本發(fā)明涉及涂料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種復合高鐵防水材料。
背景技術(shù)：
：隨著高速鐵路事業(yè)的迅速發(fā)展和對高速鐵路高標準要求，高速鐵路用橋梁和高架橋日益增多。高鐵橋梁中采用的是城市橋梁使用的簡支梁的結(jié)構(gòu)形式,橋梁采用的是鋼筋混凝土材質(zhì)，因此高鐵橋梁中的鋼筋混凝土的負彎矩和混凝土橋面在受到列車的重復荷載引起的高速震動、拉伸剪切和巨大沖擊作用,并且受到外部所處環(huán)境的氣候變化帶來溫度和濕度引起的收縮膨脹后,混凝上橋梁會產(chǎn)生一些細微的裂縫,而這些裂縫雖然不能在短期內(nèi)降低結(jié)構(gòu)的承載能力，但經(jīng)過一定時期的使用以后勢必在下雨或者橋面有大量積水時引起橋面出現(xiàn)滲水或者嚴重時出現(xiàn)漏水，導致鋼筋的銹蝕，而水也能和混凝土中活性骨質(zhì)和鈣物質(zhì)生成膠體硅鈣睜，這種物質(zhì)會使混凝土膨脹產(chǎn)生新的裂紋從而影響了高速鐵路的長久使用性和安全性?；炷翗蛄悍浪脑O(shè)計不合理，防水材料在施工中質(zhì)量低劣以及使用中的荷載過都會致使鋼筋混凝土產(chǎn)生裂縫，而混凝土橋梁本身各種反應都有可能使混凝土橋梁產(chǎn)生各種各樣的裂縫，如堿集料反應、凍融作用、干縮、硫酸鹽作用等。在使用中由于存在這些裂縫，雨水或者橋面積水容易的就進入到了混凝土中，從而加重混凝土的凍融損壞，尤其是在北方地區(qū)，冬季經(jīng)常使用的撒鹽化雪方法會使冰鹽水進入鋼筋中導致鋼筋腐蝕，減小了鋼筋的承載面積，也就相當于降低了橋梁的鋼筋使用率，最終損壞橋梁。高鐵橋梁混凝土橋面防水層是指鋪筑在鐵路軌道板與橋梁混凝土之間的薄層，這層防水層的主要作用是用來以阻擋雨水荷積水分進入主梁的混凝土內(nèi)，防止水分銹蝕鋼筋。因此可見防水材料具有雙重的作用一方面起到了隔離水分的用作，另一方面由于具有本身粘性還能通過自身粘結(jié)性能與底層形成一個整體，增強抵抗外界荷載和變形的能力。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種復合高鐵防水材料。本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種復合高鐵防水材料，包括A組分和B組分，A組分由下述重量份的原料制備而成：聚醚多元醇98-102份、增塑劑2-9份、4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)10-20份、石墨烯/甲烷磺酸溶液(MSA/graphene溶液)4-28份、助劑6-48份；B組分由下述重量份的原料制備而成：端氨基聚醚D40053-63份、4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷16-20份、1,3-二氨基甲基環(huán)己烷4-14份、端氨基聚醚T50005-9份。優(yōu)選地，所述A組分和B組分的質(zhì)量比為(1-3)：(1-3)。優(yōu)選地，所述的增塑劑為亞磷酸三異辛基酯、癸二酸二辛脂、檸檬酸三乙酯、乙酰檸檬酸三丁酯中一種或多種的混合物。優(yōu)選地，所述的助劑為硅粉、滑石粉、無機抗菌劑、阻燃劑中一種或多種的混合物。更優(yōu)選地，所述的助劑由無機抗菌劑62-72wt％和阻燃劑28-38wt％。優(yōu)選地，所述的無機抗菌劑為氯化銀、鎢酸銀、碳酸鋅中一種或多種的混合物。更優(yōu)選地，所述的無機抗菌劑由氯化銀、鎢酸銀、碳酸鋅混合而成，所述氯化銀、鎢酸銀、碳酸鋅的質(zhì)量比為(1-3)：(1-3)：(1-3)。優(yōu)選地，所述的阻燃劑為磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯中一種或多種的混合物。更優(yōu)選地，所述的阻燃劑由磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯混合而成，所述磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯的質(zhì)量比為(1-3)：(1-3)：(1-3)。