一种节段拼装桥高分子结构胶的生产工艺的制作方法

本发明涉及化学建筑材料技术领域，具体为一种节段拼装桥高分子结构胶的生产工艺。

背景技术：

目前桥梁预制箱梁混凝土的设计强度一般为50mpa，而按照施工工艺要求，只有在节段间的拼接胶强度达到混凝土设计强度后才能进行张拉而不致在张拉过程中对拼接胶产生破坏而影响使用。

为满足桥梁节段拼接法工程施工的要求及桥梁本身各种性能的要求，国际预应力协会提出了节段式拼装桥梁粘接剂性能要求标准：

(1)要有较好的施工性能，易于涂刮而无流挂，满足涂刷工作的要求，不流淌，与湿基层有良好的粘结性；

(2)环氧胶粘剂适用时间大于30min，初步固化时间大于1h，以此满足涂刷、张拉工序工作时间的需求；

(3)在各型号结构胶适用温度范围的低限温度条件下，12h抗压强度大于60mpa；24h抗压强度大于80mpa；7d抗压强度大于120mpa；

(4)环氧胶粘剂应具有良好的耐老化性能，热变形温度不低于50℃；

(5)不含对钢筋有腐蚀和影响混凝土结构耐久性的成分，不含可挥发性溶剂(固体含量大于99％)。

参考中国专利公开号cn106281169b中提出了一种应用于节段预制拼装桥的结构胶，包括重量份数比为3:1的a组分和b组分；其中，每份所述a组分包括以重量计份的如下原料：e61环氧树脂70-100份、el50环氧树脂10-30份、稀释剂10-20份、增韧剂5-10份、填料100-150份、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷2-3份、触变剂3-6份以及消泡剂1-2份；每份所述b组分包括以重量计份的如下原料：固化剂0-60份、填料100-150份、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷2-3份、气相二氧化硅3-6份、铁黑1-2份以及固化促进剂1-3份；该方案中的结构胶原料采用传统的环氧树脂，传统未经过改性的环氧树脂结构胶固化物脆性较高、抗开裂、抗冲击和抗剥离性较差，从而造成生产出来的结构胶工艺达不到工艺要求，结构胶的使用效果较差，为解决以上问题，本领域技术人员提出了一种节段拼装桥高分子结构胶的生产工艺。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种节段拼装桥高分子结构胶的生产工艺，解决了传统未经过改性的环氧树脂结构胶固化物脆性较高、抗开裂、抗冲击和抗剥离性较差，从而造成生产出来的结构胶工艺达不到工艺要求，结构胶使用效果较差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种节段拼装桥高分子结构胶的生产工艺，具体包括以下步骤：

步骤一、节段拼装桥高分子结构胶的原料重量份具体包括：环氧树脂30-50份、改性聚氨酯16-24份、稀释剂6-8份、改性填料18-30份、固化剂4-6份、增韧剂1-5份；

步骤二、将环氧树脂和改性聚氨酯装入烧杯a中进行混合，利用磁力搅拌器对烧杯a中的混合料搅拌均匀，接着向烧杯a中添加稀释剂，继续利用磁力搅拌器对烧杯a中的混合料搅拌均匀，最后向烧杯a中添加改性填料，通过磁力搅拌器将烧杯a中的混合料搅拌均匀，得到物料a；

步骤二、将固化剂装入烧杯b中，利用磁力搅拌器对烧杯b中的固化剂进行搅拌均匀，得到物料b；

步骤三、将物料a和物料b按工艺比例混合装入烧杯c中，利用磁力搅拌器对烧杯c中的混合料搅拌均匀，接着将烧杯c放入真空干燥箱中进行脱气处理15min；

步骤四、对经过脱气处理后的混合料浇筑在模具中，在温度为60℃的条件下进行初固化35min，最后对模具中的胶体进行脱模，将脱模后的胶体放置在25℃恒温室中进行养护120h，得到节段拼装桥高分子结构胶。

优选的，所述稀释剂采用501丁基缩水甘油醚，增韧剂采用纳米二氧化硅。

优选的，所述固化剂采用650低分子聚酰胺和环氧树脂593固化剂的混合物，其中650低分子聚酰胺和环氧树脂593固化剂的质量比按照3：2的比例进行混合。

优选的，所述改性聚氨酯由如下方法生产：

步骤41、改性聚氨酯的原料重量份包括：聚丁二醇24-32份、异氰酸酯16-20份、有机溶剂6-8份、催化剂6-8份、1,4-丁二醇10-12份、聚二甲基硅氧烷12-16份；

