專利名稱:一種耐候性透水材料及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種透水材料，特別是在建材、雨水收集、水過濾凈化等領(lǐng)域應(yīng)用的耐候性好透水效果好的透水材料。
背景技術(shù)：
目前，全球能源、水資源匱乏，同時沙化面積擴(kuò)大和風(fēng)沙的頻繁發(fā)生，使人類生存的環(huán)境日趨惡劣。目前城市居民居住的地方主要被用花崗巖、大理石、釉面磚、水泥和柏油等不透水的材質(zhì)鋪設(shè)的城市廣場、商業(yè)街、人行道、社區(qū)活動地、停車場等的地面包圍著，硬化地面對城市環(huán)境的危害非常大。下雨時，硬化地面完全阻止了雨水直接滲透入地，滿地積水使人們的出行變得很不方便；寶貴的水資源最后隨著排水管道流走，加重了城市排水設(shè)施的負(fù)擔(dān)；雨水的大量流失導(dǎo)致地下水位難以回升，直接影響到城市植被的健康，使得城市中的地表植物難以正常生長，加重市政綠化負(fù)擔(dān)；雨水的大量流失進(jìn)一步加重城市的干旱、缺水問題，形成生態(tài)學(xué)上的“人造沙漠”。
而不下雨時，硬化地面又極為干燥，容易堆積塵土，造成塵土到處飛揚(yáng)的局面；地面與空氣進(jìn)行熱量、水分的交換比較困難，調(diào)節(jié)城市地表溫度、濕度的能力也跟著變低，地面還會大量反射、保留和釋放太陽的輻射熱，極大地增加了城市的熱島效應(yīng)，使城市的環(huán)境舒適度大大減少。進(jìn)入21世紀(jì)人們對所生活的環(huán)境更加關(guān)注，但是人類所面臨的生態(tài)環(huán)境日漸惡化已是不爭的事實(shí)，開發(fā)新型的環(huán)保建筑材料，改善和美化人類生存環(huán)境勢在必行。
目前市場上建材領(lǐng)域的一些透水磚、透水路面等的透水性材料主要原料采用陶瓷或混凝土，要采用大量的礦土資源和水泥，原料的開采造成對環(huán)境的破壞；陶瓷型透水磚生產(chǎn)工藝復(fù)雜，而且陶瓷基磚在成型燒結(jié)時需要耗費(fèi)大量的能源，成本高，生產(chǎn)效率低，環(huán)保投入大，一次性投資規(guī)模大；混凝土磚也使用大量水泥，也會消耗大量的資源；也有一些透水磚的材料為天然石子和廢舊的塑料為原料，其缺點(diǎn)是耐候性差使用壽命短；以上所述的透水磚或透水路面都是通過增大磚體空隙提高透水率，空隙率在20％以上，由于不能解決粉塵堵塞空隙問題，因此不能持續(xù)保持高透水性能；而且由于空隙較大，其用于水過濾效果也較差。
關(guān)于透水性材料領(lǐng)域及待開發(fā)出環(huán)保型、能源節(jié)約型、耐候性好、透水率高的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中透水材料的上述不足，提供一種環(huán)保的、節(jié)約能源的、耐候性好、透水率高的透水材料。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種耐候性透水材料，包含有骨料、粘結(jié)劑；其中所述的骨料為天然石英砂、粉煤灰、冶煉廢渣、人造石英砂之一或其任意組合，且其粒徑為0.07毫米～1.6毫米；所述的粘結(jié)劑為耐候性好的環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂之一或其任意組合；且所用樹脂占骨料的質(zhì)量比為1～20％；其中耐候性好的環(huán)氧樹脂中還添加有脂肪族多胺或脂環(huán)族多胺類固化劑，其用量占環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為5～60％；其中耐候性好聚氨酯樹脂中還添加有聚氨脂固化反應(yīng)催化劑。
為了增加該透水材料的透水性，所述的粘合劑中添加有親水性可反應(yīng)樹脂；其中該親水性可反應(yīng)樹脂占樹脂的1～60％；所述親水性環(huán)氧樹脂是通過化學(xué)反應(yīng)在環(huán)氧樹脂分子中引入親水基團(tuán)，并引入環(huán)氧基或羥基，使其成為具有一定自乳化性能的可反應(yīng)樹脂。
為了粘合劑的耐候性優(yōu)良，其中耐候性好的環(huán)氧樹脂中添加有脂肪族多胺或脂環(huán)族多胺類固化劑，其用量占環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為10～60％；所述的耐候性好的環(huán)氧樹脂為脂環(huán)族型環(huán)氧樹脂、氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅改性雙酚A型環(huán)氧樹脂、飽和縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂、雜環(huán)型和混合型環(huán)氧樹脂中的一種或幾種。
