CN114958133B - 一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料及其制备方法 - Google Patents

一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料及其制备方法，包括以下重量份数的原料：40‑55份生物基聚氨酯‑丙烯酸酯互穿网络乳液、30‑50份沥青乳液、0.2‑1份消泡剂、5‑10份阻燃剂和1‑4份防沉淀助剂。所述生物基聚氨酯丙烯酸酯互穿网络乳液为改性蓖麻油聚酯多元醇所制聚氨酯与丙烯酸酯通过互穿网络合成方式制备，本发明所制生物基聚氨酯‑丙烯酸酯互穿网络乳液低温柔韧性优异、延伸率高、拉伸强度较高、凝胶率低。

Description

一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料及其制备方法。
背景技术
我国高铁桥梁多为钢筋混凝土结构，雨水的冲刷及渗透都会对混凝土桥梁结构带来腐蚀，降低桥梁使用年限。在运行过程中进行维修、维护成本较高，且具有一定难度。随着我国高铁建设的发展，南北温差及雨水不同，对桥面防水要求越来越高。
目前高铁桥面常用防水材料包括沥青卷材、橡胶沥青涂料及聚氨酯弹性涂料。沥青卷材施工多为人工明火烘烤施工，施工效率低，且卷材难以完全烘烤，使得卷材与基材粘接较差，卷材衔接处易串水，防水效果较差。聚氨酯涂料多为溶剂型涂料，存在有机溶剂挥发，对环境造成污染。聚氨酯涂料固化速度慢，对环境温度、湿度较为敏感，表面易起泡，限制了聚氨酯涂料应用。橡胶沥青涂料是一种快速固化涂料，施工效率高且成本较低。常用橡胶改性沥青涂料主要由沥青乳液、氯丁胶乳、丁苯胶乳及破乳剂组成。机械施工、破乳速度快，能够在基材上形成完整防水层，具有一定自修复能力，但目前橡胶沥青涂料存在耐低性难以达到-40℃，力学性能差等缺点。
随着人们环保意识的提高，环保要求越来越高，因此寻求无毒产品性能指标符合要求的高铁桥面用防水涂料成为业内研究的重点和难点。CN112694825A公开了一种高速铁路道桥专用聚氨酯防水涂料，由A、B组分制得，A组分包括蓖麻油多元醇、聚醚二醇和异氰酸酯，B组分包括聚醚三元醇、3,3-二氯-4,4二氨基二苯基甲烷、晶须材料、滑石粉、二氧化硅粉和氧化铁红以及环烷酸铅，该双组分聚氨酯涂料施工时容易卷入气泡不影响产品性能，利于喷涂施工，施工效率低，成膜时间长，产品延伸率低，不能够进行自修复。
基于此，如何获得耐低温性和力学性能理想且对于环境友好的防水材料依旧是本领域需解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种性优环保的生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，并同时提供其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明一方面提供了一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，其由如下重量份数原料制成：
Figure BDA0003603013490000021
作为本发明的一些优选方案，所述生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液由以下原材料制备而成：
Figure BDA0003603013490000022
Figure BDA0003603013490000031
作为本发明的一些优选方案，所述生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液由以下方法制备而成：
将亲水型蓖麻油聚酯多元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯加入到反应容器中，氮气保护下，设定温度80-85℃反应2-3h，测定异氰酸根达到理论值后停止加热，温度降至45-50℃后加入丙烯酸酯丁酯、丙烯酸丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚氨酯扩链剂、乳化剂CO-436、三乙胺继续搅拌25-30min，加入去离子水设定搅拌速度800-1000r/min，搅拌10-15min，加入过硫酸铵、碳酸氢钠，设定温度80-85℃反应2-2.5h，设定温度85-90℃反应1-1.5h，停止加热得到生物基改性丙烯酸酯互穿网络乳液。