步骤42、准备一个四口烧瓶，在四口烧瓶上安装机械搅拌装置、冷凝装置以及温度计，向四口烧瓶中添加聚丁二醇，在温度为110℃的条件下对四口烧瓶中的物料进行减压蒸馏1h；

步骤43、利用冷凝装置将四口烧瓶降温至80℃，向四口烧瓶中添加异氰酸酯和有机溶剂，利用机械搅拌装置对四口烧瓶中的混合料进行预搅拌混合，接着向四口烧瓶中添加催化剂，继续通过机械搅拌装置对四口烧瓶中的混合料进行搅拌混合，最后将四口烧瓶改成回流装置，并向装置内部通入氮气；

步骤44、向回流装置中滴加异氰酸酯，让四口烧瓶中的混合物质反应2h，得到聚氨酯预聚体；

步骤45、利用冷凝装置将四口烧瓶的温度降低至55℃，向四口烧瓶中添加1,4-丁二醇，反应1h，得到聚氨酯低聚物；

步骤46、利用冷凝装置将四口烧瓶的温度降低至25℃，向四口烧瓶中滴加聚二甲基硅氧烷，反应2h，得到含有有机硅的改性聚氨酯。

优选的，所述异氰酸酯采用甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种，所述有机溶剂采用n，n-二甲基甲酰胺，所述催化剂采用二丁基二月桂酸锡。

优选的，所述改性填料由如下方法生产：

步骤61、改性填料的原料重量份包括：纳米碳酸钙18-30份、硅微粉6-8份、硅烷偶联剂10-16份；

步骤62、将纳米碳酸钙和硅微粉一起加入带有机械搅拌装置的烧杯中，同时将硅烷偶联剂添加到烧杯中，继续通过机械搅拌装置对烧杯中的混合料进行搅拌均匀，直至烧杯中的混合料没有气泡冒出，得到改性填料。

优选的，所述硅烷偶联剂采用kh550、kh560、kh570、dl602、dl171和kh792中的一种，其中的优选为kh550。

(三)有益效果

本发明提供了一种节段拼装桥高分子结构胶的生产工艺。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该节段拼装桥高分子结构胶的生产工艺，通过在高分子结构胶中添加经过改性处理的聚氨酯以及填料，其中改性聚氨酯通过向四口烧瓶中添加聚丁二醇，在温度为110℃的条件下对四口烧瓶中的物料进行减压蒸馏1h，利用冷凝装置将四口烧瓶降温至80℃，向四口烧瓶中添加异氰酸酯和有机溶剂，利用机械搅拌装置对四口烧瓶中的混合料进行预搅拌混合，接着向四口烧瓶中添加催化剂，继续通过机械搅拌装置对四口烧瓶中的混合料进行搅拌混合，最后将四口烧瓶改成回流装置，并向装置内部通入氮气，向回流装置中滴加异氰酸酯，让四口烧瓶中的混合物质反应2h，得到聚氨酯预聚体，利用冷凝装置将四口烧瓶的温度降低至55℃，向四口烧瓶中添加1,4-丁二醇，反应1h，得到聚氨酯低聚物，利用冷凝装置将四口烧瓶的温度降低至25℃，向四口烧瓶中滴加聚二甲基硅氧烷，反应2h，得到含有有机硅的改性聚氨酯，通过使用改性聚氨酯，可以有效地提高生产出来节段拼装桥高分子结构胶的机械性能，降低结构胶的脆性，提高结构胶的抗开裂、抗冲击和抗剥离性能力，另外可以明显地提高结构胶的耐热稳定性。

(2)、该节段拼装桥高分子结构胶的生产工艺，通过采用环氧树脂30-50份、改性聚氨酯16-24份、稀释剂6-8份、改性填料18-30份、固化剂4-6份、增韧剂1-5份，将环氧树脂和改性聚氨酯装入烧杯a中进行混合，利用磁力搅拌器对烧杯a中的混合料搅拌均匀，接着向烧杯a中添加稀释剂，继续利用磁力搅拌器对烧杯a中的混合料搅拌均匀，最后向烧杯a中添加改性填料，通过磁力搅拌器将烧杯a中的混合料搅拌均匀，得到物料a，将固化剂装入烧杯b中，利用磁力搅拌器对烧杯b中的固化剂进行搅拌均匀，得到物料b，将物料a和物料b按工艺比例混合装入烧杯c中，利用磁力搅拌器对烧杯c中的混合料搅拌均匀，接着将烧杯c放入真空干燥箱中进行脱气处理15min，对经过脱气处理后的混合料浇筑在模具中，在温度为60℃的条件下进行初固化35min，最后对模具中的胶体进行脱模，将脱模后的胶体放置在25℃恒温室中进行养护120h，得到节段拼装桥高分子结构胶，利用改性聚氨酯提高结构胶的整体机械性能，通过稀释剂可降低环氧树脂的粘度、提高渗透性，使各填料在树脂基体中充分分散，提高施工方便性，促进剂能促进环氧树脂和其他成分的反应，降低固化反应的温度、减少固化反应的时间，偶联剂的作用除了对填料表面处理提高填料活性，还可以提高环氧树脂结构胶体系中其他组分的粘接性和分散性，该固化剂能提高环氧树脂的韧性、冲击性和剪切强度，降低环氧固化体系的粘度。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种节段拼装桥高分子结构胶的生产工艺，具体包括以下步骤：

