一种用于耐候性及透水性道路铺装的粘接剂及其构造体

摘要

本发明公开了一种用于耐候性及透水性道路铺装的粘接剂及其构造体。本发明采用耐候性纤维化环氧树酯和耐候性改性脂环式聚胺组成了的粘和剂，其粘接性能不但具有高强度、高韧性、而且还具有耐黄变耐白化性。而由该粘和剂与有机和/或无机填充料组成的构造体不但具有高强度，而且具有透水性能、防音性能、通风性能，适用于人行道、公园道、车道以及建筑物周围的景观铺装以及产业废弃物的再利用等领域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种粘接剂及其构造体，具体地说，涉及一种用于耐候性及透水性道路铺装的粘接剂及其构造体。

背景技术

传统的用于道路(如步行道、车道及公园景观路)铺装的粘接剂为沥青或水泥，当含有沥青或水泥的道路在使用时，沥青或水泥中的有害成分会溶出，造成环境污染，因此，寻找一种对环境友好，用于道路铺装的粘接剂及其构造体成为人们研究的课题。

目前在国外(例如在日本)，为了替代沥青、水泥粘接剂，一般采用液体合成树脂。液体合成树脂作为粘接剂可以避免沥青大量有害成分的溶出，也可以避免水泥碱性成分的溶出以致河川、环境遭受污染。但是，液体合成树脂在其固化反应过程中，即液体合成树脂与固化剂发生反应或者由光、热产生的自由基反应之际，液体合成树脂从凝固开始到固化终了的反应期间会产生一种液体下垂现象即液体合成树脂在底部产生淤积。作为粘接剂，其与沙粒、碎石等基材混合生成构造体之时，构造体中便会产生液体合成树脂在上下层分布的不均匀。这种不均匀性导致构造体的下层间隙缩小或堵塞，从而影响构造体透水性，造成雨水纯积，影响雨水的自然循环。更为重要的是由于液体合成树脂淤积于构造体的底部，造成构造体的上层的树脂量减少，导致构造体表面的机械强度下降。

此外，目前在日本的道路铺装中普遍采用双苯酚型环氧树脂，随着时间的推移，树脂会发生变黄，失去光泽，影响构造体的美观。再者，有机粘接剂和作为构造体的无机填充料(如沙粒、碎石、玻璃粉碎品等)之间的结合问题，以及构造体的耐水问题一直作为探索研究的课题。

发明内容

本发明需要解决如下技术问题：

(1)有机粘接剂固化后在构造体中分布不均的问题；

(2)构造体中有机粘接剂与无机填充料之间的结合及构造体的耐水问题；

(3)构造体中有机粘接剂的耐候差的问题。

发明构思：

为解决有机粘接剂固化后在构造体中分布不均的问题，发明人采用在有机粘接剂中加入一定量纤维(如岩棉纤维、玻璃纤维、碳素纤维和/或金属纤维等)的方法，以此来改善有机粘接剂固化后在构造体中分布状况。实验证明当采用含纤维的有机粘接剂时，其固化后在构造体中分布是均匀的。

为了保证构造体的耐水、耐久性能，解决构造体在水中劣化的问题，发明人在粘接剂中加入耐水、防剥离的偶联剂，所说的偶联剂分子中，既有亲有机基团的官能团，又有亲无机基团的官能团，以至于能有效地将有机粘接剂与无机填充物之间紧密连接，防止构造体遇水发生剥离现象的产生，使得构造体的耐水性能大大增强。

为解决环氧树脂(双苯酚型)变黄的弱点，保证树脂铺装的美观。发明人采用了将双苯酚型环氧树脂还原成脂环族型环氧树脂，改变环氧树脂的芳香结构。正是由于双苯酚型环氧树酯的芳香结构的存在容易接受UV紫外线所造成的劣化，黄色产生面使耐候性逊色。同时，本文采用了难黄变耐候性的改性脂环式聚胺型固化剂，组成了环氧树脂型的耐候性透水性铺装用纤维化树脂粘接剂。

技术方案：

本发明所说的用于耐候性及透水性道路铺装的粘接剂包括：含有机高分子树脂的基材组份和固化剂组份，固化剂组份主要是改性脂环式聚氨，其活性氢化当量(AHEW)为90-120，例如IPDA(Isophoronediamine)或NBDA(Norbornaznediamine)。基材组份与固化剂组份的重量比为2∶1-3∶1，其特征在于，所说的基材组份包含如下组分及含量：