所述的聚氨脂固化反應(yīng)催化劑為有機(jī)錫類、鉛類催化劑之一或其組合；所述的有機(jī)錫類催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、異辛酸亞錫；所述的鉛類催化劑為環(huán)烷酸鉛或異辛酸鉛。
所述的耐候性好的聚氨酯樹脂為耐候性好的脂肪族多元醇和多異氰酸酯混合物。所述的多異氰酸酯為1，6-己二異氰酸酯HDI、異佛爾酮二異氰酸酯IPDI、苯二亞甲基二異氰酸酯XDI、甲基環(huán)己基二異氰酸酯HTDI、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯HMDI、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯TMXDI、HDI縮二脲、HDI三聚體、IPDI三聚體、TDI-HDI混合三聚體或預(yù)聚體中的一種或幾種；所述的脂肪族多元醇為聚酯多元醇、四氫呋喃為基的聚醚多元醇、含羥基的丙烯酸樹脂或有機(jī)硅樹脂中的一種或幾種。
為了提高滲水材料的透水性，所述的骨料中添加有親水性無機(jī)材料，其用量占骨料的質(zhì)量比為1～20％。所述的親水性無機(jī)材料為硅藻土、膨潤土、珍珠巖中的一種或幾種。
所述的聚氨酯樹酯中還可添加有氨酯級溶劑；該氨酯級溶劑最好為醋酸乙酯、甲乙酮、丙酮、甲苯、二甲基甲酰胺、四氫呋喃中的一種或幾種。所述的聚氨酯樹酯還可添加擴(kuò)鏈劑與交聯(lián)劑，該擴(kuò)鏈劑與交聯(lián)劑最好為醇類和胺類，所述的醇類和胺類為1，4-丁二醇，1，6-己二醇、三羥甲基丙烷、3，3′-二氯-4，4′-二氨基-二苯基甲烷MOCA中的一種或幾種。
所述的耐候性透水材料還添加有偶聯(lián)劑，其用量占樹脂的質(zhì)量比為0-10％，所述偶聯(lián)劑用量占樹脂的質(zhì)量比為0.5-5％時效果最佳，所述的偶聯(lián)劑最好為含硅、鈦、磷等元素的偶聯(lián)劑。
導(dǎo)致高分子材料老化的諸因素中，太陽光中的紫外線是極其重要的一個。光穩(wěn)定劑是用于提高高分子材料的光穩(wěn)定性助劑，它能屏蔽紫外線、或吸收紫外線并把它轉(zhuǎn)化為無害的熱能，或淬滅被紫外線激發(fā)的分子或基團(tuán)的激發(fā)態(tài)，使其回復(fù)到基態(tài)，或者捕獲因光氧化產(chǎn)生的自由基，避免光氧化反應(yīng)進(jìn)行下去，從而使高分子材料免遭紫外線的破壞，為了增加耐候性，所述的耐候性透水材料還添加光穩(wěn)定劑，所述的光穩(wěn)定劑的用量占樹脂的質(zhì)量比為0.1-5％，所述的光穩(wěn)定劑為二苯甲酮類、水楊酸酯類、苯并三唑類、受阻胺類、光穩(wěn)定劑HPT和光穩(wěn)定劑EPU中的任一種或幾種；具體來說，適合上述粘結(jié)劑的光穩(wěn)定劑有二苯甲酮(UV-207、UV-9、UV-531、UV-A、MA、D49和光穩(wěn)定劑-50等)、水楊酸酯(光穩(wěn)定劑TBS、光穩(wěn)定劑BAD等)、苯并三唑(UV-P、UV-320、UV-326、UV-327、UV-328和UV-5411等)、受阻胺(光穩(wěn)定劑744、光穩(wěn)定劑144、受阻胺770、光穩(wěn)定劑292等)、光穩(wěn)定劑HPT和光穩(wěn)定劑EPU等。
高分子材料在貯存、加工和使用過程中，在自身因素和環(huán)境因素的作用下會受到氧化，從而引起高分子材料及其制品性能的下降或損失，為了增強(qiáng)該透水材料的抗氧化性，進(jìn)而增強(qiáng)其耐候性，所述的耐候性透水材料添加有抗氧劑，所述的抗氧劑的用量占樹脂的質(zhì)量比為0.1-4％時效果較佳，所述的抗氧劑為抗氧劑1222、AT-76、抗氧劑2246-S、AT-59、抗氧劑1035、抗氧劑1098、抗氧劑3125、TPP、TNPP、AT-168、抗氧劑245、GA-80、抗氧劑858、抗氧劑1010中的一種或幾種。
為了提高阻燃性，可添加阻燃環(huán)氧樹脂(如含溴環(huán)氧樹脂、含氯環(huán)氧樹脂和含磷及氮環(huán)氧樹脂)和阻燃劑。
所述的石英砂可根據(jù)需要染成各種顏色。
所述的耐候性透水材料的用途為可將上述原料混合制成用于路面鋪設(shè)或雨水收集、水過濾的透水預(yù)制件，如透水磚、透水仿真草坪、透水樹池、透水板等；也可直接鋪設(shè)于路面形成透水路面。
本發(fā)明由于采用上述方案具有如下的有益效果(1)環(huán)保、節(jié)能型透水材料無毒、無味、無污染、可再生循環(huán)利用；直接采用沙漠中的沙子為原料，變廢為利，開辟科學(xué)治沙新途徑——逐步“吃”掉沙漠。
