实施方案涉及用于聚合物混凝土组合物的粘合促进剂预涂覆骨料、包括预涂覆骨料的聚合物混凝土组合物、制造预涂覆骨料的方法，以及制造包括涂覆制品的聚合物混凝土组合物的方法。
背景技术：
聚合物混凝土可用于新建筑或修复旧混凝土(修复混凝土基底)。举例来说，聚合物混凝土可用于道路应用(如用于车辆交通、机场跑道等)和/或结构和基础设施应用(如用于建筑物、游泳池、下水道等)。聚合物混凝土可通过将骨料和聚合物混合并且然后固化混合物以形成聚合物基质来制备，所述聚合物基质具有嵌入其中的骨料。聚合物可为热固性聚合物和/或热塑性聚合物。聚合物可向固化的聚合物混凝土赋予粘合特性，例如用于修复应用。举例来说，聚合物可包括热固性聚合物，其在固化时提供高热稳定性、高压缩强度和/或对腐蚀性物质和/或污染物的抗性。
技术实现要素：
实施方案可通过制备聚合物混凝土组合物的方法来实现，所述方法包括制备一种或多种粘合促进剂预涂覆骨料，每种骨料具有基础基底和粘合促进剂涂层，并且粘合促进剂涂层为基础基底上的最外层；提供包括异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分的基础组合物；并且将一种或多种粘合促进剂预涂覆骨料、异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分混合以形成聚合物混凝土组合物。
具体实施方式
已经提出在沥青混凝土组合物中另外包括用乳液薄涂覆的砂，例如，如美国专利号5,219,901中所讨论的。在国际公布号wo2002/072499中已经提出将化学处理的纤维添加到包括水硬性粘结剂和骨料的水泥复合材料中。在美国专利号8,653,163中已经提出使用聚合物分散体涂覆骨料用于改善混凝土对碱-二氧化硅反应的稳定性，但是使用聚合物分散体形成的骨料上的薄膜能够增加骨料的功能性。另外，已经提出将粘合促进剂作为填充剂或添加剂添加到聚合物混凝土组合物中，例如，如美国专利公开号2012/0110932中所讨论的，用于太阳能电池板，作为背面复合材料。然而，实施方案涉及使用预涂覆有粘合促进剂的骨料制备的聚合物混凝土组合物。预涂覆意指在不存在任何粘结剂(如聚氨基甲酸酯类粘结剂)的情况下将骨料混合并且用粘合促进剂涂覆。具有粘合促进剂的预涂层可在高于环境温度下进行，例如，以促进粘合促进剂和骨料之间的反应。
特别是，提出用粘合促进剂涂层涂覆聚合物混凝土中使用的骨料。骨料可为具有高熔点的固体粒子，如包括二氧化硅、陶瓷、石英、花岗岩和/或石灰石的骨料。粘合促进剂涂层可包括，例如，可包括和/或可基本上由以下组成：至少20wt％、至少30wt％、至少40wt％、至少50wt％、至少60wt％、至少70wt％、至少80wt％、至少90wt％、至少95wt％、至少98wt％的一种或多种粘合促进剂。一种或多种粘合促进剂可各自为硅烷类化合物，如氨基硅烷化合物和/或环氧硅烷化合物。粘合促进剂涂层可形成在骨料上形成的一种或多种其它下层涂层的顶部上，如聚氨基甲酸酯类涂层、环氧类涂层、酚醛树脂类涂层、预形成的异氰脲酸酯类涂层和/或酰胺类涂层，如美国临时申请号62/395,452(2016年9月16日同时提交)中所讨论的。可用于形成下层涂层的其它示例性聚合物涂层包括自由基或光固化丙烯酸聚合物涂层和不饱和聚酯树脂类涂层。
聚合物混凝土组合物可包括一种或多种具有不同涂层和/或涂层组合的骨料。聚合物混凝土组合物可包括预涂覆骨料和未涂覆骨料的混合物(例如，相对于彼此的重量比为1:9、2:8、3:7、4:6、5:5、4:6、3:7、8:2、9:1)。除骨料外，聚合物混凝土组合物还包括聚氨基甲酸酯基础组合物，用于形成固化的聚合物混凝土的聚合物基质。聚合物混凝土组合物可作为液体或半固体组合物施加到表面上，并且可就地固化以形成聚合物混凝土。固化意指组合物已经充分增韧或硬化(例如，通过聚合物链的交联)，使得材料已经从液态转变为固态/半固态。
