本发明涉及路桥伸缩缝材料，尤其涉及一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体及其制备和应用方法。
背景技术：
1、桥梁伸缩缝是桥梁工程中至关重要的组成部分，其性能直接关系到桥梁的安全、舒适度和使用寿命。传统的伸缩缝设计，虽在一定程度上满足了桥梁伸缩的需求，但往往存在维护成本高、易损坏、行车舒适度差等问题。
2、近年来，无缝式伸缩缝通过创新的材料和结构设计，实现了桥梁伸缩的无缝衔接，不仅提高了桥梁的整体性能，还大大降低了维护成本，提升了行车舒适度。聚氨酯因其优异的强度及柔韧性，较好的耐候及耐老化性能，可有效延长无缝伸缩缝的使用寿命而受到广泛关注，然而现有伸缩缝使用较多的聚氨酯材料也存在以下问题：(1)材料在长期使用过程中，长时间暴露在高温环境下，材料会发生氧化和降解，导致伸缩缝的力学性能和耐久性下降；(2)雨水中的酸性物质和杂质会侵蚀伸缩缝的表面和内部结构，导致材料腐蚀和破坏，雨水的渗透还会引起伸缩缝内部膨胀，进一步加剧其损坏程度；(3)常规聚氨酯材料中的苯环在紫外线作用下，会形成黄色的醌式结构，影响材料的美观；(4)由于材料强度不足而导致在长期的高荷载下发生塌陷，局部破损等情况。
3、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本发明第一个目的是提供一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体，利用超疏水和被动辐射降温的特性，通过配方设计，制得的弹性体可实现材料表面温度降低5-8℃，并具有自清洁的功能，在桥梁伸缩缝长期使用中保持优异的外观及性能稳定性。
2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体，由a组分和b组分按照质量比为20：120-150混合组成；
4、按照重量份数计算，a组分包括以下组分：
5、胺类固化剂10-15份；
6、聚二甲基硅氧烷固化剂5-10份；
7、催化剂1-2份；
8、b组分包括以下组分：
9、改性中空玻璃微珠30-60份；
10、聚氨酯预聚体50-75份；
11、聚二甲基硅氧烷30-50份；
12、进一步的，聚二甲基硅氧烷固化剂(pdms固化剂)与聚二甲基硅氧烷按比例混合后常温下固化得到固体聚二甲基硅氧烷，由于其含有大量的疏水链段，赋予了材料基础的疏水性，同时利用极性聚氨酯与非极性聚二甲基硅氧烷间的极性差异而导致热力学上不相容的性质，通过相分离策略，构建含大量微孔且孔结构可控的聚氨酯/聚二甲基硅氧烷，微孔结构能够对光线产生散射作用，使得光线在材料内部多次反射和散射，从而提高材料的光反射性能。虽然聚氨酯本身是亲水的，但相分离形成的微孔结构和pdms的疏水作用共同赋予了复合材料良好的疏水性。使得材料具有较好的疏水性及较高的光反射及散射性能。
13、进一步的，通过调控聚氨酯预聚体与聚二甲基硅氧烷的质量比，可以调节两种材料相分离程度，进而实现对材料微孔结构的可控调节，控制相分离的程度和微孔隙结构的大小、分布是技术上的难点。过度相分离将导致材料力学性能下降，而微孔隙结构的不均匀分布则影响材料的整体性能。聚氨酯预聚体与聚二甲基硅氧烷质量比在2：1-1.5时具有较好的力学性能与疏水性。
14、进一步的，pdms固化剂与pdms质量比为1：5时可实现常温下的快速固化，25℃下固化时间为2h。
15、进一步的，改性中空玻璃微珠为异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯改性，表面含羟基的中空玻璃微珠，利用nco基团与oh基团反应生成的氨基甲酸酯可以聚氨酯链段间以氢键连接，构建氢键网络，同时改性中空玻璃微珠上的碳碳双键可与pdms在催化剂作用下发生硅氢加成反应，构建共价交联网络，在提高改性中空玻璃微珠在弹性体中分散程度的同时实现对弹性体的原位增强。具有高光反射能力的中空玻璃微珠在聚氨酯/聚二甲基硅氧烷中均匀分散，显著提升了材料表面的粗糙程度，进一步提升了材料的光反射及光散射性能，并增强材料的疏水性，实现材料表面超疏水及较高的被动辐射冷却降温性能。
16、进一步的，改性中空玻璃微珠和弹性体质量比为1-1.5：5，在保证充分构建氢键及共价键交联网络的同时，避免添加过多反而导致填料聚集而影响材料性能。
17、进一步的，胺类固化剂为端氨基脂肪族二胺，较传统芳香族二胺，将苯环替换为不易黄变的脂肪链，制得的聚氨酯在户外长期使用中可保持外观无明显变化。
18、进一步的，聚氨酯预聚体为脂肪族异氰酸酯封端的聚丙二醇，使用脂肪族异氰酸酯封端以保证材料的耐黄变性能，分子量为2000～3000，nco含量为3.5～4wt％，保证了固化后聚氨酯的链段长度，具有较好的强度及断裂伸长率以满足伸缩缝的变形需要，较低的nco含量可避免扩链过程中放热过多，实现反应速率可控。
19、进一步的，胺类固化剂与聚氨酯预聚体的质量比为1：5，与pdms固化速率保持一致，在实际使用过程中可实现两种材料同步固化。
20、进一步的，催化剂为复配有机金属催化剂，包括有机锡、有机汞和有机铂催化剂中的两种或三种。优选为有机锡、有机汞和有机铂催化剂按照2:1:1的质量比制得。有机锡、有机汞催化剂可加快氨基与nco基团的反应，而有机铂催化剂可加速pdms固化并催化pdms与改性中空玻璃微珠上的碳碳双键发生硅氢加成反应。
21、本发明的第二个目的是提供一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体的制备方法，具有同样的技术效果。
22、一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体的制备方法，包括以下步骤：
23、s1、使用异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯改性中空玻璃微球；
24、s2、按比例将胺类固化剂、聚二甲基硅氧烷固化剂、催化剂投入反应釜中高速搅拌混匀得到a组分；
25、s3、按比例将聚氨酯预聚体、聚二甲基硅氧烷、改性中空玻璃微珠投入反应釜中高速搅拌混匀得到b组分；
26、进一步的，步骤s1中，包括以下步骤：
27、s11：将10g中空玻璃微珠通过超声分散器分散在250mln，n-二甲基甲酰胺中，在室温下分散30分钟；dmf具有良好的溶解性，有助于中空玻璃微珠的均匀分散。使用超声分散器对混合物进行超声处理，超声波的振动作用能够打破微珠之间的团聚，提高分散效果，为后续的反应创造有利条件。
28、s12：设置氮气流速40m/min对反应釜吹扫10分钟，排除釜内空气；这一步骤的目的主要是排除釜内的氧气，避免影响后续的化学反应，导致不必要的副产物生成。
29、s13：将步骤s11得到的中空玻璃微珠混合溶液倒入步骤s12除氧后的反应釜内，升温至80℃，加入30g异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯和150μl二月桂酸二丁基锡，在300r/min搅拌24h后；
30、进一步的，步骤s13中，所用中空玻璃微珠已经经过活化处理，具有活性羟基，此外使用的二月桂酸二丁基锡可针对性催化羟基与异氰酸酯基间的加成反应，保证了异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯对中空玻璃微珠较好的接枝效果。
31、s14：将得到的混合溶液离心并用乙醇完全洗涤至少三次，60℃下烘干后得到改性中空玻璃微珠。
32、进一步的，步骤s2中，按比例将胺类固化剂、聚二甲基硅氧烷固化剂、催化剂投入反应釜中，调整转速为300r/min，搅拌20min至分散均匀得到a组分；
33、进一步的，步骤s3中，按比例将聚氨酯预聚体、聚二甲基硅氧烷、改性中空玻璃微珠投入反应釜中，调整转速为500r/min，搅拌30min至分散均匀得到b组分；
34、本发明的第三个目的是提供一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体的应用方法，具有同样的技术效果。
35、一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体应用方法，使用时，将a组分和b组分按照比例混合均匀，然后浇注于伸缩缝坑槽中，抹面处理后待弹性体指干，采用土工布进行覆膜常温养护7天，然后揭除土工布，即可得到桥梁伸缩缝用长寿弹性体。
36、综上，本发明具有以下有益效果：
37、(1)本发明利用聚氨酯与聚二甲基硅氧烷间极性差异而导致的热力学上不相容的性质，实现两种材料在宏观上发生相分离，微观上则构建了大量的微孔隙结构，增加了材料表面的粗糙度，进一步加强了聚氨酯与聚二甲基硅氧烷的疏水性，同时也由于粗糙度的提升，大量的微孔结构提高了对太阳光的反射能力，使得材料具有一定的疏水性及太阳光反射能力；
38、(2)本发明通过引入改性中空玻璃微球，利用中空玻璃微珠的高反射、散射能力，实现对太阳光的高效反射，并借助pdms的高导热率将太阳辐射所产生的热量迅速传递到低温区域，形成宏观上的被动辐射降温，同时疏水的中空玻璃微球降低材料的表面能并进一步提升材料微观结构的粗糙程度，增强材料的疏水性成为超疏水材料。
39、(3)本发明核心在于去除了传统聚氨酯结构中易黄变的苯环结构，通过调整pdms和pu的比例，构建含大量微孔结构的具有一定疏水性及光反射能力的聚合物基体，通过引入改性中空玻璃微珠，进一步提升材料的疏水性及光反射、散射能力，赋予材料超疏水性和自清洁性，可隔绝外部污染物，如灰尘、水等，并保持良好的辐射冷却性能，适用于持久的户外应用。
40、(4)本发明将异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯接枝到中空玻璃微珠表面，改性中空玻璃微珠上的碳碳双键在催化剂作用下与pdms发生硅氢加成反应，构建共价交联网络，同时氨基甲酸酯键可与pu中的-nh形成氢键交联网络，在双重交联网络作用下，改性中空玻璃微珠可在聚合物基体中均匀分散，并实现对材料的原位增强。
1.一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体，其特征在于，由a组分和b组分按照质量比为20：120-150混合组成；
2.根据权利要求1所述的一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体，其特征在于，所述聚二甲基硅氧烷固化剂为氢封端聚二甲基硅氧烷，所述氢封端聚二甲基硅氧烷与所述聚二甲基硅氧烷质量比为1：5。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体，其特征在于，所述改性中空玻璃微珠为异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯改性的中空玻璃微珠。
4.根据权利要求1所述的一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体，其特征在于，所述胺类固化剂为端氨基脂肪族二胺。
5.根据权利要求1所述的一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体，其特征在于，所述聚氨酯预聚体为脂肪族异氰酸酯封端的聚丙二醇，分子量为2000~3000，nco含量为3.5~4wt%。
6.根据权利要求1所述的一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体，其特征在于，所述胺类固化剂与所述聚氨酯预聚体的质量比为1：5。
7.根据权利要求1所述的一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体，其特征在于，所述催化剂为由有机锡、有机汞和有机铂催化剂中的两种或三种复配制得的有机金属催化剂。
8.根据权利要求1~7任一项所述的一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体的制备方法，其特征在于，步骤s1中，包括以下步骤：
10.根据权利要求1~7任一项所述的一种桥梁伸缩缝用长寿弹性体的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：