作为本发明的一些优选方案，所述氨酯扩链剂为噁唑烷类扩链剂，所述噁唑烷类扩链剂以下原材料制备而成：
二乙醇胺 33-39份；
异丁醛 22-28份；
异佛尔酮二异氰酸酯 36-42份。
作为本发明的一些优选方案，所述噁唑烷类扩链剂的具备制备方法如下：
将二乙醇胺加入反应容器中，加入异丁醛，冷却温度保持40-45℃，保持2-2.5h，设定温度90-95℃加热反应3h，降温至50-60℃，减压除水，升温至100-110℃，保持真空度为0.09-0.095MPa，保持1.5-2h，停止加热，加入异佛尔酮二异氰酸酯得到噁唑烷类扩链剂。
作为本发明的一些优选方案，所述亲水型蓖麻油聚酯多元醇由以下原料制备而成：
Figure BDA0003603013490000032
Figure BDA0003603013490000041
作为本发明的一些优选方案，所述改性蓖麻油聚酯多元醇的制备步骤如下：
将蓖麻油、甘油加入反应容器中，设定温度220-230℃，保持2.5-3h，降温至90-100℃以下，加入己二酸，设定温度230-235℃，反应2h，测定酸值达到5mgKOH/g后停止加热，冷却至80-85℃加入苯酐，设定温度150-160℃，保持1-1.5h，测定酸45-52mgKOH/g后停止加热，得到亲水型蓖麻油聚酯多元醇。
作为本发明的一些优选方案，所述消泡剂选自FOAMEX 825。
作为本发明的一些优选方案，所述阻燃剂选自ZH-8024。
作为本发明的一些优选方案，所述防沉淀助剂选自ECO-6000。
本发明另一方面提供了一种上述生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料的制备方法，具体如下：
按配方比将阻燃剂和防沉淀助剂以外的其他原料加入到搅拌装置中，300-600转/分钟搅拌20-35分钟，再加入阻燃剂和防沉淀助剂，500-800转/分钟搅拌10-15分钟，出料即得。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明所提供的生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，经验证，在混凝土基材表面附着力均高于1.1MPa，拉伸强度均大于1.5MPa，断裂伸长率均大于1250％，-45℃低温柔韧性测试，表面均无裂纹、不开裂，凝胶率小于0.5％，满足性能要求及生产要求。
本发明所提供的生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，以生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液作为原料，利用自带的内聚力较高的氨基甲酸酯基团，能够形成物理交联，且自制亲水型蓖麻油多元醇带有侧基，能够提供内增塑作用，因此低温柔韧性也较为优异，力学强度大。
本发明所提供的生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，所用的噁唑烷类扩链剂，具有一定空间位阻的仲胺，活性较低，且在乳化前在体系中已分散均匀，加入水后再产生仲能够被乳化剂包裹，因此凝胶率低。
本发明所提供的方法，施工快捷简单，能够满足施工现场需求。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。
实施例1聚氨酯扩链剂
原料配比如下：
二乙醇胺 36份
异丁醛 25份
异佛尔酮二异氰酸酯 39份
制备方法如下：
将36份二乙醇胺加入到带有温度计、机械搅拌、减压蒸馏装置的四口瓶内，加入25份异丁醛，冷却温度保持45℃，保持2h。设定温度95℃加热反应3h。降温至60℃，减压除水，升温至100℃，保持真空度为0.095MPa，保持2h，停止加热。加入39份异佛尔酮二异氰酸酯得到噁唑烷类扩链剂。
实施例2亲水型蓖麻油聚酯多元醇
亲水型蓖麻油聚酯多元醇由以下原料制备而成：
Figure BDA0003603013490000051
Figure BDA0003603013490000061
亲水型蓖麻油聚酯多元醇的制备步骤如下：
将82份蓖麻油、5份甘油加入带有分水器、温度计、机械搅拌、氮气保护的四口瓶内瓶内，设定温度220℃，保持3h。降温至100℃以下，加入5份己二酸，设定温度230℃，反应2h，测定酸值达到5mgKOH/g后停止加热，冷却至80℃加入10份苯酐，设定温度150℃，保持1h，测定酸45-52mgKOH/g后停止加热，得到亲水型蓖麻油聚酯多元醇。