粘合促进剂预涂覆骨料可包括在粘合促进剂涂层下允许一种或多种其它功能涂层的一种或多种涂层。涂层的总量可占预涂覆骨料的总重量的0.1wt％至10.0wt％(例如，0.3wt％至5.0wt％、0.3wt％至4.0wt％、0.3wt％至3.5wt％等)。在示例性实施方案中，预涂覆骨料包括在基础基底上形成的涂层(例如，直接在其上以便包围和/或基本上包围)。基础基底可为如硅砂的粒子。举例来说，示例性实施方案包括涂覆在基础基底(如砂)的外表面上的下层涂层和涂覆在下层涂层上的上覆粘合促进剂涂层。另一个实施方案包括单一粘合促进剂涂层，其任选地包括嵌入其中的一种或多种添加剂。如果存在一种或多种添加剂，那么单一粘合促进剂涂层可包括至少大部分重量的一种或多种粘合促进剂。一种或多种添加剂可在形成预涂覆骨料的过程期间添加和/或可喷洒到预先涂覆骨料上，以与添加剂类涂层组合形成涂层。示例性添加剂包括颜料和污染物去除/回收物质。
在形成聚合物混凝土组合物之前，形成粘合促进剂预涂覆骨料，并且特别是最外粘合促进剂涂层，以便成为预涂覆骨料。在形成聚合物混凝土组合物之前，预涂覆骨料可部分和/或完全固化。固化意指材料已经充分地增韧或硬化，使得在骨料上形成固体/半固体涂层。举例来说，在形成聚合物混凝土组合物之前，粘合促进剂预涂覆骨料可形成至少1小时、至少一天、至少一周、至少一个月、至少一年等。聚合物混凝土组合物可在预期使用位置形成，换句话说，粘合促进剂预涂覆骨料和用于形成聚合物基质的组分可在使用前立即在现场混合。举例来说，可将粘合促进剂涂层预涂覆在骨料上(例如，在将预涂覆骨料运输到使用地点之前)，以简化其在现场应用中的聚合物混凝土组合物中的用途。在这类现场应用中，粘合促进剂预涂覆骨料和聚合物混凝土的基础组合物可在使用部位混合。
实施方案另外涉及固化的聚合物混凝土，其包括使用基础组合物和一种或多种预涂覆骨料制备的聚合物混凝土组合物。实施方案还涉及制备聚合物混凝土组合物的方法，所述方法包括在容器中提供一种或多种预涂覆骨料，将第一异氰酸酯组分和第一异氰酸酯反应性组分添加到容器中，并且将一种或多种预涂覆骨料和基础组合物混合。实施方案另外涉及使用聚合物混凝土组合物修复混凝土基底的方法，方法包含在容器中提供一种或多种预涂覆骨料，将第一异氰酸酯组分和第一异氰酸酯反应性组分添加到容器中，将一种或多种预涂覆骨料和基础组合物混合以形成混合聚合物混凝土组合物，并且将混合聚合物混凝土组合物施加到混凝土基底上。容器可为小容器，例如，用于修复小面积的混凝土基底，或者容器可为大容器，例如，用于制备大的混凝土基底或修复大面积的混凝土基底。混凝土基底可用于或形成道路应用和/或结构和基础设施应用(如用于建筑物、游泳池、下水道等)。
基础组合物
基础组合物，也称为用于聚合物混凝土的粘结剂，可制备为单组分体系或双组分体系。然而，单组分体系可为预形成的(预反应的)可固化的聚氨基甲酸酯类组合物，其作为单一组分与预涂覆骨料混合并且使其固化以形成聚合物混凝土。举例来说，单组分体系可为湿固化体系。双组分体系可为这样的组合物，其中在与预涂覆骨料混合之前、期间或之后立即组合单独的组分，并且使所得反应混合物固化以形成聚合物混凝土。所得粘结剂可包括聚氨基甲酸酯、聚脲和/或聚(氨基甲酸酯-异氰脲酸酯)类聚合物。举例来说，所得粘结剂可为聚氨基甲酸酯类粘结剂，其形成围绕预涂覆骨料的弹性体基质。
