一种伸缩缝用改性硅酮结构填充材料及其制备方法与流程

本发明涉及填充材料，尤其涉及一种伸缩缝用改性硅酮结构填充材料及其制备方法。

背景技术：

1、公路桥梁伸缩缝是为了满足桥面变形和桥面防水等方面需要，在两梁端间、梁端与桥台间或桥梁的铰接处等位置上设置的伸缩缝，桥梁轴线的平行和垂直方向均能自由伸缩，能够调节由车辆荷载和桥梁建筑材料所引起的上部结构之间的位移和联结，在调节车辆荷载和桥梁建筑材料所引起的位移和连接起着重要作用。桥梁伸缩缝对于桥梁的安全使用及使用寿命具有关键影响。伸缩装置一旦被破坏，将严重影响行车的速度、平稳舒适性，产生噪音甚至造成行车安全事故。

2、作为桥面整体防水的重要组成部分，公路桥梁伸缩缝直接关系到桥梁防水体系的有效性和结构的耐久性。目前桥梁上常用伸缩缝类型为橡胶止水带伸缩缝。通过对已经开通的高速公路伸缩缝使用情况进行调查，发现有20％以上的橡胶止水带出现了病害，由于止水带损坏导致不同程度的漏水现象，丧失了梁端防排水能力。并且在公路桥梁使用过程中经常会发现桥梁伸缩缝的橡胶止水带在日晒、雨淋、行车等外界因素作用下出现老化破损、断裂等病害。常规维修难点在于对交通影响大，清缝、更换橡胶止水带需要封闭交通较长，影响道路、桥梁的正常通行。当前伸缩缝普遍存在有伸缩缝杂物堵塞、止水条渗漏、老化开裂、伸缩缝结构损坏等缺陷。硅酮类填充材料具有耐气候、紫外及臭氧老化等性能。目前市场中有双组份硅酮中空玻璃胶和双组份聚硫密封胶，然而仍然有许多硅酮填充材料产品仍存在许多问题，双组份硅酮中空玻璃胶虽然粘接力强，拉伸模量高，但伸长率低；双组份聚硫密封胶拉伸模量高但是耐老化差，粘接力低。目前亟待提供一种新型公路桥梁伸缩缝用填充材料。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种伸缩缝用改性硅酮结构填充材料及其制备方法。本发明提供的改性硅酮结构填充材料在公路桥梁伸缩缝中使用，具有拉伸性能、粘结性能、耐老化性和耐水性等方面优异的综合性能，而且施工养护简单方便，能更好地防止雨水、泥土粉尘以及固体垃圾的渗入阻塞。

2、第一方面，本发明提供的一种伸缩缝用改性硅酮结构填充材料，按质量份计，包括：

3、a组分：

4、

5、b组分：

6、

7、a组分和b组分的质量比为9.5～10:1。

8、本发明提供的改性硅酮结构填充材料具有耐老化性强，断裂伸长率高，在无涂层情况下与型钢粘接力强，弹性模量好，填入桥梁伸缩缝中固化后可以免维护，将其代替桥梁伸缩缝中的止水胶条，可在同等条件下防水效果更好，使用年限更长，具有远超止水胶条的使用性能，能更好地满足桥梁伸缩缝结构填充的性能要求。

9、作为优选，所述预聚体由包括聚醚、mdi、苯酚和二羟基聚二甲基硅氧烷的原料反应制得。

10、作为优选，所述聚醚为聚醚多元醇330n。

11、作为优选，聚醚、mdi、苯酚和二羟基聚二甲基硅氧烷的质量比为55～65:10～20:10:10～20。进一步优选，聚醚多元醇330n、mdi、苯酚和二羟基聚二甲基硅氧烷的质量比为12:3:2:3。

12、本发明通过将脱水的聚醚与mdi进行反应，加入苯酚进行封端，然后加入二羟基聚二甲基硅氧烷，进行改性化合反应，得到所述预聚体，通过本发明的改性，使得二羟基聚二甲基硅氧烷与聚醚、mdi和苯酚反应得到的新型预聚体具有耐老化性强，粘接力提高，弹性模量好。在优选比例下的聚醚多元醇330n、mdi、苯酚和二羟基聚二甲基硅氧烷为原料制备的预聚体的性能更佳。本发明体系中所述的预聚体与各组分相作用，使本发明双组份胶体具有更高的伸长率，耐老化性，粘接性，耐水性等，能够更好的在桥梁伸缩缝结构填充材料中使用。

13、作为优选，所述预聚体的制备包括：将脱水的聚醚与mdi进行反应，加入苯酚进行封端，然后加入二羟基聚二甲基硅氧烷进行反应。

14、进一步优选，所述预聚体的制备包括：将聚醚在90～100℃脱水1～2h，将脱水的聚醚与mdi在70～80℃反应，加入苯酚封端，然后与二羟基聚二甲基硅氧烷在70～80℃下进行反应1～2h。

15、进一步优选，所述预聚体的制备包括：将聚醚多元醇330n 600kg加入反应釜中在90～100℃脱水2h，然后加入mdi 150kg在75℃进行化合反应3h，加入苯酚100kg封端后3h，再加入二羟基聚二甲基硅氧烷150kg在70℃进行改性化合反应1h，放料储存。

