1.本发明涉及桥梁伸缩缝防护技术领域，尤其是一种具有形状自适应性的桥梁伸缩缝防护胶。


背景技术：

2.混凝土结构会由于温度变化而产生收缩与膨胀，因此，在桥梁结构设计中，需要每隔一段距离设置伸缩缝。目前，桥梁伸缩缝通常由钢结构和弹性止水胶条组成，既可以保证密封性，又经久耐用、不易损坏。然而，在长期服役过程中，雨水、车轮会将大量的泥土、砂石带入至伸缩缝中，日积月累，形成坚硬的填充物，使得伸缩缝的变形能力大大降低。为此，路面管养部门需要定期对伸缩缝进行清理，不仅耗费了大量的人力物力，耗时耗能，而且需要长时间封闭交通，造成通行效率降低。
3.采用特定材料对伸缩缝进行密封保护可以很好地解决上述问题，而材料的选择则至关重要。聚氨酯、有机硅类的密封材料具有优异的弹性，可以很好地起到密封保护的作用，且其较低的模量可以保证其柔性和变形性，被广泛用于修补和密封中。例如，专利号为cn201510081330.2的中国专利公开了一种基于弹性混凝土的伸缩缝快速修复体系，包括聚氨酯弹性混凝土、伸缩缝弹性密封剂、底涂剂、封底泡沫棒，双组分聚氨酯可快速固化，填充在伸缩缝槽口混凝土破损位置，耐久性和伸缩量优异；专利号为cn202011056657.1的中国专利公开了一种硅烷改性聚醚道路冷灌缝胶及其制备方法，提高了灌缝胶的伸长率和粘结力，同时提高了灌缝胶的耐高低温性能，并能够保障道路修补的质量，以及提高了道路的使用寿命；专利号为cn201710524096.5的中国专利公开了一种无砟轨道混凝土伸缩缝用可单双组分两用施工型聚氨酯灌缝胶及其制备方法，由主剂和配合剂组成，可单双组分两用施工，固化后拉伸模量低，与混凝土粘接性好，抗位移能力强，低温柔韧性好。然而，该类弹性体在长期使用后会出现明显的应力松弛，在冬季拉伸变长后，夏季很难恢复到初始长度，形状适应性差，导致防护胶鼓出伸缩缝；并且在冬季受拉的情况下，其与桥梁伸缩缝的钢结构粘接性能都不甚理想，很容易发生防护胶与钢界面的脱粘，造成防护失效。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：现有的弹性填缝剂形状适应性差，且对钢结构的粘结性不理想，易脱粘，难以起到对桥梁伸缩缝的密封防护作用。为了克服现有技术中存在的不足，提供一种具有形状自适应性的桥梁伸缩缝防护胶。
5.本发明采用的技术方案是：一种具有形状自适应性的桥梁伸缩缝防护胶，为a、b两种组分的混合物，
6.所述的a组分包括：30-60质量份的聚氨酯预聚体、5-10质量份的增塑剂、1-5质量份的催化剂、1-5质量份的消泡剂、0.5-2质量份的除水剂、7-20质量份的填料，
7.所述的b组分包括：4-10质量份的固化剂、1-3质量份的增塑剂、0.5-1.5质量份的触变剂。
8.进一步的，所述a组分中的聚氨酯预聚体由以下组分组成：10-50质量份的聚乙二醇、10-40质量份的聚醚多元醇、5-20质量份的多异氰酸酯、0.5-1质量份的催化剂、0.5-1质量份的促进剂。
9.进一步的，所述b组分中固化剂的制备方法为：将1-3质量份的对苯二甲醛、30-60质量份的聚醚胺、10-20质量份的干燥剂混合搅拌24小时，之后过滤得到固化剂。
10.优选的，所述的a组分包括：45-55质量份的聚氨酯预聚体、7-9质量份的增塑剂、2-3质量份的催化剂、2-3质量份的消泡剂、0.5-1质量份的除水剂、10-15质量份的填料；
11.优选的，所述的b组分包括：5-8质量份的固化剂、1-2质量份的增塑剂、0.5-1.5质量份的触变剂；
12.优选的，所述a组分中的聚氨酯预聚体包括：20-30质量份的聚乙二醇、20-30质量份的聚醚多元醇、10-15质量份的多异氰酸酯、0.5-0.8质量份的催化剂、0.6-0.7质量份的促进剂；
13.优选的，所述b组分中的固化剂包括：1-2质量份的对苯二甲醛、30-50质量份的聚醚胺、10-15质量份的干燥剂。
14.进一步的，所述聚氨酯预聚体中的多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯或1,6-己二异氰酸酯中一种或两种及以上的混合物；
15.进一步的，所述聚氨酯预聚体中的聚乙二醇的分子量为2000-4000；
16.进一步的，所述聚氨酯预聚体中的聚醚多元醇的分子量为3000-6000，官能度为3；
17.进一步的，所述聚氨酯预聚体中的促进剂为乙醇胺、二乙醇胺中一种或两种的混合物；
18.进一步的，所述a组分中的填料为高岭土、碳酸钙、蒙脱土、滑石粉、硅微粉、硅藻土中一种或两种及以上的混合物；
19.进一步的，所述a组分中的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、醋酸丁酯中一种或两种及以上的混合物；