所得粘结剂可例如在5％偏转下具有至少80％(例如，至少90％、至少94％等)的弹性。根据astmd240，所得粘结剂可具有至少75(至少80、80至100、80至90等)的肖氏(shore)a硬度。所得粘结剂可在25℃下具有至少3分钟(例如，3至10分钟、4至8分钟等)的凝胶时间，以允许适当的现场使用(例如，以允许与预涂覆骨料充分的混合时间和/或允许充分的就地固化时间)。根据astmd412，所得粘结剂可具有至少1000psi(例如，1000psi至5000psi、1000psi至3000psi、1000psi至2000psi等)的拉伸强度。根据astmc579b，所得粘结剂可具有至少1000psi(例如，1000psi至5000psi、2000psi至4000psi、2000psi至3000psi)的压缩强度。
举例来说，用于形成聚合物混凝土(即，固化的粘结剂)的聚合物基质的基础组合物可包括异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分，其可作为单组分或双组分体系的一部分引入。聚氨基甲酸酯类基质可形成为异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分的反应产物。异氰酸酯类组分包括至少一种异氰酸酯如至少一种聚异氰酸酯、至少一种由至少一种聚异氰酸酯衍生的异氰酸酯封端的预聚物，和/或至少一种由聚异氰酸酯衍生的准预聚物。异氰酸酯反应性组分包括一种或多种多元醇。在示例性实施方案中，异氰酸酯组分和/或异氰酸酯反应性组分可包括一种或多种附加添加剂。
关于用于基础组合物的异氰酸酯组分，示例性聚异氰酸酯包括芳族、环脂族和脂族聚异氰酸酯。示例性异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯(tdi)及其本领域普通技术人员已知的变化形式，以及二苯甲烷二异氰酸酯(mdi)及其本领域普通技术人员已知的变化形式。可使用聚氨基甲酸酯领域中已知的其它异氰酸酯，例如本领域已知的用于聚氨基甲酸酯类涂层的异氰酸酯。还可使用包括改性的异氰酸酯的实例，如含有缩二脲、脲、碳二亚胺、脲基甲酸酯和/或异氰脲酸酯基团的衍生物。示例性可用异氰酸酯类产品包括可购自陶氏化学公司(thedowchemicalcompany)的hyperlasttm产品、papitm产品、isonatetm产品和voranatetm产品、vorastartm产品、hypoltm产品、teraforcetm异氰酸酯产品。
如果包括，那么基于预聚物的总重量，异氰酸酯封端的预聚物的游离异氰酸酯基(nco)含量可为1wt％至35wt％(例如5wt％至30wt％、10wt％至30wt％、15wt％至25wt％、15wt％至20wt％等)。如果存在，那么一种或多种异氰酸酯封端的预聚物可占异氰酸酯组分的20wt％至100wt％(例如20wt％至80wt％、30wt％至70wt％、40wt％至60wt％、45wt％至55wt％等)，并且异氰酸酯组分的其余部分(如果存在)可为一种或多种聚异氰酸酯和/或至少一种添加剂。如果存在，那么一种或多种异氰酸酯封端的预聚物可占形成固化组合物的反应混合物的总重量的5wt％至70wt％(例如20wt％至65wt％和/或35wt％至60wt％)。
异氰酸酯封端的预聚物可通过另一种异氰酸酯组分与另一种异氰酸酯反应性组分(与用于形成固化组合物的异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分不同并且分离)反应而形成，其中异氰酸酯组分以化学计量过量存在。举例来说，当多元醇含有活性羟基时，活性羟基与异氰酸酯部分的反应导致形成氨基甲酸酯键，因此预聚物可包括氨基甲酸酯键和异氰酸酯端基两者。举例来说，预聚物可以一锅法使用至少一种聚醚多元醇制备。例如，用于制备预聚物的一种或多种聚醚多元醇由环氧丙烷、环氧乙烷和/或环氧丁烷衍生。
基础组合物的异氰酸酯指数可为95至300(例如101至200、110至150等)异氰酸酯指数意思是，用于形成固化组合物的反应混合物中的异氰酸酯基当量与用于形成固化组合物、用于形成聚氨基甲酸酯聚合物的反应混合物中的活性氢原子当量的比例乘以100。换句话说，异氰酸酯指数为存在于配制物中的异氰酸酯(nco)基的摩尔当量除以异氰酸酯反应性氢原子的总摩尔当量再乘以100。如本领域普通技术人员将理解的，用于形成固化组合物的反应混合物中的异氰酸酯基可通过异氰酸酯组分提供，并且活性氢原子可通过异氰酸酯反应性组分提供。用于形成异氰酸酯封端的预聚物的异氰酸酯指数可大于200。
用于形成包括聚氨基甲酸酯类基质(包括聚氨基甲酸酯/环氧杂化类基质)的粘结剂的异氰酸酯反应性组分包括一种或多种多元醇。一种或多种多元醇可具有60g/mol至6000g/mol(例如，150g/mol至3000g/mol、150g/mol至2000g/mol、150g/mol至1500g/mol、150g/mol至1000g/mol、200g/mol至900g/mol、300g/mol至800g/mol、400g/mol至700g/mol、500g/mol至700g/mol等)的数均分子量。一种或多种多元醇每分子平均具有1至8个羟基，例如每分子具有2至4个羟基。举例来说，一种或多种多元醇可独立地为二醇或三醇。异氰酸酯反应性组分可包括至少80wt％和/或至少90wt％的一种或多种多元醇。
一种或多种多元醇可为由环氧丙烷、环氧乙烷和/或环氧丁烷与引发剂反应衍生的烷氧基化物。可使用本领域已知的用于制备用于形成聚氨基甲酸酯聚合物的多元醇的引发剂。举例来说，一种或多种多元醇可为任何下列分子的烷氧基化物，例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,2-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、山梨糖醇、蔗糖和甘油。根据示例性实施方案，一种或多种多元醇可由环氧丙烷和环氧乙烷衍生，其中基于烷氧基化物的总重量，少于20wt％(例如，和大于5wt％)的多元醇由环氧乙烷衍生。形成多元醇的示例性催化剂包括例如氢氧化钾(koh)、csoh、三氟化硼和双金属氰化物络合物(dmc)催化剂，如六氰钴酸锌或季磷腈盐化合物。
举例来说，多元醇可含有由环氧乙烷嵌段衍生的末端嵌段。根据另一个示例性实施方案，多元醇由环氧丁烷或环氧丁烷和环氧丙烷的组合衍生。举例来说，多元醇可含有由环氧丁烷衍生的末端嵌段。根据其它示例性实施方案，多元醇可为如上所列的引发剂本身，而没有任何环氧烷与其反应。
在示例性实施方案中，环氧丁烷类多元醇可为聚氧丁烯-聚氧丙烯多元醇，基于环氧丁烷类多元醇的总环氧烷含量，其包括至少50wt％、至少60wt％、至少70wt％、至少80wt％和/或至少90wt％的环氧丁烷，以及其余为至少5wt％的环氧丙烷和/或环氧乙烷。在其它示例性实施方案中，环氧丁烷类多元醇可为完全环氧丁烷多元醇，即环氧烷含量的100wt％为环氧丁烷。
在示例性实施方案中，一种或多种多元醇可包括至少一种数均分子量为400g/mol至4000g/mol的聚(丙二醇)类二醇。对于疏水性(对于防水混凝土可为期望的)，一种或多种多元醇可包括至少一种多元醇(丁二醇)类二醇，其数均分子量为400g/mol至4000g/mol。一种或多种多元醇可被eo封端以具有较高比例的伯羟基作为端基。
在示例性实施方案中，异氰酸酯反应性组分可包括氨或伯或仲胺化合物的烷氧基化物，例如苯胺、甲苯二胺、乙二胺、二亚乙基三胺、哌嗪和/或氨基乙基哌嗪。举例来说，异氰酸酯反应性组分可包括本领域已知的用于形成聚氨基甲酸酯-聚脲聚合物的多元胺。异氰酸酯反应性组分可包括一种或多种羟基当量重量为至少500、至少800和/或至少1,000的聚酯多元醇。举例来说，可使用本领域已知的用于形成聚氨基甲酸酯聚合物的聚酯多元醇。异氰酸酯反应性组分可包括具有填充剂的多元醇(填充多元醇)，例如，其中羟基当量重量为至少500、至少800和/或至少1,000。填充多元醇可含有一种或多种共聚物多元醇，其中聚合物粒子作为分散在共聚物多元醇内的填充剂。示例性填充多元醇包括基于苯乙烯/丙烯腈(san)的填充多元醇、聚脲分散体(phd)填充多元醇和基于聚异氰酸酯加聚产物(pipa)的填充多元醇。异氰酸酯反应性组分可包括含伯羟基的醇，如聚丁二烯、聚四亚甲基醚二醇(ptmeg)、聚丙二醇(ppg)、聚氧丙烯和/或聚氧乙烯-聚氧丙烯。
示例性可用的多元醇类产品包括可购自陶氏化学公司的voranoltm产品、teraforcetm多元醇产品、vorapeltm产品、specflextm产品、voraluxtm产品、paraloidtm产品、voraradtm产品、hyperlasttm产品、voranoltmvoractivtm产品和specflextmactiv。
用于形成聚氨基甲酸酯类基质的异氰酸酯反应性组分可另外包括催化剂组分。催化剂组分可包括一种或多种催化剂。可使用本领域已知的催化剂，如本领域已知的用于形成聚异氰酸酯三聚体的三聚催化剂和/或本领域已知的用于形成聚氨基甲酸酯聚合物和/或涂层的氨基甲酸酯催化剂。在示例性实施方案中，催化剂组分可在形成涂层(例如底涂层或硫化物回收外涂层)之前与异氰酸酯反应性组分预共混。
示例性三聚催化剂包括例如胺(如叔胺)、碱金属酚盐、碱金属醇盐、碱金属羧酸盐和羧酸季铵盐。基于异氰酸酯反应性组分的总重量，三聚催化剂可以例如小于5wt％的量存在。示例性氨基甲酸酯催化剂包括多种胺、含锡催化剂(如羧酸锡和有机锡化合物)、叔膦、多种金属螯合剂和强酸的金属盐(如氯化铁、氯化锡、氯化亚锡、三氯化锑、硝酸铋和氯化铋)。示例性含锡催化剂包括例如辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、二硫醇二丁基锡、二烷基巯基酸二烷基锡和氧化二丁基锡。当存在时，基于异氰酸酯反应性组分的总重量，氨基甲酸酯催化剂可以与三聚催化剂类似的量例如以小于5wt％的量存在。三聚催化剂的量可大于氨基甲酸酯催化剂的量。举例来说，催化剂组分可包括胺类三聚催化剂和锡类氨基甲酸酯催化剂。
粘合促进剂涂层
粘合促进剂涂层在预涂覆骨料上形成最外层。粘合促进剂涂层包括一层或多层，并且包括一种或多种粘合促进剂。一种或多种粘合促进剂可各自为硅烷类化合物。硅烷类粘合促进剂的实例包括氨基硅烷和/或环氧硅烷。
举例来说，涂层使用伯氨基官能硅烷、仲氨基官能硅烷、伯环氧官能硅烷和/或仲环氧官能硅烷形成(可用于涂层的特定硅烷可被一种或多种描述词覆盖)。环氧官能硅烷可为缩水甘油环氧官能硅烷。氨基官能和环氧官能硅烷可与甲氧基硅烷结合，以形成氨基硅烷化合物和/或环氧硅烷化合物。
示例性粘合促进剂包括可购自陶氏化学公司的
添加剂
可添加各种添加剂以调节基础组合物、粘结剂和/或(一种或多种)涂层的特征，例如，可使用本领域普通技术人员已知的添加剂。添加剂可作为异氰酸酯组分和/或异氰酸酯反应性组分的部分添加。添加剂可与一种或多种粘合促进剂组合添加。示例性添加剂包括催化剂、附加粘合促进剂(与预涂覆骨料的粘合促进剂涂层分离)、湿气清除剂、固化剂、ph中和剂、增塑剂、增容剂、填充剂(如功能性填充剂、二氧化硅类填充剂和矿物质类填充剂)、颜料/染料和/或交联剂。
可添加包括至少一种催化剂的催化剂组分，例如可添加至异氰酸酯反应性组分中。举例来说，催化剂组分可具有锡和/或胺类催化剂，例如占异氰酸酯反应性组分的总重量的小于5wt％。举例来说，可使用可商购的催化剂。催化剂可以少量使用，如0.0015wt％至5wt％(例如0.01wt％至1.0wt％等)。催化剂的实例包括叔胺、羧酸锡、有机锡化合物、叔膦、各种金属螯合剂和/或强酸金属盐(如氯化铁、氯化锡、氯化亚锡、三氯化锑、硝酸铋和氯化铋)。
可添加包括至少一种粘合促进剂的附加粘合促进剂组分，例如可添加至异氰酸酯反应性组分中。举例来说，粘合促进剂组分可包括至少一种硅烷类粘合促进剂。如果包括，那么任选粘合促进剂可占异氰酸酯反应性组分的总重量的小于5wt％。
可添加包括至少一种湿气清除剂的湿气清除剂组分，例如可添加至异氰酸酯反应性组分中。如果包括，那么湿气清除剂组分可占异氰酸酯反应性组分的总重量的1wt％至20wt％(例如1wt％至15wt％、1wt％至10wt％、1wt％至5wt％、2wt％至5wt％等)。示例性湿气清除剂包括沸石或分子筛、反应性硅烷(如乙烯基三烷氧基硅烷)和矿物质(如氧化钙)。
可存在填充剂来提供期望的流变特性、机械强化、耐化学性和/或降低成本。可将填充剂添加到异氰酸酯反应性组分和/或异氰酸酯组分中。填充剂的实例包括：无机颗粒材料，如滑石、二氧化钛、碳酸钙、氧化钙、二氧化硅、云母、硅灰石、飞灰、金属粒子、碳黑、石墨；高熔融有机聚合物；和/或加强物。填充剂也包括加强物型填充剂，例如薄片或碎玻璃和/或热解法二氧化硅，其可用于赋予特定特性。填充剂可构成形成固化组合物的混合物的至多90重量％。
可存在增塑剂。如果存在，那么可将增塑剂与异氰酸酯反应性组分混合，例如降低其粘度以促进与可具有较低粘度的异氰酸酯组分混合。增塑剂可实现更高的填充剂装载量、降低成本和/或降低模量。适合增塑剂的实例包括单羧酸的(25℃下)液体酯和分子量高达约300的二羧酸二酯。
可存在颜料和/或染料，例如二氧化钛和/或碳黑，可用于赋予色彩特性。其它添加剂包括例如uv稳定剂、抗氧化剂和脱气剂，其可根据期望的特征独立使用。
一种或多种固化剂(即固化试剂)可包括胺类固化剂(如多元胺)和/或羟基类固化剂(如多元醇)。举例来说，一种或多种固化剂可包括一种或多种多元醇、一种或多种多元胺，或其组合。可使用本领域已知的用于形成涂层的固化剂。固化剂可在首先用预形成的脂族或环脂族异氰脲酸酯三异氰酸酯涂覆支撑剂之后添加。固化剂(curative)可充当用于顶涂层和底涂层两者的固化剂(curingagent)。固化剂也可在顶涂层中添加预形成的脂族或环脂族异氰脲酸酯三异氰酸酯之后的首次涂覆后添加。
反应混合物中可包括各种任选成分，用于形成控释聚合物树脂类涂层、添加剂类涂层和/或以上讨论的附加涂层/层。举例来说，可使用具有至少为5的纵横比(最大与最小正交尺寸的比率)的增强剂如纤维和薄片。这些纤维和薄片可为，例如，无机材料，如玻璃、云母、其它陶瓷纤维和薄片、碳纤维、有机聚合物纤维，它们在最终用途应用中遇到的温度下为非熔融的和热稳定的。另一种任选成分为与支撑剂分离的低纵横比的颗粒填充剂。这类填充剂可为例如粘土、其它矿物，或在方法的阶段(a)和(b)中遇到的温度下为非熔融和热稳定的有机聚合物。这类颗粒填充剂可具有小于100μm的粒度(如通过筛分方法测量的)。关于溶剂，基于异氰酸酯反应性组分的总重量，可使用小于20wt％的溶剂形成底涂层。
骨料
示例性骨料包括砂、硅质白垩、砾石、杂砂岩、砂岩、石灰石和陶瓷粒子(例如氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、二氧化锆、二氧化铈、二氧化锰、氧化铁、氧化钙，和/或铝土矿)。骨料涂覆有聚合物，例如以改善网孔有效强度(例如，通过更均匀地分布压力载荷)、以捕获表面下的碎片(例如，以减少破坏损害混凝土上表面的可能性)，和/或在强压下时将单个粒子粘结在一起。待涂覆的骨料可具有50μm至3000μm(例如，100μm至2000μm)的平均粒度。还可涂覆骨料以具有不同的平均粒度，以便提供包括不同平均粒度的骨料的聚合物混凝土组合物。
骨料(细粒或珠粒)尺寸可与所得聚合物混凝土的性能有关。粒度可以网孔尺寸范围，例如，定义为其中90％的支撑剂落入其内的尺寸范围测量。在示例性实施方案中，骨料为网孔尺寸为20/40的砂。较小的网孔尺寸数对应于相对较粗(较大)的粒度。
预涂覆骨料的涂覆过程
为了预涂覆骨料，可在骨料和/或任选下层底涂层上(例如，直接在其上)形成一个或多个涂层。在形成涂覆骨料的第一阶段中，可将固体芯骨料粒子(例如，其上没有预先形成的树脂层)加热至高温。举例来说，可将骨料粒子加热至50℃至250℃的温度，例如，以加速施加的涂层中的交联。举例来说，涂层温度可为80℃至140℃和/或100℃并且至120℃。固体芯骨料粒子的预热温度可低于其后形成的涂层的涂层温度。形成预涂覆骨料的温度可比形成粘结剂的温度(即，其中基础组合物的异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分反应的温度)高(例如，高至少25℃和/或至少50℃并且任选地高小于150℃)。举例来说，粘结剂可在环境条件(温度和压力)下制备，而预涂覆骨料可在较高的涂层温度下涂覆。
接下来，可按期望的顺序将加热的骨料粒子与期望的组分依次共混(例如，接触)用于形成一个或多个涂层。举例来说，骨料粒子可与包括一种或多种粘合促进剂的配制物共混。在示例性实施方案中，在预热骨料粒子的阶段之后和直到刚好在停止混合器的阶段之后，形成一个或多个涂层的过程可花费少于10分钟。
用于涂覆过程的混合器不受限制。举例来说，如本领域普通技术人员将理解的，混合器可选自特定领域中已知的混合器。举例来说，可使用搅拌机混合器或搅动混合器。混合器可为鼓式混合器、板型混合器、管状混合器、槽式混合器或锥形混合器。可使用hobart混合器。混合可在连续或不连续基础上进行。还可以将若干混合器串联布置或在一个混合器中以若干次运行涂覆骨料。在示例性混合器中，可以将组分连续添加到加热的骨料。举例来说，异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分可在一个或多个步骤中在连续混合器中与骨料粒子混合，以制成一层或多层可固化涂层。
在骨料上形成的任何涂层可以多于一层的形式施加。举例来说，可根据需要重复涂覆过程(例如，1-5次、2-4次和/或2-3次)以获得期望的涂层厚度。可调节骨料的各个涂层的厚度。举例来说，可使用如具有相对窄范围的骨料尺寸或如共混有其它尺寸和/或类型的骨料的涂覆骨料。举例来说，共混物可包括具有不同数量涂层的骨料混合物，以便形成具有多于一个尺寸和/或类型分布范围的骨料共混物。涂层可在预先形成的聚合物树脂涂覆的制品(如骨料)上形成。
涂覆骨料可用表面活性剂或助剂如滑石粉或块滑石处理(例如，以增强可倾倒性)。涂覆骨料可暴露于与添加固化剂分离的涂覆后固化。举例来说，涂覆后固化可包括将涂覆骨料烘烤或加热一段时间，该时间足以使至少基本上所有可用的用于形成涂层的反应性组分基本上反应。即使在第一涂层之后或层之间使用与催化剂的附加接触时间，也可发生这类涂覆后固化。涂覆后固化步骤可执行为在100℃至250℃的温度下的烘烤步骤。涂覆后固化可进行10分钟至48小时的一段时间。