優(yōu)選地，所述的聚醚多元醇的羥值為20-60mgKOH/g，可以為聚醚DL-2000D、聚醚DL-3000D、聚醚DL-4000D、聚醚MN-3050D中一種或多種組成。本發(fā)明還提供了上述復合高鐵防水材料的制備方法，包括以下步驟：(1)按配比將聚醚多元醇和增塑劑加入反應釜中，將溫度升至95-100℃并減壓至-0.092MPa～-0.096MPa真空脫水60-90分鐘后去除真空，降溫至75-85℃加入4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)和石墨烯/甲烷磺酸溶液以轉(zhuǎn)速為300-600轉(zhuǎn)/分攪拌2-3小時，最后加入助劑以轉(zhuǎn)速為300-600轉(zhuǎn)/分攪拌5-15分鐘，降溫至55-65℃，過濾，得到A組分；(2)按配比將端氨基聚醚D400、4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷、1,3-二氨基甲基環(huán)己烷、端氨基聚醚T5000加入反應釜中，將溫度升至105-115℃并減壓至-0.092MPa～-0.096MPa真空脫水1-2小時后去除真空，然后降溫至55-65℃以轉(zhuǎn)速為300-600轉(zhuǎn)/分攪拌10-20分鐘，降溫至55-65℃，過濾，得到B份；(3)將A組分與B組分攪拌混合均勻即得。本發(fā)明提供的復合高鐵防水材料，施工工藝簡單穩(wěn)定，成本低廉，具有優(yōu)異的機械性性能、防水性、耐侯性，可以應用于高鐵的混凝土防護。具體實施方式實施例中各原料介紹：4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)，CAS號：101-68-8。聚醚DL-3000D，采用山東藍星東大化工有限責任公司提供的牌號為DL-3000D，羥值為36-39mgKOH/g的聚醚多元醇。氯化銀，CAS號：7783-90-6，粒徑800目。鎢酸銀，CAS號：13465-93-5，粒徑800目。碳酸鋅，CAS號：3486-35-9，粒徑800目。磷酸三苯酯，CAS號：115-86-6。六溴環(huán)十二烷，CAS號：3194-55-6。甲基磷酸二甲酯，CAS號：756-79-6。檸檬酸三乙酯，CAS號：77-93-0。端氨基聚醚D400，采用山東利源國盛化工有限公司D400端氨基聚醚，平均分子質(zhì)量約400。4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷，CAS號：101-14-4。1,3-二氨基甲基環(huán)己烷，CAS號：2579-20-6。端氨基聚醚T5000，采用HUNTSMAN公司提供的T5000端氨基聚醚。石墨烯/甲烷磺酸溶液制備：首先將石墨粉(CAS號：7782-42-5)分散在甲烷磺酸(CAS號：75-75-2)中，其中石墨粉與甲烷磺酸的質(zhì)量為1：10，得到混合液；將體系密封，避免與空氣接觸，并將混合液在超聲儀中以超聲分散2小時，超聲頻率為20KHz；隨后將超聲完成的混合液在3000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下離心90分鐘除去未剝離的石墨顆粒；石墨烯在甲烷磺酸中得到分離和改性。得到石墨烯/甲烷磺酸溶液。實施例1復合高鐵防水材料，A組分和B組分的質(zhì)量比為1：1。A組分原料(重量份)：聚醚DL-3000D100份、檸檬酸三乙酯5份、4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)14份、石墨烯/甲烷磺酸溶液10份、無機抗菌劑6份、阻燃劑3份。B組分原料(重量份)：端氨基聚醚D40058份、4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷18份、1,3-二氨基甲基環(huán)己烷9份、端氨基聚醚T50007份。所述的無機抗菌劑由氯化銀、鎢酸銀、碳酸鋅按質(zhì)量比為1：1：1攪拌混合均勻得到。所述的阻燃劑由磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯按質(zhì)量比為1：1：1攪拌混合均勻得到。