本发明属于道路材料工程,具体涉及一种用于沥青混合料回收料(rap)冷再生用的聚氨酯混凝土路面的结合料。
背景技术:
1、截至2019年,中国公路总里程501.25万公里,其中高速公路接近15万公里,其中公路养护里程达到495.31万公里,占公路总里程98.8%,公路进入养护时代,公路养护每年产生的沥青路面混合料(rap)达到7000-9000万吨;各种沥青路面再生技术研究行业发展热点,传统厂拌热再生、就地冷再生等方式虽然可以达到80-100%的再利用率,但基本不能用于原路面面层结构,造成原路面高质量的面层rap回收附加值不高。
2、沥青混合料结构强度很大程度上取决于混合料的内摩擦力和粘结力,而自身粘结力有限,造成采用沥青材料再生rap制备混合料限制较多,且再制备高等级路面时,rap掺混比例较低。目前以最成熟的厂拌热再生沥青混合料为例,rap旧料的掺比普遍较低,一般10%-30%,甚至更低;需对par进行二次筛分,部分par材料不满足热拌再生标准要求。
3、聚氨酯胶粘剂与石料具有优异的粘结性能,且具有优异的机械强度、耐老化性能、耐水解性能、耐疲劳性能及耐低温性能,在钢桥面铺装及高弹多孔路面中有较多的应用,由于聚氨酯配方设计非常灵活,可以通过不同配方设计获得多样性能。
4、申请号201410424976.1的发明专利公开一种温拌再生沥青混合料,由温拌再生沥青、新矿料和旧沥青混合料rap拌和而成,减少传统热再生沥青混合料高温能耗,同时将旧沥青混合料掺入量提高到50%,该专利温拌沥青,拌和过程仍需将沥青温度加热到100℃以上,且由于沥青本身力学性能限制,制备混合料强度提升有限,沥青混合料回收料(rap)加入比例也有限。
5、申请号cn 202010023942.7的发明专利公开一种聚醚型聚氨酯混凝土铺装材料,采用聚醚型聚氨酯粘结剂在常温下与矿料拌和形成聚醚型聚氨酯混凝土,采用冷拌冷铺的施工方式,具有延长施工工期,避免拌和过程有有害气体排放的优点,具有优异的路用性能及抗老化能力,但其使用过程中,采用的是多官能度噁唑烷类潜伏固化剂,虽然减轻单组分固化气泡问题,但噁唑烷类潜伏固化剂价格高,经济性差且固化过程中释放醛、酮等二次污染气体,且聚醚型聚氨酯胶结料的强度普遍低于聚酯型胶结料,采用的石料也是新集料,在经济性和环保性能方面仍显不足。
6、申请号201910629418.1的发明专利公开一种混凝土桥面铺装用聚氨酯橡胶多孔混合料,利用聚氨酯胶结料的优异粘结性能,在桥面铺装工程中利用废橡胶颗粒,配合新的玄武岩集料,用于混凝土桥面铺装,能够提高路面性能、降低混合料密度、减少桥梁恒定荷载作用同时再利用废橡胶颗粒,该专利仍需使用新石料,且选用的聚氨酯胶结料为双组分,成本也相对较高,操作复杂,不适合大面积推广。
技术实现思路
1、为解决沥青混合料回收料(rap)高价值回收的问题,本发明提供了一种单组份湿固化聚氨酯结合料及其制备方法,该结合料具有优异的粘结性能和强度,可高比例回收利用rap制备各级路面,且具有存储稳定、操作简单、使用再生材料等优点,为高价值回收再利用rap创造了条件。
2、本发明提供了一种采用再生的芳香族聚酯多元醇与聚醚混合制备的聚氨酯胶结料,通过特殊助剂保障聚酯聚醚混合体系30天内保持均相,不分层沉降,后续若出现分层也可以简单混合即可均匀,同时具备优异的粘结性能,可回收利用沥青混合料回收料(rap)比例达到80%以上,满足各级路面应用。
3、为达到以上目的,本发明采用以下技术方案:
4、本发明提供一种沥青混合料回收料(rap)冷再生用的聚氨酯混凝土路面的结合料,以重量百分数计,包括以下组分:
5、
6、本发明所述结合料的粘度(25℃)为800-2500mpa.s,优选为1000-2000mpa.s,更优选为1300-1500mpa.s。
7、所述聚醚多元醇a,数均分子量为1000-8000,优选1500-4000,官能度为2-4,羟值为20-80mgkoh/g,其用量为35%-50%,优选35%-45%,更优选40%-45%。
