一种机场跑道基层病害修复用高聚物注浆材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及注浆材料技术领域，尤其涉及一种机场跑道基层病害修复用高聚物注 浆材料。
【背景技术】
[0002] 现有的飞机起降跑道都是混凝土或沥青材料，但是由于多种原因，许多机场跑道 路面建成不久就不能适应飞机起降的需要，产生了诸如脱空、沉陷、拱起和裂纹等各种各样 的破坏现象，针对这些常见和普遍的病害，如果不能及时进行处治，势必造成机场跑道路面 的断裂和路面使用性能的加速衰变。
[0003] 当前，选择优质、廉价的机场跑道基层病害修复用注浆材料，采取科学方便的施 工，为建设好新机场、改造好旧机场的基层病害治理工程，创造出"有所为"的决策条件是当 前材料研究者必须认真思考的课题。近年来国内外陆续研究出了热熔聚氨酯注浆材料，室 温硫化灌注液态聚氨酯浆材以及液体自流平室温硫化聚硫密封材料等许多品种，代替了早 期广泛使用的热熔沥青注浆材料，不同程度地取得了技术上的进步，但也存在若干缺点有 待克服。例如，传统的热熔聚氨酯浆材在机场跑道基层病害修复中受热膨胀严重，常涨出路 面，危及飞机起降安全，且热熔注浆需专门设备，限制了该类注浆材料的推广。而一般的聚 氨酯注浆材料的耐水性较差，与水泥路面的接合力因水解而遭破坏。
[0004]总的来说，目前的注浆材料在用于机场跑道基层病害修复方面还稍显不足，如何 开发出一种具有良好的水密、气密作用，并具有弹性、粘接性以及良好的耐久性、耐候性、能 经受热胀冷缩，防腐拉伸、压缩而不被破坏，从而起到长期保护机场跑道路面不被破坏作用 的注浆材料，对保障机场跑道安全并具有长期的使用寿命具有重要意义。
【发明内容】
[0005] 基于【背景技术】提出的问题，本发明提出了一种机场跑道基层病害修复用高聚物注 浆材料，所述注浆材料克服了传统聚氨酯注浆材料不耐候、寿命短的缺点，其具有良好的耐 水、耐油、耐热的性能优点，同时弹性、粘接性能良好，抗嵌入性优异，可广泛应用于机场跑 道基层病害的修补工程。
[0006] 本发明提出了一种机场跑道基层病害修复用高聚物注浆材料，所述注浆材料由组 分A和组分B按照重量比1:0.8-1.2的比例混合而成：
[0007] 所述组分A的原料按重量份包括:聚氨酯预聚体60-80份；
[0008] 所述组分B的原料按重量份包括:聚酯多元醇20-40份、扩链剂2-8份、废橡胶粉5-15份、改性粉煤灰20-40份、阻燃剂2-5份、增塑剂15-25份、锡类催化剂0.5-1份；
[0009] 所述聚氨酯预聚体为端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，其制备方法包括:将聚酯多元 醇、端羟基聚硅氧烷和催化剂苯甲酰氯在真空度为-0.08--0.lMPa、温度为90-100°C条件下 脱水2-3h，降温至55-65°C，通入氮气恢复常压，在氮气保护的条件下，滴加异氰酸酯，保温 搅拌0.5-lh后，升温至75-95°C，搅拌反应2-4h，真空脱水，得到所述端异氰酸酯基聚氨酯预 聚体;优选地，所述聚氨酯预聚体的异氰酸根含量为15_25wt %。
[0010]优选地，所述聚酯多元醇是羟值为160-240mgK0H/g、官能度为2-3,平均分子量为 1000-4000的聚酯多元醇;所述端羟基聚硅氧烷硅为双端羟基聚硅氧烷，所述双端羟基聚硅 氧烧为分子量为500-3000的轻经基封端聚硅氧烷或娃羟基封端聚硅氧烷。