(2)耐候性好選用耐候性好的粘結(jié)劑，添加抗氧化劑、光穩(wěn)定劑；提高了抗氧化性和防紫外線的能力，大大提高了該透水材料的耐候性。
(3)透水性好通過選用透水性好的親水性樹脂，并在骨料中添加親水性無機(jī)材料，有效提高了材料的透水性。
(4)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛制成透水建材，可大面積應(yīng)用在園林、街道、房屋建筑；美觀耐用，優(yōu)化城市環(huán)境，既可以保溫隔熱，節(jié)省能源；還可以用于雨水收集系統(tǒng)，收集、過濾、凈化雨水，促進(jìn)雨水資源的充分利用，且吸塵固沙，改善空氣質(zhì)量；用于路面鋪設(shè)的透水材料，改善城市水循環(huán)，補(bǔ)充地下水資源；可鋪設(shè)透水、滲水路而，自然降水和人工降水均可迅速滲入地表，使降水資源得到充分利用，有效補(bǔ)充城市地下水資源，改善水循環(huán)。
具體實(shí)施方式為了進(jìn)一步驗(yàn)證本發(fā)明的有效效果，發(fā)明人進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)列舉如下較佳的的實(shí)施例來說明本發(fā)明的有益效果；實(shí)例1取染成青色的0.4～0.2mm目石英砂100g，氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂4.6g，脂肪族多胺固化劑1.4g，偶聯(lián)劑為環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷560 0.12g，光穩(wěn)定劑UV-3200.012g和抗氧劑10100.006g；混合后通過模具成型制成透水磚，測試其性能指標(biāo)與普通透水磚的對比情況
實(shí)例2取染成綠色的0.07～0.2mm目石英砂10Kg，粘合劑為含羥基的丙烯酸樹脂600g和75％的HDI縮二脲200g，硅烷偶聯(lián)劑5503g，光穩(wěn)定劑UV-326 0.6g和抗氧劑1010 0.9g，固化反應(yīng)催化劑0.5％的環(huán)烷酸鉛溶液0.5g、二月桂酸二丁基錫0.9g；混合后通過模具成型制成透水磚，測其抗壓強(qiáng)度達(dá)38MPa。
實(shí)例3取染成黑色的0.2～0.4mm石英砂10Kg，粘合劑為70％的650聚酯溶液600g和75％的HDI的縮二脲溶液560g，加入硅烷偶聯(lián)劑5505g，光穩(wěn)定劑UV-3270.6g；抗氧劑12220.9g，環(huán)烷酸鋅1.8g；擴(kuò)鏈劑與交聯(lián)劑為三羥甲基丙烷20g；取甲乙酮15g作為氨酯級溶劑；混合后制成的樣塊，測其抗壓強(qiáng)度達(dá)40.3MPa。
實(shí)例4取染成紅色的1.2～1.6mm石英砂10Kg，硅藻土100g；粘合劑為氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂1.8Kg和引入親水基團(tuán)的氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂0.18Kg；脂肪族多胺固化劑189g，光穩(wěn)定劑EPU1.98g，抗氧劑10351.98g；選一塊1平方米的路面，在路面上鋪設(shè)20厘米的石子基層并夯實(shí)，將上述選用的透水材料充分混合后鋪設(shè)在石子路基上壓實(shí)找平形成15厘米厚的透水層，5天后測得
實(shí)例5取0.07～0.4mm石英砂10Kg，珍珠巖粉2Kg；粘合劑為耐候性好丙烯酸樹脂1.2Kg；光穩(wěn)定劑HPT6g，抗氧劑10356g；含硅的偶聯(lián)劑12g；將上述原料充分混合，制成20厘米厚的雨水過濾層；雨水過濾后得到的水中無固體雜質(zhì)、清澈，可以用于洗車。
根據(jù)以上實(shí)施例可知通過應(yīng)用本發(fā)明所述的透水性材料的應(yīng)用，顯著提高了透水產(chǎn)品的透水性和耐候性。
權(quán)利要求
1.一種耐候性透水材料，包含有骨料和粘結(jié)劑；其特征在于1)所述的骨料為天然石英砂、粉煤灰、冶煉廢渣、人造石英砂之一或其任意組合，且其顆粒粒徑為0.07毫米～1.6毫米；2)所述的粘結(jié)劑為耐候性好的環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂之一或其任意組合，且所用樹脂與骨料的質(zhì)量比為1～20％；其中耐候性好的環(huán)氧樹脂中還添加有脂肪族多胺或脂環(huán)族多胺類固化劑，其用量占環(huán)氧樹脂的質(zhì)量比為5～60％；其中耐候性好聚氨酯樹脂中還添加有聚氨脂固化反應(yīng)催化劑。