20.进一步的，所述a组分中及其聚氨酯预聚体中的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中一种或两种的混合物，两者的催化剂选取可一致也可不一致，相互不影响。
21.进一步的，所述a组分中的消泡剂为byk070、byk024、或hx-2085中一种或两种及以上的混合物；
22.进一步的，所述a组分中的除水剂为原甲酸三甲酯；
23.进一步的，所述b组分中的增塑剂为氯仿和邻苯二甲酸二丁酯的混合物；
24.进一步的，所述b组分中的触变剂为气相二氧化硅；
25.进一步的，所述的干燥剂为无水硫酸镁、无水氯化钙中的任意一种。
26.一种具有形状自适应性的桥梁伸缩缝防护胶制备时，包括以下步骤：
27.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
28.将聚乙二醇、聚醚多元醇进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入上述说明中的多异氰酸酯、催化剂和促进剂，在60-80℃下反应1-3小时，即制得nco含量为1％-4％的聚氨酯预聚体；
29.步骤二、a组分的制备
30.将增塑剂、消泡剂、填料加入真空反应釜中进行除水，然后将步骤一制得的聚氨酯预聚体、催化剂、除水剂加入，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
31.步骤三、固化剂的制备
32.将1-3质量份的对苯二甲醛、30-60质量份的聚醚胺、10-20质量份的干燥剂混合搅拌24小时，之后过滤得到固化剂；
33.步骤四、b组分的制备
34.将步骤三制得的固化剂与增塑剂、触变剂混合，密封保存即得b组分。
35.在a组分中，通过多异氰酸酯基团与聚乙二醇、聚醚多元醇以及氨基的反应，得到异氰酸基封端的聚氨酯预聚体。之后，将增塑剂、消泡剂、填料加入真空反应釜中进行除水，并与聚氨酯预聚体、催化剂、除水剂混合，便得到a组分。在该过程中，增塑剂、填料可有效的调节a组分的流动性，消泡剂可避免气泡的产生，催化剂则可以在施工时促进聚氨酯预聚体与空气中的湿气反应进而固化，缩短固化时间，除水剂则可以及时去除储存过程中进入a组分的微量的水份，提高储存稳定性。
36.在b组分中，首先通过对苯二甲醛与聚醚胺的反应形成氨基封端的固化剂，通过干燥剂将生成物-水除去，之后将固化剂与增塑剂、触变剂混合，得到具有良好流变特性的b组分。
37.当a、b组分混合时，a组份中的异氰酸基会与b组分中的氨基发生反应，形成交联结构，进而构筑弹性体。在该交联结构中，分子链具有优异的柔性，弹性体模量低，韧性好，具有优异的变形性。交联网络中，对苯二甲醛与聚醚胺反应形成的亚胺键具有可逆性，可以发生可逆断裂与重组，因此弹性网络具有形状自适应性：在冬季长期的拉伸作用下，分子链可以通过可逆键的断裂-重组产生一定的应力松弛，以使得弹性体适应伸缩缝变宽的形状变化，进而降低粘接处受到的拉伸应力，避免脱粘的发生；在夏季伸缩缝变窄时，弹性体受压，分子链可以通过可逆键的断裂-重组实现重新适应伸缩缝便窄的工况，在保持弹性的基础上具有形状自适应性，提升弹性密封防护的效果。
38.本发明相比现有技术具有以下优点：
39.1、利用增塑剂和填料将a组分调节为可以流动的浆液，可直接浇筑，简单快捷，a组分中的异氰酸基会在催化剂的作用下与固化剂发生反应，逐渐形成弹性交联网络，且表干时间短，可快速开放交通；固化后的a组分弹性优异，可拉伸至数倍，且模量低，在密封防护的同时，不会影响伸缩缝的功能；
40.2、对苯二甲醛与聚醚胺反应形成的亚胺键具有可逆性，通过可逆键的断裂-重组，分子链具有形状自适应性，使得弹性体可以适应冬夏季伸缩缝的形状变化，避免冬季脱粘和夏季鼓胶的发生，提升弹性密封防护的效果。
具体实施方式
41.下面对本发明的实施例作详细说明，实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
42.实施例1
43.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
44.将10质量份的聚乙二醇(mn＝2000)、10质量份聚醚多元醇(mn＝3000)进行真空加
热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入5质量份异佛尔酮二异氰酸酯、0.5质量份二月桂酸二丁基锡、0.5质量份的乙醇胺，在60下反应1小时，即制得聚氨酯预聚体；
45.步骤二、a组分的制备
46.将5质量份的邻苯二甲酸二丁酯、1质量份的byk070、7质量份的滑石粉和碳酸钙粉的等量共混物加入真空反应釜中进行除水，然后将制得的30质量份的聚氨酯预聚体、1质量份的二月桂酸二丁基锡、0.5质量份的原甲酸三甲酯加入，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