[0011] 优选地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异 氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、亚苯二甲基二异氰酸酯、1，4_环己烷二异 氰酸酯、萘-1，5-二异氰酸酯或多苯基甲烷多异氰酸酯中的一种或多种的组合物。
[0012] 优选地，聚酯多元醇、端羟基聚硅氧烷、异氰酸酯的重量配比为10:1-3: 2-5。优选 地，所述改性粉煤灰为将粉煤灰通过KH-550表面改性得到，其中所述粉煤灰的粒径为5-45um，其成分按重量百分比包括：Si0 240-60%，Al2〇32〇-35%，CaO 3-10%，Fe2〇35-10%， S〇3〇.5-5%〇
[0013] 优选地，所述扩链剂是由75-80wt %的3，3 ' -二氯-4，4 ' -二氨基二苯基甲烷和20-25wt %的2，4-二甲硫基甲苯二胺组成。
[0014] 优选地，所述阻燃剂为氢氧化铝和氧化锑组成的复合阻燃剂。
[0015]优选地，所述有机锡类催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
[0016] 优选地，组分B的制备方法包括:将聚酯多元醇、扩链剂、废橡胶粉、改性粉煤灰、阻 燃剂、增塑剂和锡类催化剂混匀，加热，搅拌，研磨，在90_100°C下真空脱水l_3h，得到组分 B〇
[0017] 本发明所述机场跑道基层病害修复用高聚物注浆材料，其主要成分是端NC0基聚 氨酯预聚体，其通过聚酯多元醇、端羟基聚硅氧烷和异氰酸酯三者嵌段聚合反应得到，由此 在传统的聚氨酯碳-碳主链结构中嵌入有机娃和有机酯的链段，由于有机娃链段中的娃-氧 (Si-o)键主链完全不同于碳-碳键主链，前者键能较高，且键角较宽，因此具有良好的耐水 性、耐热性以及抗老化性能;与此同时有机酯的引入，可使所述预聚体整个主链的柔顺性增 强，表现为高弹性，其嵌入到聚氨酯主链中，可克服有机硅链段带来的降低预聚体弹性的缺 点；因此所述聚氨酯预聚体通过有机硅和有机酯的改性，在保持了原有的聚氨酯预聚体各 项优异性能的基础上，还具有了聚硅氧烷和聚酯的特性，表现出良好的低温柔顺性、介电 性、表面富集性和优良的生物相容性等，在所述聚氨酯预聚体固化后，分子结构中有机硅链 段更倾向于表面富集取向，而聚氨酯链段朝向内层，这使所得到的注浆材料的附着力、硬 度、固化速度等力学性能得到显著改善，同时有机硅低表面能得到保持，从而具有较好耐候 性、抗老化性以及耐高温性。本发明中通过上述聚氨酯预聚体配制得到的高聚物注浆材料 可以在诸如改善耐紫外线稳定性、耐候性、对无机和有机基材优异的粘接性等定向应用性 能与其物理性能之间保持很好的平衡。
[0018] 此外，本发明在配置注浆材料中还加入了一定量的活泼氢化合物、填充剂、增塑 剂、阻燃剂以及催化剂，以此调节浆材固化速率，使凝胶固化后与混凝土、沥青等之间粘结 性优良，形成的固结体具有一定的韧性、阻燃性能，以适应机长跑道的地基形变和外界应力 影响;其中填充剂选择加入废橡胶粉和改性粉煤灰，改性粉煤灰、废橡胶粉均匀分散在聚氨 酯注浆材料中，不仅改善了注浆材料的力学性能，而且改善注浆材料与机场跑道路面的粘 接能力。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合具体实施例对本发明做出详细说明。
[0020] 实施例1
[0021] 本实施例所述机场跑道基层病害修复用高聚物注浆材料，所述注浆材料由组分A 和组分B按照重量比1:0.8的比例混合而成：
[0022] 所述组分A的原料按重量份包括:聚氨酯预聚体60份；
[0023]所述组分B的原料按重量份包括：聚酯多元醇40份、扩链剂2份、废橡胶粉15份、改 性粉煤灰20份、阻燃剂5份、增塑剂15份、锡类催化剂1份；