实施例3-1生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液1#
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液由以下原材料制备而成：
亲水型蓖麻油聚酯多元醇 30份
二苯基甲烷二异氰酸酯 7份
丙烯酸丁酯 10份
丙烯酸丙酯 3份
聚氨酯扩链剂 2份
三羟甲基三丙烯酸酯 0.5份
乳化剂CO-436 1份
过硫酸铵 0.3份
三乙胺 1份
碳酸氢钠 0.2份
去离子水 45份
将30份实施例2制备的亲水型蓖麻油聚酯多元醇、7份二苯基甲烷二异氰酸酯加入到带有机械搅拌、温度计、氮气保护、恒压滴液漏斗的四口瓶内，设定温度80℃反应2.5h，测定异氰酸根达到理论值后停止加热，温度降至45℃后加入10份丙烯酸酯丁酯、3份丙烯酸丙酯、0.5份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、2份聚氨酯扩链剂、1份乳化剂CO-436、1份三乙胺继续搅拌30min，加入45份去离子水设定搅拌速度900r/min，搅拌10min，加入0.3份过硫酸铵、0.2份碳酸氢钠，设定温度85℃反应2h，设定温度90℃反应1h，停止加热得到生物基改性丙烯酸酯互穿网络乳液。
实施例3-2生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液2#
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液由以下原材料制备而成：
亲水型蓖麻油聚酯多元醇 35份
二苯基甲烷二异氰酸酯 7份
丙烯酸丁酯 5份
丙烯酸丙酯 6份
聚氨酯扩链剂 1份
三羟甲基三丙烯酸酯 1份
乳化剂CO-436 1份
过硫酸铵 0.2份
三乙胺 2份
碳酸氢钠 0.1份
去离子水 41.7份
将35份实施例2制备的亲水型蓖麻油聚酯多元醇、7份二苯基甲烷二异氰酸酯加入到带有机械搅拌、温度计、氮气保护、恒压滴液漏斗的四口瓶内，设定温度80℃反应2.5h，测定异氰酸根达到理论值后停止加热，温度降至45℃后加入5份丙烯酸酯丁酯、6份丙烯酸丙酯、1份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1份聚氨酯扩链剂、1份乳化剂CO-436、2份三乙胺继续搅拌30min，加入41.7份去离子水设定搅拌速度900r/min，搅拌10min，加入0.2份过硫酸铵、0.1份碳酸氢钠，设定温度85℃反应2h，设定温度90℃反应1h，停止加热得到生物基改性丙烯酸酯互穿网络乳液。
实施例3-3生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液3#
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液由以下原材料制备而成：
亲水型蓖麻油聚酯多元醇 30份
二苯基甲烷二异氰酸酯 10份
丙烯酸丁酯 5份
丙烯酸丙酯 3份
聚氨酯扩链剂 1份
三羟甲基三丙烯酸酯 0.5份
乳化剂CO-436 1份
过硫酸铵 0.3份
三乙胺 2份
碳酸氢钠 0.2份
去离子水 45份
将30份实施例2制备的亲水型蓖麻油聚酯多元醇、10份二苯基甲烷二异氰酸酯加入到带有机械搅拌、温度计、氮气保护、恒压滴液漏斗的四口瓶内，设定温度80℃反应2.5h，测定异氰酸根达到理论值后停止加热，温度降至45℃后加入5份丙烯酸酯丁酯、3丙烯酸丙酯、0.5份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1份聚氨酯扩链剂、1份乳化剂CO-436、2份三乙胺继续搅拌30min，加入45份去离子水设定搅拌速度900r/min，搅拌10min，加入0.3份过硫酸铵、0.2份碳酸氢钠，设定温度85℃反应2h，设定温度90℃反应1h，停止加热得到生物基改性丙烯酸酯互穿网络乳液。
实施例4-1生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料
一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，其由如下重量份数原料制成：
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液1# 40份
沥青乳液 50份
消泡剂：迪高FOAMEX 825 1份
阻燃剂：黄山中昊ZH-8024 6份
防沉淀助剂：万颖新材料有限公司ECO-6000 3份
按配方质量比40份生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液1#，50份沥青乳液，1份消泡剂，500转/分钟搅拌30分钟，6份阻燃剂、3份防沉淀助剂，600转/分钟搅拌15分钟，出料。
实施例4-2生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液1# 45份
沥青乳液 40.8份
消泡剂：迪高FOAMEX 825 0.2份
阻燃剂：黄山中昊ZH-8024 10份
防沉淀助剂：万颖新材料有限公司ECO-6000 4份
按配方质量比45份生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液1#，40.8份沥青乳液，0.2份消泡剂，500转/分钟搅拌30分钟，10份阻燃剂、4份防沉淀助剂，600转/分钟搅拌15分钟，出料。
实施例4-2生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液1# 55份
沥青乳液 38.5份
消泡剂：迪高FOAMEX 825 0.5份
阻燃剂：黄山中昊ZH-8024 5份
防沉淀助剂：万颖新材料有限公司ECO-6000 1份
按配方质量比55份生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液1#，38.5份沥青乳液，0.5份消泡剂，500转/分钟搅拌30分钟，5份阻燃剂、1份防沉淀助剂，600转/分钟搅拌15分钟，出料。
实施例4-4生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液1# 55份
沥青乳液 30份
消泡剂：迪高FOAMEX 825 1份
阻燃剂：黄山中昊ZH-8024 10份
防沉淀助剂：万颖新材料有限公司ECO-6000 4份
按配方质量比55份生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液1#，30份沥青乳液，1份消泡剂，500转/分钟搅拌30分钟，10份阻燃剂、4份防沉淀助剂，600转/分钟搅拌15分钟，出料。
实施例4-5生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液2# 55份
沥青乳液 35份
消泡剂：迪高FOAMEX 825 1份
阻燃剂：黄山中昊ZH-8024 7份
防沉淀助剂：万颖新材料有限公司ECO-6000 2份
按配方质量比55份生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液2#，35份沥青乳液，1份消泡剂，50转/分钟搅拌30，7份阻燃剂、2份防沉淀助剂，60转/分钟搅拌15分钟，出料。
实施例4-6生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液2# 50份
沥青乳液 40份
消泡剂：迪高FOAMEX 825 1份
阻燃剂：黄山中昊ZH-8024 7份
防沉淀助剂：万颖新材料有限公司ECO-6000 2份
按配方质量比50份生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液2#，40份沥青乳液，1份消泡剂，500转/分钟搅拌30钟，7份阻燃剂、2份防沉淀助剂，600钟搅拌15，出料。
实施例4-7生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液3# 55份
沥青乳液 35份
消泡剂：迪高FOAMEX 825 1份
阻燃剂：黄山中昊ZH-8024 7份
防沉淀助剂：万颖新材料有限公司ECO-6000 2份
按配方质量比55份生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液3#，35份沥青乳液，1份消泡剂，500转/分钟搅拌30分钟，7份阻燃剂、2份防沉淀助剂，600转/分钟搅拌15分钟，出料。
对比例1
步骤1)生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液
亲水型蓖麻油聚酯多元醇 30份
二苯基甲烷二异氰酸酯 10份
丙烯酸丁酯 5份
丙烯酸丙酯 3份
丁二胺 3份
三羟甲基三丙烯酸酯 0.5份
乳化剂CO-436 1份
过硫酸铵 0.3份
三乙胺 2份
碳酸氢钠 0.2份
去离子水 45份
将30份亲水型蓖麻油聚酯多元醇、10份二苯基甲烷二异氰酸酯加入到带有机械搅拌、温度计、氮气保护、恒压滴液漏斗的四口瓶内，设定温度80℃反应2.5h，测定异氰酸根达到理论值后停止加热，温度降至45℃后加入5份丙烯酸酯丁酯、3份丙烯酸丙酯、0.5份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1份乳化剂CO-436、2份三乙胺继续搅拌30min，加入45份去离子水设定搅拌速度900r/min，搅拌10min，缓慢加入3份丁二胺，搅拌30min，加入0.3份过硫酸铵、0.2份碳酸氢钠，设定温度85℃反应2h，设定温度90℃反应1h，停止加热得到生物基改性丙烯酸酯互穿网络乳液。
步骤2)生物基改性耐低温沥青乳液涂料
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液 55份
沥青乳液 35份
消泡剂：迪高FOAMEX 825 1份
阻燃剂：黄山中昊ZH-8024 7份
防沉淀助剂：万颖新材料有限公司ECO-6000 2份
按配方质量比55份生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液，35份沥青乳液，1份消泡剂，500转/分钟搅拌30分钟，7份阻燃剂、2份防沉淀助剂，600转/分钟搅拌15分钟，出料。
对比例2生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料
其由如下原料制备而成
Figure BDA0003603013490000121
Figure BDA0003603013490000131
按配方质量比50份氯丁胶乳、5份丁苯胶乳，35份沥青乳液，1份消泡剂，500转/分钟搅拌30分钟，7份阻燃剂、2份防沉淀助剂，600转/分钟搅拌15分钟，出料。
对比例3
步骤1)生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液由以下原材料制备而成：
亲水型蓖麻油聚酯多元醇 30份
二苯基甲烷二异氰酸酯 10份
丙烯酸丁酯 5份
丙烯酸丙酯 3份
1,4-丁二醇 1份
三羟甲基三丙烯酸酯 0.5份
乳化剂CO-436 1份
过硫酸铵 0.3份
三乙胺 2份
碳酸氢钠 0.2份
去离子水 45份
将30份亲水型蓖麻油聚酯多元醇、10份二苯基甲烷二异氰酸酯加入到带有机械搅拌、温度计、氮气保护、恒压滴液漏斗的四口瓶内，设定温度80℃反应2-3h，测定异氰酸根达到理论值后停止加热，温度降至45℃后加入5份丙烯酸酯丁酯、3份丙烯酸丙酯、0.5份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1份1,4-丁二醇、1份乳化剂CO-436、2份三乙胺继续搅拌30min，加入45份去离子水设定搅拌速度900r/min，搅拌10min，加入0.3份过硫酸铵、0.2份碳酸氢钠，设定温度85℃反应2h，设定温度90℃反应1h，停止加热得到生物基改性丙烯酸酯互穿网络乳液。
步骤2)生物基改性耐低温沥青乳液涂料
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液 55份
沥青乳液 35份
消泡剂：迪高FOAMEX 825 1份
阻燃剂：黄山中昊ZH-8024 7份
防沉淀助剂：万颖新材料有限公司ECO-6000 2份
按配方质量比55份生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液，35份沥青乳液，1份消泡剂，500转/分钟搅拌30分钟，7份阻燃剂、2份防沉淀助剂，600转/分钟搅拌15分钟，出料。
对比例4
步骤1)聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液
聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液由以下原材料制备而成：
蓖麻油聚酯多元醇 30份
二苯基甲烷二异氰酸酯 10份
丙烯酸丁酯 5份
丙烯酸丙酯 3份
聚氨酯扩链剂 1份
三羟甲基三丙烯酸酯 0.5份
乳化剂CO-436 1份
过硫酸铵 0.3份
三乙胺 2份
碳酸氢钠 0.2份
去离子水 45份
将30份蓖麻油聚酯多元醇、10份二苯基甲烷二异氰酸酯加入到带有机械搅拌、温度计、氮气保护、恒压滴液漏斗的四口瓶内，设定温度80℃反应2.5h，测定异氰酸根达到理论值后停止加热，温度降至45℃后加入5份丙烯酸酯丁酯、3份丙烯酸丙酯、0.5份三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1份聚氨酯扩链剂、1份乳化剂CO-436、2份三乙胺继续搅拌30min，加入45份去离子水设定搅拌速度900r/min，搅拌10min，加入0.3份过硫酸铵、0.2份碳酸氢钠，设定温度85℃反应2h，设定温度90℃反应1h，停止加热得到丙烯酸酯互穿网络乳液。
步骤2)改性耐低温沥青乳液涂料
聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液 55份
沥青乳液 35份
消泡剂：迪高FOAMEX 825 1份
阻燃剂：黄山中昊ZH-8024 7份
防沉淀助剂：万颖新材料有限公司ECO-6000 2份
按配方质量比55份聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液，35份沥青乳液，1份消泡剂，500转/分钟搅拌30分钟，7份阻燃剂、2份防沉淀助剂，600转/分钟搅拌15分钟，出料。
效果例
依据GB/T16777-2008测试上述实施例4-1～4-7和对比例1～4的在混凝土基材附着力、拉伸强度、断裂伸长率、低温柔韧性等，同时对比了改性沥青涂料凝胶率等。测试结果如下表1。
表1
Figure BDA0003603013490000151
Figure BDA0003603013490000161
由表1数据可以看出，实施例4-1～4-7中利用自制亲水型蓖麻油多元醇与异氰酸酯反应，加入噁唑烷类聚氨酯扩链剂制备生物基改性耐低温沥青乳液涂料在混凝土基材表面附着力均高于1.1MPa，拉伸强度均大于1.5MPa，断裂伸长率均大于1250％，-45℃低温柔韧性测试，表面均无裂纹、不开裂，凝胶率小于0.5％，满足性能要求及生产要求。对比例1与实施例4-7相比，对比例1利用丁二胺进行扩链，由于脂肪族伯胺与异氰酸酯反应活性过高，且丁二胺易溶于水，使得丁二胺未进入乳胶粒中就与异氰酸根反应，形成的聚氨酯高分子难以被乳化剂包裹，因此凝胶率过高，利用噁唑烷类扩链剂具有一定空间位阻的仲胺，活性较低，且在乳化前在体系中已分散均匀，加入水后再产生仲能够被乳化剂包裹，因此凝胶率低。对比例2与实施例4-7对比可知，利用生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液改性沥青乳液，拉伸强度、断裂伸长率均高于利用氯丁胶乳、丁苯胶乳改性沥青乳液，是由于生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液带有内聚力较高的氨基甲酸酯基团，能够形成物理交联，且自制亲水型蓖麻油多元醇带有侧基，能够提供内增塑作用，因此低温柔韧性也较为优异。对比例3与实施例4-7对比可知，利用自制聚氨酯扩链剂所制改性沥青涂料其强度及断裂伸长率远高于利用常规聚氨酯扩链剂1,4-丁二醇所制改性沥青涂料。是由于自制聚氨酯扩链剂分子含有内聚力较大基团氨基甲酸酯键，同时加入水后分解成带有两个仲胺基扩链剂，与异氰酸酯反应形成脲基，其内聚力强度高于1,4-丁二醇与异氰酸酯反应形成的氨基甲酸酯键。异氰酸酯与仲胺基反应活性远高于异氰酸酯与羟基及水反应活性，因此利用自制扩链剂能够形成分子量大，而利用1,4-丁二醇进行扩链形成的分子量小。因此自制聚氨酯扩链剂所制改性沥青涂料性能优于常规聚氨酯扩链剂1,4-丁二醇所制改性沥青涂料。对比例4与实施例4-7对比可知，利用常规蓖麻油多元醇制备改性沥青涂料凝胶率较高，拉伸强度、附着力、断裂伸长率明显低于利用亲水型蓖麻油多元醇制备改性沥青涂料。是由于常规蓖麻油多元醇不带成盐基团，制备氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液难以形成稳定乳胶粒，易破乳、凝胶，降低了改性沥青涂料中生物基聚氨酯-丙烯酸酯成膜物质含量，因此拉伸强度、附着力、断裂伸长率明显降低。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，其特征在于，其由如下重量份数原料制成：
生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液 40-55份；
沥青乳液 30-50份；
消泡剂 0.2-1份；
阻燃剂 5-10份；
防沉淀助剂 1-4份；
所述生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液由以下原材料制备而成：
亲水型蓖麻油聚酯多元醇 30-35份；
二苯基甲烷二异氰酸酯 7-10份；
丙烯酸丁酯 5-10份；
丙烯酸丙酯 3-6份；
聚氨酯扩链剂 1-3份；
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 0.5-1份；
乳化剂CO-436 1-2份；
过硫酸铵 0.2-0.4份；
三乙胺 1-2份；
碳酸氢钠 0.1-0.2份；
去离子水 40-50份；
所述聚氨酯扩链剂为噁唑烷类扩链剂，所述噁唑烷类扩链剂由以下原材料制备而成：
二乙醇胺 33-39份；
异丁醛 22-28份；
异佛尔酮二异氰酸酯 36-42份；
所述亲水型蓖麻油聚酯多元醇由以下原料制备而成：
蓖麻油 80-82份；
甘油 5-5.5份；
苯酐 10-11份；
己二酸 5-6份；
所述亲水型蓖麻油聚酯多元醇的制备步骤如下：
将蓖麻油、甘油加入反应容器中，设定温度220-230℃，保持2.5-3h，降温至90-100℃以下，加入己二酸，设定温度230-235℃，反应2h，测定酸值达到5mgKOH/g后停止加热，冷却至80-85℃加入苯酐，设定温度150-160℃，保持1-1.5h，测定酸值 45-52mgKOH/g后停止加热，得到亲水型蓖麻油聚酯多元醇。
2.根据权利要求1所述的一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，其特征在于，所述生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液由以下方法制备而成：
将亲水型蓖麻油聚酯多元醇、二苯基甲烷二异氰酸酯加入到反应容器中，氮气保护下，设定温度80-85℃反应2-3h，测定异氰酸根达到理论值后停止加热，温度降至45-50℃后加入丙烯酸酯丁酯、丙烯酸丙酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚氨酯扩链剂、乳化剂CO-436、三乙胺继续搅拌25-30min，加入去离子水设定搅拌速度800-1000r/min，搅拌10-15min，加入过硫酸铵、碳酸氢钠，设定温度80-85℃反应2-2.5h，设定温度85-90℃反应1-1.5h，停止加热得到生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液。
3.根据权利要求1所述的一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，其特征在于，所述噁唑烷类扩链剂的具备制备方法如下：
将二乙醇胺加入反应容器中，加入异丁醛，冷却温度保持40-45℃，保持2-2.5h，设定温度90-95℃加热反应3h，降温至50-60℃，减压除水，升温至100-110℃，保持真空度为0.09-0.095MPa，保持1.5-2h，停止加热，加入异佛尔酮二异氰酸酯得到噁唑烷类扩链剂。
4.根据权利要求1所述的一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，其特征在于，所述消泡剂选自FOAMEX 825。
5.根据权利要求1所述的一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，其特征在于，所述阻燃剂选自ZH-8024，所述防沉淀助剂选自ECO-6000。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料的制备方法，其特征在于，具体如下：
按配方比将生物基聚氨酯-丙烯酸酯互穿网络乳液和沥青乳液加入到搅拌装置中，300-600转/分钟搅拌20-35分钟，再加入阻燃剂和防沉淀助剂，500-800转/分钟搅拌10-15分钟，出料即得。
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