      有机高分子树脂                   1000-1500g

      纤维                             50-160g

      增粘剂                           10-60g

      硅化接合剂                       10-20g

其中：所说的有机高分子树脂为环氧当量(EEW)为230-250脂环族环氧树脂、不饱和聚酯、聚胺酯或聚丙烯酸树脂，优选：环氧当量(EEW)为238脂环族环氧树脂；

所说的纤维是，直径100μm以下，纤维长1mm以下的玻璃纤维、岩棉纤维、碳素纤维和/或金属纤维；

所说的增粘剂是二氧化硅；

所说的硅化接合剂是γ-环氧基甲氧丙烷基三甲氧硅烷。

以上所说的物品均为市售商品。

本发明所说的粘接剂是这样制备的：

将有机高分子树脂、纤维、增粘剂和硅化接合剂按上述配比混合，在30～50℃温度下搅拌均匀即得基材组份，将所得的基材组份与相应的固化剂组份按比例混合即得本发明所说的粘接剂。

本发明所说的构造体是：

将粘接剂与无机或有机填充料(例如沙粒、碎石、玻璃粉碎品、废橡胶粉碎品等)按重量比为6∶100混合，待粘接剂固化后即得构造体。

上记构造体适用于道路(如步行道、车道、公园景观路)的铺装，也适用于产业废弃材料的再利用，其不仅具有高强度和可挠性能，而且还具有耐候性、耐药品性、耐水性、耐冲击性。同时，此构造体具有优良的耐水性能、防音性能、通气性能，可有效地防止雨水纯积，实行雨水的自然循环，防止城市温室化。

附图说明

图1为耐水防剥离剂的化学结合模型示意图

图2耐候性及透水性粘接剂的组成示意图

其中：1-粘接剂；2-纤维。

图3耐候性及透水性的构造体结构示意图

其中：1-粘接剂；2-纤维；3-有机和/或无机填充料；4-构造体。

具体实施方法

下面通过实施例对本发明作进一步的说明，其目的是为更好理解本发明的内容，但所举之例并不限制本发明的保护范围：

                            实验例

耐候性纤维化环氧树脂粘接剂以及其构造体的制备：

脂环族环氧树脂1000g中，加入岩棉纤维30g，玻璃纤维100g，增粘剂40g，硅化接合剂15g，充分搅拌混合，温度为30～50℃，使各种纤维树脂中饱和浸透，组成耐候性环氧树脂型的纤维化树脂。在上述纤维化树脂中加入难黄变、脂环式聚胺500g，均匀混合后组成了耐候性纤维化树脂粘接剂。在上述粘接剂中加入30Kg淡色沙粒(4～6mm)，均匀混合，经过一日养生后，得到了耐候性环氧树脂型的纤维化树脂粘接剂构造体。此构造体的弯曲强度为113Kg/cm²，压缩强度为304Kg/cm²，空隙率为20～35％，具有优良的强度性能和透水性能。

                            比较例1

双苯酚型纤维化环氧树脂粘接剂以及其构造体的制备

双苯酚型环氧树酯1000g，加入岩棉纤维30g，玻璃纤维100g，增粘剂40g，充分搅拌混合，组成了双苯酚型环氧树脂型纤维化树脂。在上述纤维化树脂中加入改性脂环式聚胺500g，组成了双苯酚型环氧树脂型纤维化树脂粘接剂。在上述粘接剂中加入30Kg淡色砂利(4～6mm)，均匀混合，经过一日养生后，得到了双苯酚型纤维化树脂粘接剂构造体，其弯曲强度为102Kg/cm²，压缩强度272Kg/cm²。强度并不示弱，但是经过1～3个月之后，粘接剂的构造体显示出黄变的弱点。

                          比较例2

耐候性环氧树脂粘接剂以及其构造体

耐候性脂环族环氧树酯1000g中加入难黄变耐候性脂环式聚胺500g，均匀混合后组成无纤维化耐候性环氧树酯液体粘接剂。在上述粘接剂中，加入淡色沙粒30Kg(4～6mm)，并均匀混合，经过一日养生后，得到了耐候性环氧树酯型粘接剂构造体。其弯曲强度为79.7Kg/cm²，压缩强度223 Kg/cm²。由于存在硬化时间内液体下垂现象，造成构造体树脂分布的不均匀性，导致上层的强度减弱，下层失去透水性能。

实验结果

1、具有良好的耐候性能。耐候性脂环族环氧树脂型纤维化树脂粘接剂和双苯酚型纤维化树脂粘接剂的耐候、黄变的比较。

    表1    暴露实验的黄变比较

    暴露时间实验例比较例1    一个月    6个月    12个月○○○△××

试验条件：根据实验例和比较例1作成的粘接剂构造体，经过一日养生后，在

屋外放置，接受紫外线和环境变化的影响。

符号意思：○几乎不变黄，△一些黄变，×黄变明显。

表2  耐候性促进实验的黄变比较

    暴露时间    实验例    比较例1    0小时    100小时    600小时    1000小时    2.3    3.7    3.7    3.7    2.3    4.9    6.7    8.7