[0024] 所述聚氨酯预聚体为端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，其制备方法包括:将聚酯多元 醇、端羟基聚硅氧烷和催化剂苯甲酰氯在真空度为-0. 〇8MPa、温度为100°C条件下脱水2h， 降温至65°C，通入氮气恢复常压，在氮气保护的条件下，滴加异氰酸酯，保温搅拌0.5h后，升 温至95°C，搅拌反应2h，真空脱水，得到所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，其中聚酯多元醇、 端羟基聚硅氧烷、异氰酸酯的重量配比为10:1:5;所述聚酯多元醇是羟值为160mgK0H/g、官 能度为3,平均分子量为1000的聚酯多元醇;所述端羟基聚硅氧烷硅为双端羟基聚硅氧烷， 所述双端羟基聚硅氧烷为分子量为3000的羟烃基封端聚硅氧烷;所述异氰酸酯为甲苯二异 氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯的组合物;所述聚氨酯预聚体的异氰酸根含量为15wt % ;
[0025] 所述改性粉煤灰为将粉煤灰通过KH-550表面改性得到，其中所述粉煤灰的粒径为 5um，其成分按重量百分比包括:Si0 260%，A120320%，CaO 10%，Fe2〇35%，S035% ;所述扩链 剂是由75wt %的3，3 ' -二氯-4，4 ' -二氨基二苯基甲烷和25wt %的2，4-二甲硫基甲苯二胺组 成;所述阻燃剂为氢氧化铝和氧化锑组成的复合阻燃剂;所述有机锡类催化剂为辛酸亚锡。
[0026] 实施例2
[0027] 本实施例所述机场跑道基层病害修复用高聚物注浆材料，所述注浆材料由组分A 和组分B按照重量比1:1.2的比例混合而成：
[0028]所述组分A的原料按重量份包括:聚氨酯预聚体80份；
[0029]所述组分B的原料按重量份包括:聚酯多元醇20份、扩链剂8份、废橡胶粉5份、改性 粉煤灰40份、阻燃剂2份、增塑剂25份、锡类催化剂0.5份；
[0030]所述聚氨酯预聚体为端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，其制备方法包括:将聚酯多元 醇、端羟基聚硅氧烷和催化剂苯甲酰氯在真空度为-〇. IMPa、温度为90°C条件下脱水3h，降 温至55°C，通入氮气恢复常压，在氮气保护的条件下，滴加异氰酸酯，保温搅拌lh后，升温至 75°C，搅拌反应4h，真空脱水，得到所述端异氰酸酯基聚氨酯预聚体，其中聚酯多元醇、端羟 基聚硅氧烷、异氰酸酯的重量配比为10:3:2;所述聚酯多元醇是羟值为240mgK0H/g、官能度 为2，平均分子量为4000的聚酯多元醇;所述端羟基聚硅氧烷硅为双端羟基聚硅氧烷，所述 双端羟基聚硅氧烷为分子量为500的硅羟基封端聚硅氧烷;所述异氰酸酯为异佛尔酮二异 氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯的组合物;所述聚氨酯预聚体的异氰酸根含量为25wt % ;
[0031 ]所述改性粉煤灰为将粉煤灰通过KH-550表面改性得到，其中所述粉煤灰的粒径为 45um，其成分按重量百分比包括：Si0250%，Al2〇335%，CaO 3%，Fe2〇310%，S032% ;所述扩 链剂是由80wt %的3，3 ' -二氯-4，4 ' -二氨基二苯基甲烷和20wt %的2，4-二甲硫基甲苯二胺 组成;所述阻燃剂为氢氧化铝和氧化锑组成的复合阻燃剂;所述有机锡类催化剂为二月桂 酸二丁基锡。
[0032] 实施例3