含异氰酸酯封端的预聚物的聚氨酯或聚脲涂料。11.如权利要求lo所述方法，其特征在于，所述混凝土是湿的。12.如权利要求lo所述方法，其特征在于，所述混凝土处于相对湿度至少为40％的环境中。13.如权利要求lo所述方法，其特征在于，所述混凝土处于相对湿度至少为50％的环境中。14.如权利要求lo所述方法，其特征在于，所述混凝土处于相对湿度至少为90％的环境中。15.如权利要求lo所述方法，其特征在于，所述混凝土处于相对湿度为lOO％的环境中。16.如权利要求10所述方法，其特征在于，所述混凝土处在水下。17.如权利要求IO所述方法，其特征在于，所述包含异氰酸酯封端的预聚物的涂料是18.如权利要求10所述方法，其特征在于，所述包含异氰酸酯封端的预聚物的涂料是聚脲。全文摘要本发明提供了一种修补混凝土的方法，涉及用包含硅烷封端的预聚物(“STP”)和催化剂的聚氨酯密封剂填补混凝土中的空隙、间隙或缝隙之一，然后在硅烷封端的预聚物聚氨酯密封剂上施涂包含异氰酸酯封端的预聚物的聚氨酯或聚脲涂料，其中所述密封剂还任选包含增塑剂、填充剂、颜料、干燥剂、光稳定剂、抗氧化剂、触变剂和粘接剂中的一种或多种。文档编号C08J3/00GK101772530SQ200880100403公开日2010年7月7日申请日期2008年7月21日优先权日2007年7月26日发明者J·A·约翰斯顿申请人:拜尔材料科学有限公司