试验条件：耐候促进试验机，温度70～80℃。

表1与表2显示出耐候性环氧树酯型纤维化树脂粘接剂的耐候性能优于双苯酚型粘接剂。表1定性地显示出随着暴露时间不同的黄变，而表2则是利用耐候促进试验机定量地分析了黄变的程度。结果表明，实验例的白色骨材基本不变色，不涉及影响美观，这是因为使用的树脂粘接剂中不含有芳香族成分的原因；而比较例1中使用的树脂由于含有芳香苯环结构，很易接受紫外线，破坏表面结构造成黄变。

2、具有拔群的透水性能。耐候性纤维化树脂粘接剂和耐候性液体合成树脂粘接剂的液体下垂和强度的比较。

                         表3  液体下垂和强度的比较

                实验例                比较例2  养生温度(℃)  养生时间(h)  玉沙利(4～6mm)％  液体合成树脂％  纤维化树脂％  弯曲强度(Kg/cm²)  压缩强度(Kg/cm²)  液体下垂  透水性能  5  24  94  -  6  38.1  87.3  无  大  25  24  94  -  6  66.6  179.8  无  大  40  24  94  -  6  102.0  272.5  无  大  60  24  94  -  6  113.2  303.8  无  大  5  24  94  6  -  16.1  35.5  少量  中  25  24  94  6  -  45.9  133.1  多量  小  40  24  94  6  -  77.9  221.5  多量  小  60  24  94  6  -  79.7  223.2  多量  无

表3是实验例与比较例2随着温度变化液体下垂和强度的比较。一般液体树脂粘接剂在其固化反应中会产生液体下垂现象，随着温度上升，这种现象的产生会成为很明显。然而纤维化树脂在其固化反应过程中没有发生液体下垂现象，这说明了各种纤维在树脂组成了各种交互网络结构，防止了液体下垂的发生，从而保持了构造体上层与下层的强度一致性。而液体合成树脂粘接剂由于产生液体下垂造成构造体上层与下层粘接剂分布的不均一性，上层的强度随着时间的变化呈下降趋势，下层甚至会失去透水性能。

3、具有合适的配合比例。耐候性纤维化树脂粘接剂和耐候性液体合成树脂粘接剂的配合比例和强度的比较。

                            表4  配合比例和强度的比较

                  实验例                    比较例2  玉沙利(4～6mm)％  液体合成树脂％  纤维化树脂％  养生温度(℃)  养生时间(h)  弯曲强度(Kg/cm²)  压缩强度(Kg/cm²) 95 - 5 25 24 55.3 154.7    94    -    6    25    24    66.6    179.1  93  -  7  25  24  70.1  205.7  92  -  8  25  24  76.7  214.8    95    5    -    25    24    35.4    99.1  94  6  -  25  24  45.9  133.1    93    7    -    25    24    54.4    152.2  92  8  -  25  24  63.4  171.3

实验例中由于各种纤维组成的交互作用，防止了液体下垂发生，使构造体的上层与下层的强度分布均一，而比较例2使用了液体合成树脂在其固化反应中产生液体下垂，致使上下层分布不均而影响强度的降弱。而要使液体合成树脂粘接剂构造体强度达到纤维化树脂粘接剂构造体同样的强度。则必须增加粘接剂的配合量。这样，既影响了构造体的透水性能，也同时影响到整体施工成本的上升。

4、具有优良的耐水性能。

为了解决粘接剂在水中的劣化现象，保证其耐水耐久性能。本文采用了耐水剥离防止剂。由于这种添加剂的加入，使得纤维化树脂粘接剂构造体的性能大大增强，如表5、6所示。

                       表5  耐水剥离防止剂添加有无的比较

            添加有              添加无水浸前水浸后保持率％水浸前水浸后保持率％弯曲强度(Kg/cm²)压缩强度(Kg/cm²)102.1166.692.9149.991.090.087.9158.627.144.730.828.2

试验条件：填充料：废玻璃块(2.5～5.0m)

          养生：25℃、24h放置后，水中25℃24h浸泡，进行测定。

表6  耐水剥离防止剂添加有无的时间变化的比较

    水中浸渍添加有添加无    1日    7日    100日○○○×××

○耐水性能良好    ×耐水性能不良