復合高鐵防水材料的制備：(1)按配比將聚醚DL-3000D和檸檬酸三乙酯加入反應釜中，將溫度升至98℃并減壓至-0.095MPa真空脫水70分鐘后去除真空，降溫至80℃，加入4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)和石墨烯/甲烷磺酸溶液，保持溫度為80℃，以轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分攪拌2.5小時，最后加入無機抗菌劑、阻燃劑以轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分攪拌10分鐘，降溫至60℃，然后用120目鐵網(wǎng)過濾，得到A組分；(2)按配比將端氨基聚醚D400、4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷、1,3-二氨基甲基環(huán)己烷、端氨基聚醚T5000加入反應釜中，將溫度升至110℃并減壓至-0.094MPa真空脫水1.5小時后去除真空，然后降溫至60℃并保持溫度為60℃以轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分攪拌15分鐘，降溫至60℃，然后用120目銅網(wǎng)過濾，得到B份；(3)將A組分與B組分攪拌混合均勻。得到實施例1的復合高鐵防水材料。實施例2與實施例1基本相同，區(qū)別僅在于：所述的無機抗菌劑由鎢酸銀、碳酸鋅按質(zhì)量比為1：1攪拌混合均勻得到。得到實施例2的復合高鐵防水材料。實施例3與實施例1基本相同，區(qū)別僅在于：所述的無機抗菌劑由氯化銀、碳酸鋅按質(zhì)量比為1：1攪拌混合均勻得到。得到實施例3的復合高鐵防水材料。實施例4與實施例1基本相同，區(qū)別僅在于：所述的無機抗菌劑由氯化銀、鎢酸銀按質(zhì)量比為1：1攪拌混合均勻得到。得到實施例4的復合高鐵防水材料。實施例5與實施例1基本相同，區(qū)別僅在于：所述的阻燃劑由六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯按質(zhì)量比為1：1攪拌混合均勻得到。得到實施例5的復合高鐵防水材料。實施例6與實施例1基本相同，區(qū)別僅在于：所述的阻燃劑由磷酸三苯酯、甲基磷酸二甲酯按質(zhì)量比為1：1攪拌混合均勻得到。得到實施例6的復合高鐵防水材料。實施例7與實施例1基本相同，區(qū)別僅在于：所述的阻燃劑由磷酸三苯酯、甲基磷酸二甲酯按質(zhì)量比為1：1攪拌混合均勻得到。得到實施例7的復合高鐵防水材料。對比例1高鐵防水材料，A組分和B組分的質(zhì)量比為1：1。A組分原料(重量份)：聚醚DL-3000D100份、檸檬酸三乙酯5份、4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)14份、無機抗菌劑6份、阻燃劑3份。B組分原料(重量份)：端氨基聚醚D40058份、4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷18份、1,3-二氨基甲基環(huán)己烷9份、端氨基聚醚T50007份。所述的無機抗菌劑由氯化銀、鎢酸銀、碳酸鋅按質(zhì)量比為1：1：1攪拌混合均勻得到。所述的阻燃劑由磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯按質(zhì)量比為1：1：1攪拌混合均勻得到。高鐵防水材料的制備：(1)按配比將聚醚DL-3000D和檸檬酸三乙酯加入反應釜中，將溫度升至98℃并減壓至-0.095MPa真空脫水70分鐘后去除真空，降溫至80℃，加入4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)，保持溫度為80℃，以轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分攪拌2.5小時，最后加入無機抗菌劑、阻燃劑以轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分攪拌10分鐘，降溫至60℃，然后用120目鐵網(wǎng)過濾，得到A組分；(2)按配比將端氨基聚醚D400、4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷、1,3-二氨基甲基環(huán)己烷、端氨基聚醚T5000加入反應釜中，將溫度升至110℃并減壓至-0.094MPa真空脫水1.5小時后去除真空，然后降溫至60℃并保持溫度為60℃以轉(zhuǎn)速為400轉(zhuǎn)/分攪拌15分鐘，降溫至60℃，然后用120目銅網(wǎng)過濾，得到B份；(3)將A組分與B組分攪拌混合均勻。得到對比例1的高鐵防水材料。測試例1對實施例1-7制備得到的復合高鐵防水材料和對比例1制備的高鐵防水材料常規(guī)指標進行測試。測試方法見表1，具體測試結(jié)果見表2。表1：測試方法和儀器表表2：常規(guī)指標測試結(jié)果表聚脲A組分中的4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)可以通過π-π和陽離子-π鍵作用沉吸附到石墨烯片上，而且石墨烯經(jīng)過甲烷磺酸酸化后存在一定的羥基，這些羥基可以分別和4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)和氨基進行結(jié)合反應，從而阻止石墨烯本身以及4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)的團聚。氨基的主要成分不僅能夠和聚脲A組分的4,4'-亞甲基雙(異氰酸苯酯)進行聚合，也能夠通過氫鍵作用與改性石墨烯結(jié)合，因此所制備的聚脲/石墨烯復合材料在拉伸強度、拉伸模量和韌性等指標都能夠得到大幅度提高，這是由于石墨烯均勻分散在復合材料中，且平行于樣品表面排列。比較實施例與對比例1，通過測試表明，添加石墨烯后各項指標都有明顯提高。比較實施例1與實施例2-4，實施例1(氯化銀、鎢酸銀、碳酸鋅復配)常規(guī)指標明顯優(yōu)于實施例2-4(氯化銀、鎢酸銀、碳酸鋅中任意二者復配)。比較實施例1與實施例5-7，實施例1(磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯復配)常規(guī)指標明顯優(yōu)于實施例5-7(磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯中任意二者復配)。測試例2對實施例1-7制備得到的復合高鐵防水材料的阻燃性能進行測試。具體測試結(jié)果見表3。表3：阻燃性能測試表氧指數(shù)LOI值，％實施例144.3實施例241.2實施例341.5實施例440.8實施例538.1實施例638.4實施例738.6比較實施例1與實施例2-4，實施例1(氯化銀、鎢酸銀、碳酸鋅復配)阻燃性能明顯優(yōu)于實施例2-4(氯化銀、鎢酸銀、碳酸鋅中任意二者復配)。比較實施例1與實施例5-7，實施例1(磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯復配)阻燃性能明顯優(yōu)于實施例5-7(磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯中任意二者復配)。測試例3對實施例1-7制備得到的復合高鐵防水材料的抗菌性能進行測試，抗菌性能按GB/T21866-2008抗菌涂料抗菌性能測定方法和抗菌效果、HG/T3980-2007抗菌涂料測定，大腸桿菌ATYCC25922、金黃色葡萄球菌ATCC6538。具體測試結(jié)果見表4。表4：復合高鐵防水材料抗菌性能測試數(shù)據(jù)表大腸桿菌殺菌率，％金黃色葡萄球菌殺菌率，％實施例199.399.6實施例294.194.3實施例394.493.2實施例495.293.1實施例596.296.4實施例695.896.5實施例795.796.2比較實施例1與實施例2-4，實施例1(氯化銀、鎢酸銀、碳酸鋅復配)抗菌性能明顯優(yōu)于實施例2-4(氯化銀、鎢酸銀、碳酸鋅中任意二者復配)。比較實施例1與實施例5-7，實施例1(磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯復配)抗菌性能明顯優(yōu)于實施例5-7(磷酸三苯酯、六溴環(huán)十二烷、甲基磷酸二甲酯中任意二者復配)。當前第1頁1 2 3