2.如權(quán)利要求
1所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的粘合劑中添加有親水性可反應(yīng)樹脂；其中該親水性可反應(yīng)樹脂占樹脂的1～60％。
3.如權(quán)利要求
1所述的耐候性透水材料，其特征在于所述親水性環(huán)氧樹脂是通過化學(xué)反應(yīng)在環(huán)氧樹脂分子中引入親水基團(tuán)，并引入環(huán)氧基或羥基，使其成為具有一定自乳化性能的可反應(yīng)樹脂。
4.如權(quán)利要求
1所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的耐候性好的環(huán)氧樹脂為脂環(huán)族型環(huán)氧樹脂、氫化雙酚A型環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅改性雙酚A型環(huán)氧樹脂、飽和縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂、雜環(huán)型和混合型環(huán)氧樹脂中的一種或其任意組合。
5.如權(quán)利要求
1所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的耐候性好的聚氨酯樹脂為耐候性好的脂肪族多元醇和多異氰酸酯混合物。
6.如權(quán)利要求
5所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的多異氰酸酯為1，6-己二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)、甲基環(huán)己基二異氰酸酯(HTDI)、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯(HMDI)、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯(TMXDI)、HDI縮二脲、HDI三聚體、IPDI三聚體、TDI-HDI混合三聚體或預(yù)聚體中的一種或幾種；所述的脂肪族多元醇為聚酯多元醇、四氫呋喃為基的聚醚多元醇、含羥基的丙烯酸樹脂或有機(jī)硅樹脂中的一種或幾種。
7.如權(quán)利要求
1或5或6所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的聚氨脂固化反應(yīng)催化劑為有機(jī)錫類、鉛類催化劑之一或其任意組合。
8.如權(quán)利要求
7所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的有機(jī)錫類催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、異辛酸亞錫；所述的鉛類催化劑為環(huán)烷酸鉛或異辛酸鉛。
9.如權(quán)利要求
1或8所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的聚氨酯樹酯中還添加有氨酯級溶劑。
10.如權(quán)利要求
9所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的氨酯級溶劑為醋酸乙酯、甲乙酮、丙酮、甲苯、二甲基甲酰胺、四氫呋喃中的一種或幾種。
11.如權(quán)利要求
1所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的聚氨酯樹酯還添加擴(kuò)鏈劑與交聯(lián)劑。
12.如權(quán)利要求
11所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的擴(kuò)鏈劑與交聯(lián)劑為醇類和胺類。
13.如權(quán)利要求
12所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的醇類和胺類為1，4-丁二醇，1，6-己二醇、三羥甲基丙烷、3，3′-二氯-4，4′-二氨基-二苯基甲烷(MOCA)中的一種或幾種。
14.如權(quán)利要求
1所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的骨料中添加有親水性無機(jī)材料，其用量占骨料的質(zhì)量比為1～20％。
15.如權(quán)利要求
14所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的親水性無機(jī)材料為硅藻土、膨潤土、珍珠巖中的一種或幾種。
