一种天然彩色透水胶粘石路面材料及其制备工艺
阅读说明：本技术 一种天然彩色透水胶粘石路面材料及其制备工艺 (Natural color water-permeable adhesive stone pavement material and preparation process thereof ) 是由 朱晓迪 李志勇 唐庚时 单宇杰 于 2021-11-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及路面材料技术领域,具体涉及一种天然彩色透水胶粘石路面材料及其制备工艺；所述一种天然彩色透水胶粘石路面材料,由80-90份天然彩石骨料、15-25份纤维素、3-8份的胶结材料、5-10份凹凸棒石填料混合制得；所述纤维素包裹在天然彩石表面,所述胶结材料由2-7份改性多元醇和1-3份HDI固化剂制得,所述改性多元醇是将3,3’-二氯二苯二硫醚接枝到聚醚多元醇上得到；本发明在胶粘材料上引入二硫键,提高了材料的自修复能力,阻止了雨水侵入到材料内部造成腐蚀现象的发生,并且纤维素上丰富的羟基和胶粘材料表面的羟基产生氢键自组装,阻止胶结材料和骨料之间的脱落。(The invention relates to the technical field of pavement materials, in particular to a natural colored water-permeable adhesive stone pavement material and a preparation process thereof; the natural colored water-permeable adhesive stone pavement material is prepared by mixing 80-90 parts of natural colored stone aggregate, 15-25 parts of cellulose, 3-8 parts of cementing material and 5-10 parts of attapulgite filler; the cellulose is wrapped on the surface of natural colored stone, the cementing material is prepared from 2-7 parts of modified polyol and 1-3 parts of HDI curing agent, and the modified polyol is obtained by grafting 3,3' -dichlorodiphenyl disulfide onto polyether polyol; according to the invention, the disulfide bond is introduced into the adhesive material, so that the self-repairing capability of the material is improved, the corrosion phenomenon caused by rainwater entering the material is prevented, and hydrogen bond self-assembly is generated by abundant hydroxyl groups on the cellulose and hydroxyl groups on the surface of the adhesive material, so that the falling-off between the adhesive material and the aggregate is prevented.)
技术领域
本发明涉及路面材料技术领域，具体涉及一种天然彩色透水胶粘石路面材料及其制备工艺。
背景技术
传统的路面是密封结构，以防止水分渗入并对其造成损坏，然而，随着城市发展和工业活动，封闭路面面积迅速增加，导致雨水无法渗入地下，形成路面积水，造成生态失衡。为恢复自然水文循环，降低城市洪水风险，采用透水路面，在发生降雨事件时，水可以通过路面结构迅速渗透到地下，完成城市排水并且补充自然水循环。