步骤一、节段拼装桥高分子结构胶的原料重量份具体包括：环氧树脂30份、改性聚氨酯16份、稀释剂6份、改性填料18份、固化剂4份、增韧剂1份；

步骤二、将环氧树脂和改性聚氨酯装入烧杯a中进行混合，利用磁力搅拌器对烧杯a中的混合料搅拌均匀，接着向烧杯a中添加稀释剂，继续利用磁力搅拌器对烧杯a中的混合料搅拌均匀，最后向烧杯a中添加改性填料，通过磁力搅拌器将烧杯a中的混合料搅拌均匀，得到物料a；

步骤二、将固化剂装入烧杯b中，利用磁力搅拌器对烧杯b中的固化剂进行搅拌均匀，得到物料b；

步骤三、将物料a和物料b按工艺比例混合装入烧杯c中，利用磁力搅拌器对烧杯c中的混合料搅拌均匀，接着将烧杯c放入真空干燥箱中进行脱气处理15min；

步骤四、对经过脱气处理后的混合料浇筑在模具中，在温度为60℃的条件下进行初固化35min，最后对模具中的胶体进行脱模，将脱模后的胶体放置在25℃恒温室中进行养护120h，得到节段拼装桥高分子结构胶。

稀释剂采用501丁基缩水甘油醚，增韧剂采用纳米二氧化硅。

固化剂采用650低分子聚酰胺和环氧树脂593固化剂的混合物，其中650低分子聚酰胺和环氧树脂593固化剂的质量比按照3：2的比例进行混合。

改性聚氨酯由如下方法生产：

步骤41、改性聚氨酯的原料重量份包括：聚丁二醇24份、异氰酸酯16份、有机溶剂6份、催化剂6份、1,4-丁二醇10份、聚二甲基硅氧烷12份；

步骤42、准备一个四口烧瓶，在四口烧瓶上安装机械搅拌装置、冷凝装置以及温度计，向四口烧瓶中添加聚丁二醇，在温度为110℃的条件下对四口烧瓶中的物料进行减压蒸馏1h；

步骤43、利用冷凝装置将四口烧瓶降温至80℃，向四口烧瓶中添加异氰酸酯和有机溶剂，利用机械搅拌装置对四口烧瓶中的混合料进行预搅拌混合，接着向四口烧瓶中添加催化剂，继续通过机械搅拌装置对四口烧瓶中的混合料进行搅拌混合，最后将四口烧瓶改成回流装置，并向装置内部通入氮气；

步骤44、向回流装置中滴加异氰酸酯，让四口烧瓶中的混合物质反应2h，得到聚氨酯预聚体；

步骤45、利用冷凝装置将四口烧瓶的温度降低至55℃，向四口烧瓶中添加1,4-丁二醇，反应1h，得到聚氨酯低聚物；

步骤46、利用冷凝装置将四口烧瓶的温度降低至25℃，向四口烧瓶中滴加聚二甲基硅氧烷，反应2h，得到含有有机硅的改性聚氨酯。

异氰酸酯采用甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种，所述有机溶剂采用n，n-二甲基甲酰胺，所述催化剂采用二丁基二月桂酸锡。

改性填料由如下方法生产：

步骤61、改性填料的原料重量份包括：纳米碳酸钙18份、硅微粉6份、硅烷偶联剂10份；

步骤62、将纳米碳酸钙和硅微粉一起加入带有机械搅拌装置的烧杯中，同时将硅烷偶联剂添加到烧杯中，继续通过机械搅拌装置对烧杯中的混合料进行搅拌均匀，直至烧杯中的混合料没有气泡冒出，得到改性填料。