16.如權(quán)利要求
1或14或15所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的耐候性透水材料還添加有偶聯(lián)劑，其用量占樹脂的質(zhì)量比為0-10％。
17.如權(quán)利要求
16所述的耐候性透水材料，其特征在于所述偶聯(lián)劑用量最好占樹脂的質(zhì)量比為0.5-5％。
18.如權(quán)利要求
16或17所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑為含硅、鈦、磷等元素的偶聯(lián)劑。
19.如權(quán)利要求
1所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的耐候性透水材料還添加光穩(wěn)定劑。
20.如權(quán)利要求
19所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的光穩(wěn)定劑的用量占樹脂的質(zhì)量比為0.1-5％。
21.如權(quán)利要求
19所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的光穩(wěn)定劑為二苯甲酮類、水楊酸酯類、苯并三唑類、受阻胺類、光穩(wěn)定劑HPT和光穩(wěn)定劑EPU中的任一種或其任意組合。
22.如權(quán)利要求
19或20或21所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的骨料中添加有親水性無機(jī)材料，其用量占骨料的質(zhì)量比為1～20％。
23.如權(quán)利要求
22所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的耐候性透水材料添加有抗氧劑。
24.如權(quán)利要求
1或14或15或19所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的耐候性透水材料添加有抗氧劑。
25.如權(quán)利要求
24所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的抗氧劑的用量占樹脂質(zhì)量的0.1-4％。
26.如權(quán)利要求
24所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的抗氧劑為抗氧劑1222、AT-76、抗氧劑2246-S、AT-59、抗氧劑1035、抗氧劑1098、抗氧劑3125、TPP、TNPP、AT-168、抗氧劑245、GA-80、抗氧劑858、抗氧劑1010中的一種或幾種。
27.如權(quán)利要求
1所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的耐候性透水材料添加有阻燃環(huán)氧樹脂或阻燃劑。
28.如權(quán)利要求
1或19或23所述的耐候性透水材料，其特征在于所述的石英砂可染成各種顏色。
29.如權(quán)利要求
1所述的耐候性透水材料的用途為1)可制成用于路面鋪設(shè)或雨水收集或水過濾的透水預(yù)制件；2)可直接鋪設(shè)于路面形成透水路面。
30.如權(quán)利要求
29所述的耐候性透水材料的用途，其特征在于所述的透水預(yù)制件為透水磚或透水板或透水樹池。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種耐候性透水材料，包含有骨料、粘結(jié)劑；所述的骨料為天然石英砂、粉煤灰、冶煉廢渣、人造石英砂之一或其任意組合，且其粒徑為0.07毫米～1.6毫米；所述的粘結(jié)劑為耐候性好的環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂之一或其任意組合；通過選用耐候性好的粘結(jié)劑，并加入光穩(wěn)定劑、抗氧化劑有效提高了耐候性；通過選用透水性好的親水性可反應(yīng)樹脂，并在骨料中添加親水性無機(jī)材料，有效提高了材料的透水性，所述的耐候性透水材料的用途為可將上述原料混合制成用于路面鋪設(shè)或雨水收集、水過濾的透水預(yù)制件，也可直接鋪設(shè)于路面形成透水路面，促進(jìn)雨水資源的充分利用，改善城市水循環(huán)。
文檔編號C04B103/60GK1994955SQ200510132736
公開日2007年7月11日 申請日期2005年12月26日
發(fā)明者秦升益, 張偉民, 王芳 申請人:秦升益導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan