[发明专利]聚氨酯改性沥青、水性聚氨酯改性沥青乳液、水性聚氨酯改性沥青防水涂料及其制备方法

说明书

本发明属于改性沥青领域，具体涉及聚氨酯改性沥青、水性聚氨酯改性沥青乳液、水性聚氨酯改性沥青防水涂料及其制备方法。聚氨酯改性沥青包括：聚氨酯和基质沥青；所述基质沥青中芳香分的含量≥40％。本发明采用芳香族聚醚与异氰酸酯和马来酸酐反应得到聚氨酯预聚体，该预聚体与芳香分含量高的基质沥青具有很好的相容性，在改性过程中无需添加额外相容剂，同时采用原位聚合的方法对沥青进行改性，避免了聚氨酯制备后再造粒改性效率低且相容性差的问题。利用聚合物乳液来提高涂料与基层的粘附性，再通过硬质填料来提高产品的耐磨性能。得到的水性沥青涂料与基层和摊铺沥青层的粘结性能好，且抗高温热碾压，材料水性环保，不会释放挥发性有机物。

技术领域

本发明属于改性沥青领域，更具体地，涉及聚氨酯改性沥青、水性聚氨酯改性沥青乳液、水性聚氨酯改性沥青防水涂料及其制备方法。

背景技术

随着国内基础设施建设的不断推进，城市建设高速发展，我国的道桥建设也步入了快车道，市场对桥梁建造的安全性要求日益严苛。但是，很多桥梁因为防水措施不力，造成桥面漏水、钢筋锈蚀并引起混凝土膨胀、铺装层剥落等病害。不仅影响车辆的行驶安全，还大大缩短了桥梁的使用寿命。传统的道桥用水乳型沥青防水涂料采用外掺氯丁胶乳的方法制备，产品强度低，抗外力破坏的能力差。特别是在施工过程中，防水层在沥青混凝土摊铺过程中，受到沥青混凝土的热作用和挤压冲击作用下，极易被破坏造成防水层穿孔，失去防水作用。因此开发一种高强度、耐热性好的水乳型沥青防水涂料对，对于桥梁防水的长期可靠性具有重要意义。

聚氨酯改性沥青材料具有良好的耐高低温性能、优异的硬度以及高性价比，其乳化后制备成水性聚氨酯改性沥青防水涂料，还能够满足城市桥梁冷施工的要求。中国发明专利申请CN 102850506A中提出了一种聚氨酯改性沥青的方法，但该方法需要使用压力反应器，在一定压力下进行生产，对生产工艺的要求较高。中国发明专利申请CN 107177210A提供了一种聚氨酯改性沥青的技术方案，但该方法需要加入相容剂以保证聚氨酯和沥青的相容性，生产工艺复杂，且相容剂在高温改性沥青时容易挥发产生有机气体，对健康产生危害。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能用于城市桥梁防水工程的水性聚氨酯改性沥青防水涂料。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种聚氨酯改性沥青，该聚氨酯改性沥青包括：聚氨酯和基质沥青；

所述基质沥青中芳香分的含量≥40％。

作为优选方案，以聚氨酯改性沥青的重量计，该聚氨酯改性沥青包括：聚氨酯10-30wt％、基质沥青70-90wt％。

本发明的第二方面提供上述的聚氨酯改性沥青的制备方法，其中，该制备方法包括：

(1)将直链多元醇脱水后与异氰酸酯单体、马来酸酐混合反应，得到预聚物；

(2)将芳香族多元醇和基质沥青混合均匀，然后加入所述预聚物和催化剂进行反应，得到所述聚氨酯改性沥青；

作为优选方案，聚氨酯改性沥青的制备方法包括：

将40-60重量份直链多元醇在110-130℃、真空-0.95MPa以上脱水2.5-3.5h，降温至60-70℃，然后与60-100重量份异氰酸酯单体、20-60重量份马来酸酐搅拌均匀，随后升温至80-90℃，反应3-4h；降温至55-60℃，得到预聚物。通过制备预聚物，使得异氰酸酯单体在高温改性沥青过程中不会因挥发导致未参与反应；同时在制备预聚体的过程中引入了马来酸酐单体，提高了预聚体与沥青的相容性。

将3-8重量份芳香族多元醇和75-90重量份基质沥青在110-130℃下搅拌分散至混合均匀，之后将2-22重量份预聚物和0.01-0.1重量份的催化剂加入到反应器中，在130-150℃下反应1.5-2.5h，得到所述聚氨酯改性沥青。通过聚氨酯在沥青中发生原位聚合，在沥青中形成网络结构，提高沥青的低温柔性、强度等性能指标。