16、作为优选，所述增强剂选自气相白炭黑、环氧树脂、酚醛树脂和促进剂tt中的一种或多种。

17、进一步优选，所述增强剂选自促进剂tt和气相白炭黑中的一种或多种。

18、进一步优选，所述促进剂tt和气相白炭黑的质量比为2:1。

19、作为优选，所述硅油选自甲基硅油、甲基苯基硅油和甲基乙氧基硅油中的一种或多种。

20、作为优选，所述第一助剂为六甲基二硅胺烷和/或甲基硅胺烷。

21、作为优选，所述硅烷偶联剂选自kh-550、kh-560、kh-570中一种或多种。

22、进一步优选，所述硅烷偶联剂为kh-550h和/或kh-560。

23、优选的，所述kh-550和所述kh-560的质量比为1.8～2.1:1，更优选为2:1。

24、作为优选，所述催化剂选自二正丁基二月醋酸锡、二丁基二月桂酸锡、钛酸异丙酯、磷酸、草酸中的一种或多种。

25、本发明中采用所述的催化剂，能够使得本发明的a、b组分胶体混合后，更好地调整固化速度。

26、本发明发现，当采用优选比例的硅烷偶联剂、催化剂等原料，能够进一步提高本发明结构填充材料的粘结性和拉伸强度等综合性能，填入桥梁伸缩缝中固化后可以免维护。

27、进一步优选，所述催化剂为正硅酸丙酯和二丁基二月桂酸锡；所述正硅酸丙酯和所述二丁基二月桂酸锡的质量比优选为1～2:1。

28、进一步优选，所述碳酸氢钙与所述活性重钙的质量比为2～3:1，优选为3:1。本发明配方体系中碳酸氢钙与活性重钙在优选用量下能进一步提高该改性硅酮结构填充材料的使用性能。

29、作为优选，所述第二助剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、苯胺基甲基三甲氧基硅烷、苯胺基甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

30、进一步优选，所述的伸缩缝用改性硅酮结构填充材料，a组份采用以下质量份的成分：

31、

32、b组份采用以下质量份的成分：

33、

34、进一步优选，a组分和b组分的质量比为10:1。

35、本发明研究发现，通过采用所述a组分和b组分中特定成分相互作用，且在优选用量下的各组分能意料不到地提高道路桥梁伸缩缝用改性硅酮结构填充材料的拉伸性能、定伸粘结性、耐水抗水性、抗疲劳、耐老化性等方面性能，尤其是其各项指标与现有技术的各填充材料相比能更好地适用于道路桥梁伸缩缝的工况，更适合在道路桥梁伸缩缝中使用，同时本发明填充材料在施工和养护方面更加简单方便，还能更好地防止雨水、泥土粉尘以及固体垃圾的渗入阻塞，在道路桥梁伸缩缝中具有很好的推广应用价值。

36、第二方面，本发明提供的所述的伸缩缝用改性硅酮结构填充材料的制备方法，包括：

37、1)将预聚体、第一助剂、硅油、气相二氧化硅、碳酸氢钙、活性重钙、增强剂进行混合，得到a组份；

38、2)将碳酸钙、色浆、正硅酸丙酯、第二助剂、硅烷偶联剂、催化剂进行混合，得到b组分；以及任选的

39、3)将a组分和b组分搅拌混合，在温度为10～60℃的条件下反应。

40、作为优选，步骤1)中，使a组份的胶体达到设定粘度35000～50000ps优选43500～45000ps。

41、作为优选，步骤3)中，反应温度为10～45℃。

42、作为优选，步骤3)中，a组分和b组分的质量比为9.8～10.2:1，优选为10:1；反应时间为15～35min。

43、本发明中，将a组分和b组分在所述制备工艺的优选条件下能更好地保证所制得的改性硅酮结构填充材料的使用性能和寿命。

44、第三方面，本发明还提供所述的伸缩缝用改性硅酮结构填充材料或所述伸缩缝用改性硅酮结构填充材料的制备方法制得的伸缩缝用改性硅酮结构填充材料的应用，特别在道路桥梁伸缩缝填充中的应用；优选的，所述改性硅酮结构填充材料在公路桥梁伸缩缝中的应用，用于与伸缩缝结构中的型钢粘接。

45、本发明的有益效果至少在于：本发明的伸缩缝用改性硅酮结构填充材料将代替桥梁伸缩缝中的止水胶条，可在同等条件下防水效果更好，使用年限更长，使用性能远超目前广泛应用的止水胶条。通过对预聚体的改性，双组分及各成分和用量的优化，制得宽温域耐老化的伸缩缝用改性硅酮结构填充材料，具有很高的断裂伸长率，拉伸模量大且与型钢粘接力很强，而且较现有填充材料，本发明的改性硅酮结构填充材料在桥梁伸缩缝工况下要求的耐水抗水性、抗灰尘、抗疲劳、耐老化性等方面具有更佳表现，其填入公路桥梁伸缩缝中固化后可以免维护。