[发明专利]一种桥梁用高硬度聚氨酯弹性体承压支座材料及其制备方法和使用方法

说明书

本发明公开了一种桥梁用高硬度聚氨酯弹性体承压支座材料及其制备方法和使用方法，该材料按质量份计包括：A组分包括多元醇100份、小分子醇10～20份、混合异氰酸酯60～140份；B组分为扩链剂；A/B的质量比为100/24～32。所述多元醇为PTMG或PPG，数均分子量为500～3000。所述混合异氰酸酯为MDI、PPDI、T‑100，T‑80、HMDI、IPDI、HDI等中的两种混合。所述的小分子醇为EG、BDO、DEG、PG、DPG等中的一种或两种混合。本发明材料釜中寿命较长、可操作工艺性好、硬度80±2D，固化后的聚氨酯弹性体材料作为承压支座提高承载性，可减少支座的使用数量，降低桥梁支座的更换频次，提升整个伸缩装置的安全系数。

技术领域

本发明涉及桥梁用聚氨酯弹性体承压支座材料及其制备方法。

背景技术

桥梁伸缩装置是为使车辆平稳通过桥面并满足桥梁上部结构变形的需要，在桥梁伸缩缝处设置的由橡胶和钢材等构件组成的各种装置的总称。按照伸缩体结构的不同，可以分为模数式、梳齿式、橡胶式及异型钢单缝式。随着高等级公路和城市高架桥建设事业的发展，桥梁的长大化得到突破性进展，要求有结构合理、大位移量的桥梁伸缩装置适应这一发展的需要。其中模数式桥梁伸缩装置是近年来发展比较快的一类。伸缩体由中梁钢和80mm的单元橡胶带组合而成的伸缩装置，适用于伸缩量为160-2000mm的公路桥梁工程，其中大部分使用天然橡胶和氯丁橡胶支座。由于大部分的橡胶支座制品都是裸露在大气中，与臭氧直接接触，遭受风吹雨淋，随着单个桥梁规模的不断扩大和桥梁使用安全性要求的不断提高，上述橡胶材料的缺点逐渐呈现出来：一是单个支座的硬度不高，承载力小，在固定承重状态下，需要多个橡胶支座，不但增加了支座成本，更增加了整个伸缩装置的安全风险；二是橡胶材料的耐候性不佳，长时间使用性能下降明显，而且容易发生龟裂。这两个缺点导致由橡胶支座做成的模数式桥梁伸缩装置在实际使用过程中更换频次较高。每一次更换伸缩装置，都要涉及封锁交通、采用大型机械吊装、安装新的支座等过程，社会影响和经济损失均无法计量，加之近年来公路桥梁安全事故频发，更引起人们对桥梁中有机橡胶材料安全使用状态的关注。

专利文献CN103073753A提供了一种高强度橡胶支座的制备方法，但其拉伸断裂强度只有15MPa左右，不能满足安全性越来越高的要求。专利CN202047362U虽然将聚氨酯材料用于桥梁支座，但是该类型的桥梁支座需要在聚氨酯弹性板上粘接滑动耐磨层才能形成一体结构。高硬度聚氨酯弹性体独立使用于桥梁支座替代传统的橡胶类支座材料未见报道。高硬度聚氨酯弹性体的制备主要采用预聚法，通过提高硬段含量提高弹性体硬度。提高硬段含量即必须增加异氰酸酯及扩链剂的用量，一般来说高硬度聚氨酯弹性体的预聚体具有较高的NCO含量。NCO含量越高，预聚体扩链时的凝胶时间越短。试验表明，一般情况下，要制备硬度大于邵D 75的聚氨酯弹性体，NCO质量分数应高于10％，而这种高NCO含量体系的凝胶时间小于1min。陈海良等(陈海良；张芳；孙青峰等.聚醚型高硬度聚氨酯弹性体的研制，《聚氨酯工业》，2003，18(4)：22～24)采用一步法生产硬度为邵D 60-80的弹性体，由于A组分为聚醚多元醇，在存放过程中容易吸潮而导致制品发泡，需要加入吸水剂进行处理，工艺复杂。贾卫民等(贾卫民，冯振刚.高硬度聚氨酯弹性体的研制，科技情报开发与经济，2005，1：128～129)以1，4-丁二醇为扩链剂，采用高硬段质量分数的方法，可使硬度达到邵D 75。但这种方法会引起两方面问题：一是提高硬段含量会加快反应速度，固化速度过快，手工无法操作；二是由于反应速度过快，反应放热集中，在数秒内温度剧烈上升、凝胶，加剧了交联副反应，损失了部分主链反应的机会，造成强度下降，材料变脆。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种桥梁用高硬度聚氨酯弹性体承压支座材料，该材料釜中寿命较长、操作工艺性好、硬度高。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种该材料的制备方法。

本发明要解决的第三个技术问题是提供一种该材料的使用方法。