一種環氧化物改性瀝青材料及其制備方法和使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種環氧化物改性瀝青材料及其制備方法和使用方法，環氧化物改性瀝青材料包括A組分和B組分，A組分和B組分的重量比為1:0.5~20；其中A組分包括：環氧化物50~100重量份、界面劑0.5~30重量份、增塑劑0.5~100重量份；B組分包括：瀝青類材料20~500重量份、交聯劑5~200重量份、促進劑0.05~15重量份。本發明的優點是體系采用界面劑，可以有效地提高環氧化物與瀝青材料之間的相容性，大大改善反應物的力學性能；可以長時間儲存，有利于實際生產；體系粘度低，在100℃~160℃溫度區間，拌合混合料具有較好和易性，易于施工攤鋪與碾壓。
【專利說明】一種環氧化物改性瀝青材料及其制備方法和使用方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種道路鋪裝用浙青材料及其制備方法和使用方法，具體說是一種環氧化物改性浙青材料及其制備方法和使用方法。
【背景技術】
[0003]由于我國交通事業的不斷發展，公路建設規模逐漸擴大，特別是高等級公路建設里程的不斷增加，對高質量的公路浙青的需求量呈上升趨勢。同時由于國民經濟的發展帶來交通量迅速增加，車輛大型化，車輛重載以及我國南北、冬夏溫差大等因素，對浙青路面的質量提出了更高的要求。
[0004]在這種情況下，普通浙青不能滿足要求，越來越多的道面或鋼橋面鋪裝層采用了聚合物改性浙青。常用的聚合物改性浙青即在普通浙青中添加如橡膠、塑料及樹脂等高分子聚合物改性劑，以實現對普通浙青的路用性能改善。相對于普通浙青而言，研究發現，聚合物改性浙青的高溫穩定性、低溫抗裂能力大大提高，耐老化和耐候性增強，和石料的粘附能力提高。用聚合物改性浙青鋪筑的路面能夠顯著地提高抗永久變形能力、抗溫縮裂縫能力及抗疲勞開裂能力。但是，由于超載現象嚴重，再加上氣候和環境等因素的影響，一些改性浙青混凝土鋪裝層也發生了早期破壞現象。導致破壞現象的原因很多，除了設計以及施工等因素外，聚合物改性浙青本身一些固有的缺陷也是不容忽視的因素。
[0005]目前用于浙青改性的改性劑使用最多的是聚合物改性劑，一般可分為三類:(I)熱塑性橡膠類:即熱塑性彈性體，主要是苯乙烯類嵌段共聚物，如苯乙烯一丁二烯一苯乙烯(SBS)、苯乙烯一異戍二烯一苯乙烯(SIS)、苯乙烯一聚乙烯/ 丁基一聚乙烯(SE/BS)等嵌段共聚物，由于它具有橡膠和樹脂兩類浙青改性劑的結構和性質，故稱為橡膠樹脂類，屬于熱塑性橡膠類的還有聚酯彈性 體、聚乙烯丁基橡膠聚合物、聚烯烴彈性體等。由于具有良好的彈性，已成為目前世界上最為普遍使用的道路浙青改性劑。(2)橡膠類:如天然橡膠(NR)、丁苯橡膠(SBR)、氯丁橡膠(CR)、丁二烯橡膠(BR)、異戊二烯橡膠(IR)等，其中SBR是世界上應用最為廣泛的改性劑，尤其是它膠乳形式的使用越來越廣泛。(3)樹脂類:常用的樹脂常分為兩類:熱塑性樹脂和熱固性樹脂。熱塑性樹脂如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、乙烯一乙酸乙烯酯共聚物(EVA)等，最常用的改性劑為SBS、SBR、PE和EVA 等。