硅烷偶联剂采用kh550、kh560、kh570、dl602、dl171和kh792中的一种，其中的优选为kh550。

实施例2

一种节段拼装桥高分子结构胶的生产工艺，具体包括以下步骤：

步骤一、节段拼装桥高分子结构胶的原料重量份具体包括：环氧树脂50份、改性聚氨酯24份、稀释剂8份、改性填料30份、固化剂6份、增韧剂5份；

步骤二、将环氧树脂和改性聚氨酯装入烧杯a中进行混合，利用磁力搅拌器对烧杯a中的混合料搅拌均匀，接着向烧杯a中添加稀释剂，继续利用磁力搅拌器对烧杯a中的混合料搅拌均匀，最后向烧杯a中添加改性填料，通过磁力搅拌器将烧杯a中的混合料搅拌均匀，得到物料a；

步骤二、将固化剂装入烧杯b中，利用磁力搅拌器对烧杯b中的固化剂进行搅拌均匀，得到物料b；

步骤三、将物料a和物料b按工艺比例混合装入烧杯c中，利用磁力搅拌器对烧杯c中的混合料搅拌均匀，接着将烧杯c放入真空干燥箱中进行脱气处理15min；

步骤四、对经过脱气处理后的混合料浇筑在模具中，在温度为60℃的条件下进行初固化35min，最后对模具中的胶体进行脱模，将脱模后的胶体放置在25℃恒温室中进行养护120h，得到节段拼装桥高分子结构胶。

稀释剂采用501丁基缩水甘油醚，增韧剂采用纳米二氧化硅。

固化剂采用650低分子聚酰胺和环氧树脂593固化剂的混合物，其中650低分子聚酰胺和环氧树脂593固化剂的质量比按照3：2的比例进行混合。

改性聚氨酯由如下方法生产：

步骤41、改性聚氨酯的原料重量份包括：聚丁二醇32份、异氰酸酯20份、有机溶剂8份、催化剂8份、1,4-丁二醇12份、聚二甲基硅氧烷16份；

步骤42、准备一个四口烧瓶，在四口烧瓶上安装机械搅拌装置、冷凝装置以及温度计，向四口烧瓶中添加聚丁二醇，在温度为110℃的条件下对四口烧瓶中的物料进行减压蒸馏1h；

步骤43、利用冷凝装置将四口烧瓶降温至80℃，向四口烧瓶中添加异氰酸酯和有机溶剂，利用机械搅拌装置对四口烧瓶中的混合料进行预搅拌混合，接着向四口烧瓶中添加催化剂，继续通过机械搅拌装置对四口烧瓶中的混合料进行搅拌混合，最后将四口烧瓶改成回流装置，并向装置内部通入氮气；

步骤44、向回流装置中滴加异氰酸酯，让四口烧瓶中的混合物质反应2h，得到聚氨酯预聚体；

步骤45、利用冷凝装置将四口烧瓶的温度降低至55℃，向四口烧瓶中添加1,4-丁二醇，反应1h，得到聚氨酯低聚物；

步骤46、利用冷凝装置将四口烧瓶的温度降低至25℃，向四口烧瓶中滴加聚二甲基硅氧烷，反应2h，得到含有有机硅的改性聚氨酯。

异氰酸酯采用甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种，所述有机溶剂采用n，n-二甲基甲酰胺，所述催化剂采用二丁基二月桂酸锡。

改性填料由如下方法生产：

步骤61、改性填料的原料重量份包括：纳米碳酸钙30份、硅微粉8份、硅烷偶联剂16份；

步骤62、将纳米碳酸钙和硅微粉一起加入带有机械搅拌装置的烧杯中，同时将硅烷偶联剂添加到烧杯中，继续通过机械搅拌装置对烧杯中的混合料进行搅拌均匀，直至烧杯中的混合料没有气泡冒出，得到改性填料。

硅烷偶联剂采用kh550、kh560、kh570、dl602、dl171和kh792中的一种，其中的优选为kh550。

实施例3

一种节段拼装桥高分子结构胶的生产工艺，具体包括以下步骤：

步骤一、节段拼装桥高分子结构胶的原料重量份具体包括：环氧树脂40份、改性聚氨酯20份、稀释剂7份、改性填料24份、固化剂5份、增韧剂3份；

步骤二、将环氧树脂和改性聚氨酯装入烧杯a中进行混合，利用磁力搅拌器对烧杯a中的混合料搅拌均匀，接着向烧杯a中添加稀释剂，继续利用磁力搅拌器对烧杯a中的混合料搅拌均匀，最后向烧杯a中添加改性填料，通过磁力搅拌器将烧杯a中的混合料搅拌均匀，得到物料a；