为了实现高渗透率，富含空隙的路面结构是目前最可行和最有效的方式，目前采用的是透水混凝土，其孔隙率约15％左右，透水率约500mL/min。但投入使用的透水混凝土路面在1年后透水率衰减约60％，透水效果不理想。
聚氨酯粘合剂和骨料粘合作为一种新型的透水胶粘石路面材料，具有较高的孔隙率和内渗性，然而，开放式多孔设计导致路面的结构变弱，机械性能降低，同时，孔隙结构内渗透性和流速的提高也增加了雨水腐蚀路面结构的面积，这些问题都极大的制约了透水路面材料的使用年限。所以，亟需开发一种新的路面材料，提高透水路面的耐久性。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的问题，本发明提出一种天然彩色透水胶粘石路面材料及其制备工艺，目的是为了解决胶粘石路面材料耐久性差的问题。
（二）技术方案
为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：一种天然彩色透水胶粘石路面材料，由80-90份天然彩石骨料、15-25份纤维素、3-8份的胶结材料、5-10份凹凸棒石填料混合制得；所述纤维素包裹在天然彩石表面，所述胶结材料由2-7份改性多元醇和1-3份HDI固化剂制得，所述改性多元醇是将3,3'-二氯二苯二硫醚接枝到聚醚多元醇上得到。
一种天然彩色透水胶粘石路面材料的制备工艺，包括如下步骤：
（1）改性多元醇的制备：将3,3'-二氯二苯二硫溶于醚聚醚多元醇中，混合反应，得到二苯二硫醚接枝的多元醇；
（2）表面包裹纤维素的天然彩石的制备：按上述比例在去离子水中加入纤维素和天然彩石，混合均匀，干燥，得到表面包裹纤维素的天然彩石；
（3）胶结材料的制备：按上述比例将二苯二硫醚接枝的多元醇加入搅拌釜内，升温并充分搅拌后，加入HDI固化剂，保持温度搅拌1-3h，得到胶粘材料；
（4）胶粘石路面材料的制备：将上述制备好的胶粘材料、表面有纤维素包裹的天然彩石和凹凸棒石按比例混合，再将它们倒入PTFE（聚四氟乙烯）模具中保持48-72小时，得到一种天然彩色透水胶粘石路面材料。
优选的，所述步骤（1）中3,3'-二氯二苯二硫醚和聚醚多元醇的质量比为1:5-10。
优选的，所述步骤（1）中反应条件为25-35℃下搅拌反应1-3小时。
优选的，所述步骤（2）中干燥条件为40-50℃干燥36-48h。
优选的，所述步骤（3）中，反应釜内反应条件为35-75℃并恒温搅拌30-40min。
与现有技术相比，本发明具备以下有益技术效果：
（1）本发明的一种天然彩色透水胶粘石路面材料，3,3'-二氯二苯二硫醚上的氯原子和聚醚多元醇上的羟基进行取代反应，得到改性的多元醇，再固化剂进一步混合的到胶粘材料，本发明在胶粘材料上引入二硫键，提高了材料的自修复能力，阻止了雨水侵入到材料内部造成腐蚀现象的发生；并且，3,3'-二氯二苯二硫醚上作为硬链段与聚合物链相连，以及3,3'-二氯二苯二硫醚上的二元苯环结构，都显著提高了胶粘材料的机械性能。
（2）本发明的一种天然彩色透水胶粘石路面材料，在天然彩石上表面包裹少许纤维素，纤维素不仅可以提高路面材料的机械性，并且纤维素上丰富的羟基和胶粘材料表面的羟基产生氢键自组装，增强了连接性，阻止胶结材料和骨料之间的脱落，提高机械性能。
（3）本发明的一种天然彩色透水胶粘石路面材料，采用具有多孔性和粘性的凹凸棒石作为填料，与胶粘剂发挥着协同作用，从而得到一种多孔且耐久性好的胶粘石材料，提高了胶粘石路面材料的使用年限。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种天然彩色透水胶粘石路面材料的制备工艺，包括如下步骤：
（1）将1g的3,3'-二氯二苯二硫溶于10g醚聚醚多元醇中，25℃下搅拌反应1小时，得到二苯二硫醚接枝的多元醇；
（2）在50ml去离子水中加入15g纤维素和90g天然彩石，混合均匀，为50℃干燥36h，得到表面包裹纤维素的天然彩石；
（3）将4g二苯二硫醚接枝的多元醇加入搅拌釜内，升温并充分搅拌后，加入1gHDI固化剂，保持温度搅拌1h，得到胶粘材料；
（4）将3g胶粘材料、90g表面有纤维素包裹的天然彩石和7g凹凸棒石混合，再将它们倒入PTFE（聚四氟乙烯）模具中保持48小时，得到一种天然彩色透水胶粘石路面材料。
实施例2
一种天然彩色透水胶粘石路面材料的制备工艺，包括如下步骤：
（1）将1g的3,3'-二氯二苯二硫溶于8g醚聚醚多元醇中，25℃下搅拌反应1小时，得到二苯二硫醚接枝的多元醇；
（2）在50ml去离子水中加入15g纤维素和88g天然彩石，混合均匀，为50℃干燥36h，得到表面包裹纤维素的天然彩石；
（3）将5g二苯二硫醚接枝的多元醇加入搅拌釜内，升温并充分搅拌后，加入2gHDI固化剂，保持温度搅拌2h，得到胶粘材料；
（4）将4g胶粘材料、90g表面有纤维素包裹的天然彩石和6g凹凸棒石按比例混合，再将它们倒入PTFE（聚四氟乙烯）模具中保持48小时，得到一种天然彩色透水胶粘石路面材料。
实施例3
一种天然彩色透水胶粘石路面材料的制备工艺，包括如下步骤：
（1）将1g的3,3'-二氯二苯二硫溶于6g醚聚醚多元醇中，30℃下搅拌反应3小时，得到二苯二硫醚接枝的多元醇；
（2）在50ml去离子水中加入15g纤维素和85g天然彩石，混合均匀，为45℃干燥48h，得到表面包裹纤维素的天然彩石；
（3）将7g二苯二硫醚接枝的多元醇加入搅拌釜内，升温并充分搅拌后，加入3gHDI固化剂，保持温度搅拌2h，得到胶粘材料；
（4）将6g胶粘材料、85g表面有纤维素包裹的天然彩石和9g凹凸棒石按比例混合，再将它们倒入PTFE（聚四氟乙烯）模具中保持72小时，得到一种天然彩色透水胶粘石路面材料。
实施例4
一种天然彩色透水胶粘石路面材料的制备工艺，包括如下步骤：
（1）将1g的3,3'-二氯二苯二硫溶于5-10g醚聚醚多元醇中，25-35℃下搅拌反应1-3小时，得到二苯二硫醚接枝的多元醇；
（2）在50ml去离子水中加入20g纤维素和80g天然彩石，混合均匀，为50℃干燥48h，得到表面包裹纤维素的天然彩石；
（3）将6g二苯二硫醚接枝的多元醇加入搅拌釜内，升温并充分搅拌后，加入3gHDI固化剂，保持温度搅拌3h，得到胶粘材料；
（4）将8g胶粘材料、85g表面有纤维素包裹的天然彩石和7g凹凸棒石按比例混合，再将它们倒入PTFE（聚四氟乙烯）模具中保持72小时，得到一种天然彩色透水胶粘石路面材料。
对比例1
一种天然彩色透水胶粘石路面材料的制备工艺，包括如下步骤：
（1）在50ml去离子水中加入15g纤维素和90g天然彩石，混合均匀，为50℃干燥36h，得到表面包裹纤维素的天然彩石；
（2）将4g聚醚多元醇加入搅拌釜内，升温并充分搅拌后，加入1gHDI固化剂，保持温度搅拌1h，得到胶粘材料；
（3）将3g胶粘材料、90g表面有纤维素包裹的天然彩石和7g凹凸棒石混合，再将它们倒入PTFE（聚四氟乙烯）模具中保持48小时，得到一种天然彩色透水胶粘石路面材料。
对比例2
一种天然彩色透水胶粘石路面材料的制备工艺，包括如下步骤：
（1）将1g的3,3'-二氯二苯二硫溶于10g醚聚醚多元醇中，25℃下搅拌反应1小时，得到二苯二硫醚接枝的多元醇；
（2）将4g二苯二硫醚接枝的多元醇加入搅拌釜内，升温并充分搅拌后，加入1gHDI固化剂，保持温度搅拌1h，得到胶粘材料；
（3）将3g胶粘材料、90g天然彩石和7g凹凸棒石混合，再将它们倒入PTFE（聚四氟乙烯）模具中保持48小时，得到一种天然彩色透水胶粘石路面材料。
按照碎石垫层厚度为8cm，透水混凝土层厚度为10cm，透水胶粘石层厚度为3cm的顺序平铺，得到透水胶粘石路面。
将制备得到的透水胶粘石路面按照GB/T50082-2009标准进行抗压强度、透水系数、抗冻性（150次冻融循环后抗压强度损失率）和抗硫酸盐侵蚀等性能的检测，具体结果见表2。
表2
综上，由实施例1-4可以看出由本胶粘石路面材料制得的胶粘石路面具有较好的机械强度，并且有较高的耐雨水的腐蚀性，可以广泛使用，对比例1和2分别除去了3,3'-二氯二苯二硫和纤维素，其他和实施例1 一致，而效果与实施例1相比不太理想。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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