47.步骤三、固化剂的制备
48.将1质量份的对苯二甲醛、30质量份的聚醚胺、10质量份的无水硫酸镁混合搅拌24小时，之后过滤得到固化剂；
49.步骤四、b组分的制备
50.将4质量份步骤三中制得的固化剂、1质量份的氯仿和邻苯二甲酸二丁酯的混合物、0.5质量份的气相二氧化硅混合均匀，密封保存即得b组分。
51.使用时，按比例将a组分和b组分混合即得桥梁伸缩缝防护胶。
52.实施例2
53.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
54.将50质量份的的聚乙二醇(mn＝2000)、40质量份的聚醚多元醇(mn＝3000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入20质量份的甲苯二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯的等量共混物、1质量份的二乙醇胺、1质量份的辛酸亚锡，在70下反应2小时，即制得聚氨酯预聚体；
55.步骤二、a组分的制备
56.将10质量份的邻苯二甲酸二辛酯、乙酸乙酯的等量共混物、5质量份的byk024和hx-2085的等量共混物、20质量份的高岭土和硅微粉的等量共混物加入真空反应釜中进行除水，然后将制得的60质量份的聚氨酯预聚体、5质量份的二月桂酸二丁基锡、2质量份的原甲酸三甲酯加入，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
57.步骤三、固化剂的制备
58.将3质量份的对苯二甲醛、60质量份的聚醚胺、20质量份的无水硫酸镁混合搅拌24小时，之后过滤得到固化剂；
59.步骤四、b组分的制备
60.将10质量份步骤三中制得的固化剂、3质量份的氯仿和邻苯二甲酸二丁酯的混合物、1.5质量份的气相二氧化硅混合均匀，密封保存即得b组分；
61.使用时，按比例将a组分和b组分混合即得桥梁伸缩缝防护胶。
62.实施例3
63.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
64.将45质量份的聚乙二醇(mn＝4000)、25质量份的聚醚多元醇(mn＝5000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入15质量份的1,6-己二异氰酸酯以及1质量份的二月桂酸二丁基锡、0.6质量份的乙醇胺，在80下反应1小时，即制得聚氨酯预聚体；
65.步骤二、a组分的制备
66.将8质量份的乙酸乙酯、乙酸丁酯和醋酸丁酯的等量共混物、3质量份的byk024、7质量份的滑石粉、6质量份的硅藻土加入真空反应釜中进行除水，然后将制得的45质量份的聚氨酯预聚体、3质量份的二月桂酸二丁基锡、1质量份的原甲酸三甲酯加入，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
67.步骤三、固化剂的制备
68.将2质量份的对苯二甲醛、40质量份的聚醚胺、15质量份的无水氯化钙混合搅拌24小时，之后过滤得到固化剂；
69.步骤四、b组分的制备
70.将7质量份步骤三中制得的固化剂、2质量份的氯仿和邻苯二甲酸二丁酯的混合物、1质量份的气相二氧化硅混合均匀，密封保存即得b组分。
71.使用时，按比例将a组分和b组分混合即得桥梁伸缩缝防护胶。
72.实施例4
73.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
74.将25质量份的聚乙二醇(mn＝4000)、22质量份的聚醚多元醇(mn＝5000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入13质量份的1,6-己二异氰酸酯以及0.6质量份的二月桂酸二丁基锡、0.5质量份的乙醇胺、0.2质量份的二乙醇胺，在70下反应2小时，即制得聚氨酯预聚体；
75.步骤二、a组分的制备
76.将4质量份的邻苯二甲酸二丁酯、4质量份的乙酸乙酯、2.5质量份的hx-2085、8质量份的滑石粉、6质量份的碳酸钙粉加入真空反应釜中进行除水，然后将制得的45质量份的聚氨酯预聚体、2.5质量份的二月桂酸二丁基锡、0.8质量份的原甲酸三甲酯加入，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
77.步骤三、固化剂的制备
78.将2质量份的对苯二甲醛、46质量份的聚醚胺、12质量份的无水氯化钙混合搅拌24小时，之后过滤得到固化剂；
79.步骤四、b组分的制备
80.将8质量份步骤三中制得的固化剂、2质量份的氯仿和邻苯二甲酸二丁酯的混合物、1.5质量份的气相二氧化硅混合均匀，密封保存即得b组分。
81.使用时，按比例将a组分和b组分混合即得桥梁伸缩缝防护胶。
82.实施例5
83.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
84.将30质量份的聚乙二醇(mn＝3000)、35质量份的聚醚多元醇(mn＝6000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入6质量份的1,6-苯二亚甲基二异氰酸酯、7质量份的异佛尔酮二异氰酸酯以及0.8质量份的二月桂酸二丁基锡、0.3质量份的乙醇胺，在70下反应2小时，即制得聚氨酯预聚体；
85.步骤二、a组分的制备
86.将7质量份的邻苯二甲酸二辛酯、1质量份的乙酸乙酯、1质量份的hx-2085、5质量份的高岭土、5质量份的硅微粉、6质量份的硅藻土加入真空反应釜中进行除水，然后将制得的40质量份的聚氨酯预聚体、1质量份的二月桂酸二丁基锡、1质量份的辛酸亚锡、0.5质量
份的原甲酸三甲酯加入，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
87.步骤三、固化剂的制备
88.将2质量份的对苯二甲醛、38质量份的聚醚胺、16质量份的无水硫酸镁混合搅拌24小时，之后过滤得到固化剂；
89.步骤四、b组分的制备
90.将7质量份步骤三中制得的固化剂、3质量份的氯仿和邻苯二甲酸二丁酯的混合物、1质量份的气相二氧化硅混合均匀，密封保存即得b组分。
91.使用时，按比例将a组分和b组分混合即得桥梁伸缩缝防护胶。
92.实施例6
93.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
94.将40质量份的聚乙二醇(mn＝3000)、15质量份的聚醚多元醇(mn＝4000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入17质量份的异佛尔酮二异氰酸酯以及0.8质量份的二月桂酸二丁基锡、0.7质量份的二乙醇胺，在70下反应2小时，即制得聚氨酯预聚体；
95.步骤二、a组分的制备
96.将5质量份的邻苯二甲酸二辛酯、3质量份的乙酸乙酯、1质量份的byk024、8质量份的滑石粉、6质量份的硅藻土加入真空反应釜中进行除水，然后将制得的30质量份的聚氨酯预聚体、1质量份的二月桂酸二丁基锡、0.5质量份的原甲酸三甲酯加入，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
97.步骤三、固化剂的制备
98.将2.5质量份的对苯二甲醛、40质量份的聚醚胺、14质量份的无水氯化钙混合搅拌24小时，之后过滤得到固化剂；
99.步骤四、b组分的制备
100.将5质量份步骤三中制得的固化剂、1质量份的氯仿和邻苯二甲酸二丁酯的混合物、0.6质量份的气相二氧化硅混合均匀，密封保存即得b组分。
101.使用时，按比例将a组分和b组分混合即得桥梁伸缩缝防护胶。
102.实施例7
103.步骤一、聚氨酯预聚体的制备
104.将15质量份的聚乙二醇(mn＝3000)、35质量份的聚醚多元醇(mn＝4000)进行真空加热除水，之后加入到反应釜中，在氮气保护条件下加入7质量份的甲苯二异氰酸酯、12质量份的二苯基甲烷二异氰酸酯、1质量份的二乙醇胺、1质量份的二月桂酸二丁基锡，在70下反应2小时，即制得聚氨酯预聚体；
105.步骤二、a组分的制备
106.将7质量份的邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯的等量共混物、2质量份的byk024、1质量份的hx-2085、10质量份的高岭土和硅微粉的等量共混物加入真空反应釜中进行除水，然后将制得的60质量份的聚氨酯预聚体、3质量份的二月桂酸二丁基锡、1质量份的原甲酸三甲酯加入，在真空环境下进行混合，密封保存即得a组分；
107.步骤三、固化剂的制备
108.将2质量份的对苯二甲醛、32质量份的聚醚胺、12质量份的无水硫酸镁混合搅拌24
小时，之后过滤得到固化剂；
109.步骤四、b组分的制备
110.将7质量份步骤三中制得的固化剂、3质量份的氯仿和邻苯二甲酸二丁酯的混合物、1质量份的气相二氧化硅混合均匀，密封保存即得b组分。
111.使用时，按比例将a组分和b组分混合即得桥梁伸缩缝防护胶。
112.表1 实施例1-实施例7中制得的桥梁伸缩缝防护胶的性能参数表
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