[0006]改性浙青其實就是浙青和聚合物的物理共混改性，添加到浙青中的聚合物主要以顆粒狀、絲狀、網絡狀三種主要分散形式存在。對于顆粒狀、絲狀分散形式，主要是對基質浙青進行加勁、增韌，從而提高浙青抵抗外力的剪切能力以及抵抗高溫變形能力；對于網狀分散形式，使高聚物優異的粘彈性能優勢在浙青中得以充分發揮，從而達到提高浙青路用性能的目的。在這三種分散形式中，屬網狀結構分散形式最好，尤其是空間網絡結構形式，更能改變浙青的性能。但是由于SBS、SBR、PE等形成的空間網絡，僅僅是一種物理上的交聯網，即是高分子聚合物的較長分子鏈，相互纏結，或者由于弱小的分子間作用力，而形成平面或者空間網絡。這種網絡，在外力作用下，由于物理交聯的作用力較低，很容易引發網絡的破壞；在外界溫度升高的情況下，如分子運動的加劇，這種網絡會自動解散，以大分子鏈的形式存在浙青中；而且，由于網絡之間的作用力較低，在外力反復作用下，也很容易引發破壞，導致抵抗外力疲勞強度下降。
[0007]目前有關環氧化物改性浙青方法較多，CN1837290A公布采用帶羧基或酸酐基的改性浙青、脂肪二元酸、二聚酸或醇酸樹脂、脂肪酸酐、固化促進劑、環氧樹脂組成的環氧浙青，涉及原料品種較多，制備工藝復雜，反應溫度高，能耗大。CN101634130A公布采用有機酸酐、稀釋劑、環氧樹脂組成的環氧浙青，由于采用的稀釋劑具有酯基，或為縮水甘油醚物質，與極性較弱的浙青無法相容，容易導致混合物產生相變，對制備環氧浙青的性能產生影響；此外，縮水甘油醚與酸酐之間容易發生化學反應，致使體系粘度升高，甚至產生交聯。
【發明內容】
[0008]為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種環氧化物改性浙青材料及其制備方法和使用方法，該改性浙青材料能長時間的儲存、有利于實際生產、體系粘度低、易于施工攤鋪與碾壓。
[0009]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
一種環氧化物改性浙青材料，其特征在于，包括A組分和B組分，A組分和B組分的重量比為1:0.5~20 ；
其中A組分包括以下重量成分:環氧化物50-100份、界面劑0.5~30份、增塑劑0.5^100
份；
B組分包括以下重量成分:浙青 類材料20-500份、交聯劑5~200份、促進劑0.05^15份。
[0010]所述的環氧化物為縮水甘油醚、縮水甘油酯、環氧化聚烯烴一種或多種。
[0011]所述的縮水甘油醚為雙酚A型縮水甘油醚。
[0012]所述界面劑的結構式為以下一種或多種:
結構式1:
V'.1.'..H 2 C1- P8
，其中:m ^ 11，R為環氧樹脂基團；
結構式2:. 3- B.。 R， 其中:m > 11，R為環氧樹脂基團；
結構式3:
(:Η.5.-CCH>) -..................—I\ /，其中:η ≤ 3。
O
[0013]所述的增塑劑為正丁基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、2-乙基已基縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、三甲醇基丙烷三縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚中的一種或幾種。
[0014]所述的交聯劑為鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、正十二烷基丁二酸酐、十二烯基琥珀酸酐、均苯四甲酸二酐及改性體、聚壬二酸酐、聚戊二酸酐、桐油酸酐中的一種或多種。
[0015]所述的促進劑為脂肪胺。
[0016]所述的浙青類材料為石油浙青、焦油浙青和石油抽出油中一種或幾種。
[0017]一種環氧化物改性浙青材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將環氧化物、界面劑和增塑劑常溫下混合均勻獲得A組分；其中，環氧化物50-100重量份、界面劑0.5-30重量份、增塑劑0.5-100重量份；
(2)將浙青類材料加熱到10(Tl60°C，然后將交聯劑、促進劑加入到浙青類材料中攪拌混合，并通過高速剪切機進行剪切分散均勻，制得B組分；其中，浙青類材料20-500重量份、交聯劑5~200重量份、促進劑0.05~15重量份；
(3)分別將步驟(1)得到的A組分加熱到8(T12(TC，將步驟(2)得到的B組分加熱到100-160，然后將A組分和B組分按照重量比為1:0.5^20混合均勻后即得所述環氧化物改性浙青材料。
[0018]一種環氧化物改性浙青材料的使用方法，現場分別將所述A組分加熱到8(Tl20°C，將所述B組分加熱到10(Tl6(TC，然后將A組分、B組分按照重量比為1:0.5^20通過混合器混合均勻后，再與加熱至100-160?的集料充分混合，拌合均勻，運送并攤鋪、碾壓成環氧浙青混凝土，或直接噴灑到作業面，灑布量0.1-2.4kg/m2，作為粘結料。
[0019]環氧化物在交聯劑作用下進行開環反應，形成空間交聯體系，從熱力學的角度出發，這種化學交聯作用是一不可逆的過程，即在外力和溫度等因素發生變化時，交聯的網絡依舊存在。由于環氧化物改性浙青材料引進活性基團，可以和集料發生化學作用，產生化學鍵，粘附強度遠遠高于普通浙青和改性浙青，制備混凝土材料具有較高的強度與水穩定性，使用壽命長；作為粘結材料可以保證鋪裝層間的粘結，抗剪切能力強，可以減少養護費用，其經濟效益非常可觀。
[0020]本發明的特點采用活性增塑劑與環氧樹脂進行充分混合，重要采用一端為長脂肪鏈一端為環氧活性基團的界面劑，可以有效地保證環氧樹脂、增塑劑等活性化合物與極性較低的浙青類材料較好相容，形成的混合物體系可以在高溫、機械攪拌等條件下保持均相，而且將環氧樹脂、界面劑、增塑劑共同形成A組分，將固化劑、浙青形成B組分，可以長時間的儲存，有利于實際生產。
[0021]與現有技術相比，本發明的優點在于:體系采用界面劑，可以有效地加強環氧化物與浙青材料之間的相容性，大大改善反應物的力學性能；將環氧樹脂、界面劑、增塑劑共同形成A組分，將交聯劑、促進劑、浙青形成B組分，可以長時間的儲存，有利于實際生產；體系粘度低，在100°C ~160°C的溫度區間，拌合混合料具有較好和易性，易于施工攤鋪與碾壓。
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體的實施例對本發明進一步說明，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干變型和改進，這些也應視為屬于本發明的保護范圍。
[0023]實施例1:
一種環氧化物改性浙青材料，包括A組分和B組分，A組分和B組分的重量比為1:3 ;其中A組分包括以下重量成分:環氧化物80份、界面劑5份、增塑劑20份；B組分包括以下重量成分:浙青類材料100份、交聯劑40份、促進劑0.5份。
[0024]上述環氧化物改性浙青材料的制備方法，包括以下步驟:
(I)采用100重量份的脂肪酸(江蘇永林油脂化工有限公司)、100-200重量份的雙酚A縮水甘油醚(環氧當量0.51，無錫藍星化工新材料股重量份有限公司)和0.5%的季銨鹽在12(Tl80°C下反應4小時得到界面劑，結構式為: 其中，m大于11，R為環氧樹脂基團。
[0025](2)取5重量份步驟(1)合成界面劑，80重量份雙酚A縮水甘油醚(環氧當量0.51，無錫藍星化工新材料股重量份有限公司)，20重量份聚乙醇二縮水甘油醚(安徽新遠化工有限公司)，常溫下混合均勻形成A組分；
(3)采用100重量份的石油浙青(江蘇泰州中海浙青廠AH-70)、40重量份的桐油酸酐(揚州廣潤化工有限公司)、0.5重量份的芐胺(鹽城西湖化工有限公司)在120°C~140°C充分攪拌混合形成組分B ；
(4)將以上A組分與B組分按照重量比為1:3.0混合，在130°C下充分攪拌后，并在120°C保溫4小時后冷卻，制備成標準啞鈴型試件，試樣拉伸的截面寬6mm，厚度為3mm，在25°C下保溫2小時,拉伸速度500mm/min,拉伸結果見表1。
[0026]實施例2:
(O采用100重量份的脂肪胺(江蘇飛翔化工有限公司)、100-200重量份的環氧樹脂Ε51 (無錫藍星化工新材料股重量份有限公司)在9(T12(TC下反應4小時得到界面劑，結構式為:
CH j -(CHjJu—k—O—R
其中，m大于11，R為環氧樹脂基團。
[0027](2)取5重量份步驟(1)合成界面劑，80重量份雙酚A縮水甘油醚(環氧當量0.51，無錫藍星化工新材料股重量份有限公司)，20重量份聚丙二醇二縮水甘油醚(安徽新遠化工有限公司)，常溫下混合均勻形成A組分；
(3)采用100重量份的石油浙青(江蘇泰州中海浙青廠AH-70)、40重量份的甲基四氫鄰苯二甲酸酐(江陰惠峰合成材料有限公司)、0.5重量份的芐胺(鹽城西湖化工有限公司)在1200C~140°C充分攪拌混合形成組分B。
[0028](4)將以上A組分與B組分按照重量比為1:3.2混合，在130°C下充分攪拌后，并在120°C保溫4小時后冷卻，制備成標準啞鈴型試件，試樣拉伸的截面寬6mm，厚度為3mm，在25°C下保溫2小時,拉伸速度500mm/min,拉伸結果見表1。
[0029]實施例3:
(I)采用5重量份C8~C12的縮水甘油醚(安徽新遠化工有限公司)作為界面劑，結構式
為:
CH -(CH5L....................................CH — CH2.\ /
O其中:n為8~12。
[0030](2)取5重量份步驟(1)界面劑，80重量份雙酚A縮水甘油醚(環氧當量0.51，無錫藍星化工新材料股重量份有限公司)、20重量份丁二醇二縮水甘油醚(安徽新遠化工有限公司)，常溫下混合均勻形成A組分；
(2)采用100重量份的石油浙青(江蘇泰州中海浙青廠AH-90)、40重量份的甲基六氫鄰苯二甲酸酐(江陰惠峰合成材料有限公司)、0.5重量份的芐胺(鹽城西湖化工有限公司)在1200C~140°C充分攪拌混合形成組分B ；
(3)將以上A組分與B組分按照重量比為1:3.2混合，在130°C下充分攪拌后，并在120°C保溫4小時后冷卻，制備成標準啞鈴型試件，試樣拉伸的截面寬6mm，厚度為3mm，在25°C下保溫2小時,拉伸速度500mm/min,拉伸結果見表1。
[0031]表1實施例拉伸試驗結果
將實施例1中的A組分和B組分120°C下按照重量比為1:3.0混合均勻后，添加在級配石料中，攪拌均勻后進行馬歇爾試驗，試件120°C下養生4小時，試驗結果見表2。
[0032]實施例5:
將實施例2中的A組分和B組分120°C下按照重量比為1:3.0混合均勻后，添加在級配石料中，攪拌均勻后進行馬歇爾試驗，試件120°C下養生4小時，試驗結果見表2。
[0033]實施例6:
將實施例3中的A組分和B組分120°C下按照重量比為1:3.2混合均勻后，添加在級配石料中，攪拌均勻后進行馬歇爾試驗，試件120°C下養生4小時，試驗結果見表2。
[0034]表2實施例馬歇爾試驗結果__
實施例穩定度(kN) 流值(mm)
465?45.5—
568?96.3—
6丨75.4丨6.5—
實施例7:
將實施例1中的A組分和B組分120°C下按照重量比為1:2.8混合均勻后，噴灑水泥混凝土試塊表面，在水泥混凝土上使用車轍成型儀成型浙青混凝土，冷卻至室溫進行剪切試驗，試驗結果見表3。
[0035]實施例8:
將實施例2中的A組分和B組分120°C下按照重量比為1:3.0混合均勻后，噴灑水泥混凝土試塊表面，在水泥混凝土上使用車轍成型儀成型浙青混凝土，冷卻至室溫進行剪切試驗，試驗結果見表3。
[0036]實施例9:
將實施例3中的A組分和B組分120°C下按照重量比為1:3.2混合均勻后，噴灑水泥混凝土試塊表面，在水泥混凝土上使用車轍成型儀成型浙青混凝土，冷卻至室溫進行剪切試驗，試驗結果見表3。[0037]表3實施例剪切試驗結果
【權利要求】
1.一種環氧化物改性浙青材料，其特征在于，包括A組分和B組分，A組分和B組分的重量比為1:0.5~20 ； 其中A組分包括以下重量成分:環氧化物50-100份、界面劑0.5~30份、增塑劑0.5^100份； B組分包括以下重量成分:浙青類材料20-500份、交聯劑5~200份、促進劑0.05^15份。
2.根據權利要求1所述的環氧化物改性浙青材料，其特征在于，所述的環氧化物為縮水甘油醚、縮水甘油酯、環氧化聚烯烴中的一種或幾種混合。
3.根據權利要求2所述的環氧化物改性浙青材料，其特征在于，所述的縮水甘油醚為雙酚A型縮水甘油醚。
4.根據權利要求1所述的環氧化物改性浙青材料，其特征在于，所述界面劑的結構式為以下一種或幾種混合: 結構式3:
5.根據權利要求1所述的環氧化物改性浙青材料，其特征在于，所述的增塑劑為正丁基縮水甘油醚、烯丙基縮水甘油醚、2-乙基已基縮水甘油醚、甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、三甲醇基丙烷三縮水甘油醚、丙三醇三縮水甘油醚中的一種或幾種混合。
6.根據權利要求1所述的環氧化物改性浙青材料，其特征在于，所述的交聯劑為鄰苯二甲酸酐、順丁烯二酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、正十二烷基丁二酸酐、十二烯基琥珀酸酐、均苯四甲酸二酐及改性體、聚壬二酸酐、聚戊二酸酐、桐油酸酐中的一種或幾種混合。
7.—種權利要求1所述的環氧化物改性浙青材料，其特征在于，所述的促進劑為脂肪胺。
8.根據權利要求1所述的環氧化物改性浙青材料，其特征在于，所述的浙青類材料為石油浙青、焦油浙青和石油抽出油中一種或幾種混合。
9.根據權利要求1所述的環氧化物改性浙青材料的制備方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: (1)將環氧化物、界面劑和增塑劑常溫下混合均勻獲得A組分；其中，環氧化物50-100重量份、界面劑0.5^30重量份、增塑劑0.5^100重量份； (2)將浙青類材料加熱到10(Tl60°C，然后將交聯劑、促進劑加入到浙青類材料中攪拌混合，并通過高速剪切機進行剪切分散均勻，制得B組分；其中，浙青類材料20-500重量份、交聯劑5~200重量份、促進劑0.05~15重量份； (3)分別將步驟(1)得到的A組分加熱到8(T12(TC，將步驟(2)得到的B組分加熱到100-160?，然后將A組分和B組分按照重量比為1:0.5^20混合均勻后即得所述環氧化物改性浙青材料。
10.一種權利要求1所述的環氧化物改性浙青材料的使用方法，其特征在于:現場分別將所述A組分加熱到8(Tl20°C，將所述B組分加熱到10(Tl60°C，然后將A組分、B組分按照重量比為1:0.5^20通過混合器混合均勻后，再與加熱至10(Tl6(rC的集料充分混合，拌合均勻，運送并攤鋪、碾壓成環氧浙青混凝土，或直接噴灑到作業面，灑布量0.-2.4kg/m2，作為粘結料。
【文檔編號】C08L63/02GK103483834SQ201310366476
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年8月21日 優先權日:2013年8月21日
【發明者】黃衛, 閔召輝 申請人:黃衛, 閔召輝