步骤二、将固化剂装入烧杯b中，利用磁力搅拌器对烧杯b中的固化剂进行搅拌均匀，得到物料b；

步骤三、将物料a和物料b按工艺比例混合装入烧杯c中，利用磁力搅拌器对烧杯c中的混合料搅拌均匀，接着将烧杯c放入真空干燥箱中进行脱气处理15min；

步骤四、对经过脱气处理后的混合料浇筑在模具中，在温度为60℃的条件下进行初固化35min，最后对模具中的胶体进行脱模，将脱模后的胶体放置在25℃恒温室中进行养护120h，得到节段拼装桥高分子结构胶。

稀释剂采用501丁基缩水甘油醚，增韧剂采用纳米二氧化硅。

固化剂采用650低分子聚酰胺和环氧树脂593固化剂的混合物，其中650低分子聚酰胺和环氧树脂593固化剂的质量比按照3：2的比例进行混合。

改性聚氨酯由如下方法生产：

步骤41、改性聚氨酯的原料重量份包括：聚丁二醇28份、异氰酸酯18份、有机溶剂7份、催化剂7份、1,4-丁二醇11份、聚二甲基硅氧烷14份；

步骤42、准备一个四口烧瓶，在四口烧瓶上安装机械搅拌装置、冷凝装置以及温度计，向四口烧瓶中添加聚丁二醇，在温度为110℃的条件下对四口烧瓶中的物料进行减压蒸馏1h；

步骤43、利用冷凝装置将四口烧瓶降温至80℃，向四口烧瓶中添加异氰酸酯和有机溶剂，利用机械搅拌装置对四口烧瓶中的混合料进行预搅拌混合，接着向四口烧瓶中添加催化剂，继续通过机械搅拌装置对四口烧瓶中的混合料进行搅拌混合，最后将四口烧瓶改成回流装置，并向装置内部通入氮气；

步骤44、向回流装置中滴加异氰酸酯，让四口烧瓶中的混合物质反应2h，得到聚氨酯预聚体；

步骤45、利用冷凝装置将四口烧瓶的温度降低至55℃，向四口烧瓶中添加1,4-丁二醇，反应1h，得到聚氨酯低聚物；

步骤46、利用冷凝装置将四口烧瓶的温度降低至25℃，向四口烧瓶中滴加聚二甲基硅氧烷，反应2h，得到含有有机硅的改性聚氨酯。

异氰酸酯采用甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种，所述有机溶剂采用n，n-二甲基甲酰胺，所述催化剂采用二丁基二月桂酸锡。

改性填料由如下方法生产：

步骤61、改性填料的原料重量份包括：纳米碳酸钙24份、硅微粉7份、硅烷偶联剂13份；

步骤62、将纳米碳酸钙和硅微粉一起加入带有机械搅拌装置的烧杯中，同时将硅烷偶联剂添加到烧杯中，继续通过机械搅拌装置对烧杯中的混合料进行搅拌均匀，直至烧杯中的混合料没有气泡冒出，得到改性填料。

硅烷偶联剂采用kh550、kh560、kh570、dl602、dl171和kh792中的一种，其中的优选为kh550。

对比例1

本对比例与实施例1的不同之处在于使用聚氨酯替代改性聚氨酯。

对比例2

本对比例与实施例1的不同之处在于使用填料替代改性填料。

对比例3

本对比例为市场上的一种节段拼装桥高分子结构胶。

对实施例1-3和对比例1-3节段拼装桥高分子结构胶在同一温度下的耐热稳定性和机械性能进行检测，结果如下表所示：

从上表中可以看出，实施例1-3的节段拼装桥高分子结构胶在同一温度下的耐热稳定性在97.15％-98.56％，且机械性能稳定，对比例1-3的节段拼装桥高分子结构胶在同一温度下的耐热稳定性在95.34％-96.55％，其中对比例1-2的节段拼装桥高分子结构胶均产生裂纹，对比例3的节段拼装桥高分子结构胶产生明显裂纹，通过数据对比可以得出结论：实施例1-3的节段拼装桥高分子结构胶在耐热稳定性和机械性能上均优于对比例1-3的节段拼装桥高分子结构胶，通过使用改性聚氨酯，可以有效地提高生产出来节段拼装桥高分子结构胶的机械性能，降低结构胶的脆性，提高结构胶的抗开裂、抗冲击和抗剥离性能力，另外可以明显地提高结构胶的耐热稳定性。

同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。