涂层可包括嵌入聚合物树脂基质上和/或内的至少添加剂。一种或多种添加剂可在形成酰胺类涂层的过程期间添加和/或可喷洒到预先涂覆固体芯骨料上。任选地，一种或多种添加剂可提供于载体聚合物中。可使用本领域普通技术人员已知的添加剂。示例性添加剂包括湿气清除剂、uv稳定剂、脱模剂、消泡剂、发泡剂、固化剂、ph中和剂、增塑剂、增容剂、阻燃剂、火焰抑制剂、烟雾抑制剂和/或颜料/染料。
聚合物混凝土组合物
聚合物混凝土组合物可在使用现场制备。举例来说，聚合物混凝土组合物可通过在预期使用现场将基础组合物的异氰酸酯组分、基础组合物的异氰酸酯反应性组分和预涂覆骨料(以不同的顺序)混合来制备。混合可在环境温度下进行。举例来说，在第一位置处(如在高温下的混合器中)，可制备一种或多种粘合促进剂预涂覆骨料。在第二位置处(如预期使用现场)，可将一种或多种粘合促进剂预涂覆骨料、异氰酸酯组分和异氰酸酯反应性组分(例如，在环境温度下)混合以形成聚合物混凝土组合物。第二位置可与第一位置不同。聚合物混凝土组合物可在第二位置处另外固化。
聚合物混凝土组合物可使用足够大的容器(如桶)和高扭矩桨式混合器混合。为了避免/最小化飞溅，可使用变速混合器。在示例性方法中，在将基础组合物倾倒到骨料上之前，首先用混合器开始搅拌骨料(预涂覆骨料和/或未涂覆的骨料)。此方法可避免/最小化作为液体开始的基础组合物的飞溅。在另一种示例性方法中，可将基础组合物添加到容器中，并且然后添加骨料。
除非另外指示，否则所有份数和百分比都按重量计。除非另外指示，否则所有分子量信息均基于数均分子量。
实例
下面关于各种工作实例、比较实例以及工作和比较实例中使用的材料提供近似特性、特征、参数等。
粘合促进剂预涂覆骨料
砂北白压裂砂(northernwhitefracsand)，网孔尺寸为20/40。
粘合促进剂γ-氨基丙基三甲氧基硅烷类粘合促进剂(作为silquesttma-1100可购自
粘合促进剂预涂覆骨料通过使用以下过程来制备：其中将2000克的砂在烘箱中加热至至多120℃的温度。然后，将热砂引入到配备有加热夹套(配置为约70℃的温度)的
具有粘合促进剂预处理骨料的聚合物混凝土
组分1双组分聚氨基甲酸酯粘结剂体系的异氰酸酯组分(作为hyperlasttmlu1011可购自陶氏化学公司)。
组分2双组分聚氨基甲酸酯粘结剂体系的异氰酸酯反应性组分(作为hyperlasttmlp5046可购自陶氏化学公司)。
根据表1中的配方制备聚合物混凝土的工作实例1、2和3以及比较实例a。制备工作实例1-3而不添加任何附加催化剂(如二月桂酸二丁基锡类催化剂)，并且使用小于0.1wt％的催化剂1制备工作实例a。为了制备样品，将组分1和2倒入塑料桶中并且用砌砖镘刀手动混合1分钟。接下来，添加骨料(即，砂、聚氨基甲酸酯预涂覆骨料或其混合物)，并且将所得混合物不断混合以用聚合物润湿骨料。随后，将所得混合物倒入2”×2”×2”立方的组合模具中，并且在室温下固化24小时。
表1
*值为基于线性外推的估计值
参考上文，观察到随着原砂和涂覆砂以不同比例混合在一起而增加抗压强度的趋势。具有100％原砂(即砂)的系统导致最小的抗压强度，并且具有100％涂覆砂的系统(即，聚氨基甲酸酯预涂覆骨料)导致最大的抗压强度。另外，当使用涂覆砂时，发现在此阶段不需要催化剂。
在示例性实施方案中，聚合物混凝土组合物可具有大于1200psi(例如，大于1500psi和/或大于2000psi)的峰值压缩应力。峰值压缩应力可高达5000psi。多元醇混凝土组合物在峰值应力下的压缩应变百分比可大于8.0％(例如，大于11.0％)。在峰值应力下的压缩应变百分比可高达30.0％(例如，高达20.0％)。