8、所述聚酯多元醇b为再生芳香族聚酯多元醇,采用选自例如pet废弃塑料再生降解,或涤纶聚酯废料、pta残渣等的原料与一缩二乙二醇制得,数均分子量为200-5000,优选400-3000,官能度为2-4,羟值为20-300mgkoh/g,其用量为5%-15%,优选5%-12%,更优选5%-8%。
9、所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基甲烷多异氰酸酯的一种或多种,其用量为25%-45%,优选30%-40%,更优选30%-35%。
10、所述助剂为芳烃重组分,工业级,沸点大于260℃,其用量为10%-25%,优选10%-20%,更优选10%-15%。
11、所述稳定剂为苯甲酰氯、己二酰氯、3,5-二甲基苯甲酰氯、磷酸、油酸的一种或多种,其用量为0.01%-0.1%,优选0.02%-0.08%,更优选0.03%-0.06%。
12、本发明通过助剂的作用,可以保证再生芳香族聚酯多元醇与聚醚多元醇制备的聚氨酯胶结料30天内保持均相状态;
13、本发明采用回收聚酯多元醇,可进一步降低聚氨酯胶结料成本,同时提高对rap料的粘结性能。
14、本发明所述的聚氨酯结合料的制备方法包括:
15、(1)、以再生聚酯多元醇b为羟基组分,以异氰酸酯为nco基组分,并加入助剂,在一定的温度下,经过一段时间的反应,合成端nco基预聚体;
16、(2)、保持一定的温度和搅拌条件,将聚醚多元醇a加入到预聚体中,再与前一步的预聚体中的游离异氰酸酯继续反应,得到进一步反应的预聚体;
17、(3)、将稳定剂加入到体系中,搅拌一定时间,混合均匀,得到该结合料;
18、步骤(1)中,优选地,反应温度为65-75℃,反应时间1-1.5小时;
19、步骤(2)中,优选地,反应温度为75-85℃,反应时间3-4小时。
20、本发明的积极效果在于:
21、1、采用一种全新且经济的思路解决了沥青混合料回收料(rap)利用效率低、回收价值不高的问题,通过对结合料的组分进行设计,引入更加经济环保的再生聚酯多元醇的方式,提高粘合剂的粘结强度,可回收利用沥青混合料回收料(rap)比例达到80%以上,满足各级路面应用;
22、2、采用的再生聚酯,与聚醚混合制备的聚氨酯胶结料,通过添加特殊助剂体系,明显改善极性较强的聚酯和极性较弱的聚醚体系相容性,解决聚酯类聚氨酯预聚体与聚醚类聚氨酯的相容性问题,能够30天内保持均相状态,后续如出现分层,也可以通过简单搅拌即混合均匀,并保持30天以上的前均相状态;
23、3、本发明所制备的聚氨酯结合料,常温条件下保持低粘状态,与集料容易混合,施工简单。
1.一种沥青混合料回收料冷再生用的聚氨酯混凝土路面的结合料,以重量百分数计,包括以下组分:
2.如权利要求1所述的结合料,其特征在于,结合料的粘度(25℃)为800-2500mpa.s。
3.如权利要求1所述的结合料,其特征在于,所述聚醚多元醇a,数均分子量为1000-8000,优选1500-4000,官能度为2-4,羟值为20-80mgkoh/g。
4.如权利要求1所述的结合料,其特征在于,所述聚酯多元醇b为再生芳香族聚酯多元醇,采用选自pet废弃塑料再生降解、涤纶聚酯废料、pta残渣的原料与一缩二乙二醇制得。
5.如权利要求1或4所述的结合料,其特征在于,所述聚酯多元醇b,数均分子量为200-5000,优选400-3000,官能度为2-4,羟值为20-300mgkoh/g。
6.如权利要求1所述的结合料,其特征在于,所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基甲烷多异氰酸酯的一种或多种。
7.如权利要求1所述的结合料,其特征在于,所述助剂为芳烃重组分,工业级,沸点大于260℃。
8.如权利要求1所述的结合料,其特征在于,所述稳定剂为苯甲酰氯、己二酰氯、3,5-二甲基苯甲酰氯、磷酸、油酸的一种或多种。
9.制备如权利要求1-8任一项所述的结合料的方法,包括:
10.如权利要求9所述的方法,其中,步骤(1)中,反应温度为65-75℃,反应时间1-1.5小时;步骤(2)中,反应温度为75-85℃,反应时间3-4小时。