[發明專利]一種高韌性蓖麻油基互穿網絡型聚合物路面材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210138532.6
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114478995A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 李守海;李梅;聶圓;劉芮同;鄧天翔;閆如玉;夏建陵;丁海陽;許利娜;姚娜;楊小華;張燕
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院生態保護與修復研究所;中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C08G18/66
• 分類號: C08G18/66;C08G18/48;C08G18/36;C08G18/32;C08G18/34;C08G18/12;C08G18/75;C08G18/73
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種高韌性蓖麻油基互穿網絡型聚合物路面材料及其制備方法，將蓖麻油制備得到含柔性鏈斷的活性預聚體，然后將制得的蓖麻油基活性預聚體與環氧和胺類固化劑進行交聯固化反應，得到高韌性蓖麻油基互穿網絡型聚合物路面材料。本發明制備的聚合物網絡中包含聚氨酯和聚合環氧兩種不同的交聯結構，體系中融合了柔性的植物油脂肪鏈段和韌性脂肪環環氧結構，并選用特殊的胺固化體系，可賦予制備的聚合物優異的韌性、相容性和耐候性，且同時保證聚合物材料優良的機械強度和斷裂伸長率。高韌性蓖麻油基互穿網絡型聚合物路面材料原料主要采用可再生的蓖麻油為主要原料，來源豐富。產品具有良好的相容性，本技術發明制備工藝簡單方便，具有一定的應用前景。

技術領域

本發明屬于功能型熱固性聚合物路面材料制備技術領域，具體涉及一種高韌性蓖麻油基互穿網絡型聚合物路面材料及其制備方法。

背景技術

針對正交異性鋼箱梁橋面鋪裝的特點和使用要求，通過對鋪裝材料、結構組合以及施工工藝進行了長期的理論研究和工程實踐，基本上形成了三種不同的鋼橋面鋪裝材料類型：(1)以水泥為膠結料的混凝土材料。(2)以瀝青為膠結料的混凝土材料。(3)以耐候性高分子有機聚合物為膠結料的材料。

水泥基材料剛度和自重都較大，且水泥材料干、溫縮裂縫的問題難以避免，限制了其在大跨徑鋼橋面鋪裝中的廣泛應用，常用于小跨徑橋梁或舊橋補強工程。

瀝青混凝土在鋼橋面的研究已經很多，具有豐富的理論和實踐經驗。瀝青基材料是目前在鋼橋面應用最多、最廣泛的鋪裝材料。但瀝青混凝土應用于中國大跨徑鋼箱梁橋鋪裝層時，凸顯出高溫性能不足的缺點，容易行車車轍、擁包、推移等永久變形破壞。

環氧瀝青混凝土雖然解決了鋪裝層的高溫穩定性問題，但鋪裝層的開裂現象卻依然存在，往往經過兩至三年較為正常使用的階段，鋪裝層便要進入頻繁的維修養護階段，并最終被銑刨重鋪。

相比之下，高分子聚合物鋪裝材料用于鋼橋面鋪裝具有很多優異的性質。聚合物是由小分子單體通過聚合反應形成化學鍵連接成三維交聯網絡結構。通過合理選擇原材料種類并采用專有高分子合成技術，可以大幅度改變產品形態及其性能，從而得到從柔軟到堅硬的最終產品。和傳統瀝青混凝土橋面鋪裝相比，高分子聚合物橋面鋪裝主要具有以下優點：質量較輕，可明顯減少橋梁負重；高粘接強度、拉伸強度、彎曲強度和彈性恢復率，能夠承受大流量重負荷的反復疲勞作用；良好的不透水性，有效保護鋼橋面板免受銹蝕；耐腐蝕性好，能夠有效抵抗融雪劑、酸堿類物質和各種油污的侵蝕；可以進行模塊化、工廠化生產，有效控制施工質量、縮短施工工期；常溫下施工，避免高溫加熱對橋體造成破壞；維修養護快捷、方便。

目前，鋼橋面鋪裝層采用聚合物鋪裝形式在我國仍處于探索和試驗階段，未有成功的案例可以借鑒，尤其是缺乏高耐候性能的聚合物鋪裝材料。另一方面，隨著國內經濟的發展和人們生活水平的不斷提高，人們對材料使用健康、環保等方面的意識逐漸增強，對各類型產品的環保和綜合性能提高研究提出了諸多新課題。常規形狀記憶聚合物的制備幾乎均采用石化資源為原料，環境污染和資源匱乏問題日益嚴重。開發利用安全、環保和節能的聚合物鋪裝材料是未來的主要發展方向之一。蓖麻油是我國最常見的一種油料作物，廣泛分布在全國各地，其來源豐富。蓖麻油中含有大量羥基、酯基和雙鍵，可以發生多種化學反應，如酯交換，脫水，熱解、環氧化、加成反應等。在涂料、塑料、聚氨酯及橡膠等領域有著廣泛應用。

本技術采用天然的蓖麻油制備出一種全新的高韌性蓖麻油基互穿網絡型聚合物路面材料，盡可能降低使用毒性較大的苯類石化產品。本技術成果制備的此類聚合物具有原料來源豐富，環境友好，極具有廣闊的市場應用前景。不僅可解決鋼橋面鋪裝層結構面臨的難題，同時為開啟我國鋼橋面及高速公路道面鋪裝生物基新材料應用的先河。

發明內容