腰果酚多元环碳酸酯制备的弹性环氧树脂路面材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种用腰果酚制备的弹性环氧树脂路面材料及其制备方法的介绍。其中腰果酚多元环碳酸酯的制备方法是：将腰果酚缩水甘油醚在间氯过氧化苯甲酸的存在下氧化生成环氧化腰果酚缩水甘油醚。环氧化腰果酚缩水甘油醚与二氧化碳在季铵盐的催化下反应得到腰果酚多元环碳酸酯。然后再将腰果酚环碳酸酯30-70份，环氧树脂30-60份，胺类固化剂19-40份，搅拌混合均匀，脱除气泡，25-80℃固化24-168小时后得到弹性环氧树脂路面材料。这种弹性环氧树脂路面材料的拉伸断裂伸长率可达到90％，同时强度能达到20MPa，是一种可以超薄铺装的、高强度高韧性、强度高的聚合物路面铺装树脂及固化剂体系。
【专利说明】腰果酚多元环碳酸酯制备的弹性环氧树脂路面材料及其制 备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种弹性环氧树脂路面材料的制备方法，尤其涉及一种腰果酚多元环 碳酸酯改性的环氧树脂路面材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，公路交通特别是高等级公路及桥梁建设蓬勃发展，公路的发展对路面的 使用品质和功能提出了更高的要求。路面材料的适用性、品质、组成设计以及施工工艺等对 路面的使用性能起着决定性的作用。根据所使用路面材料的不同可将路面划分为：土、石路 面，沥青路面以及水泥路面。土石路面是最原始的道路路面材料。我国生产水泥的资源丰 富，水泥混凝土路面又具有承载力大、养护费用少、寿命长、行车节油等优点，故水泥混凝土 路面成为我国主要路面类型之一。然而水泥混凝土路面刚性太大，无法应用于钢桥面的铺 装，负重破坏后难修补。沥青路面经过长期的发展，其种类、铺筑工艺、使用性能不断被拓展 和改善，已成为目前世界高等级公路中的主要路面结构。沥青路面能占有主导地位的原因 在于这类路面具有很多优点，如：表面平整，行车舒适，噪音小，有很好的减振性，旧沥青混 合料可再生利用等。虽然沥青路面具有上述的优点，但如果材料组成、施工工艺不当，以及 受各种因素的作用，沥青路面面层就会出现高温软化、低温开裂、耐久性差等不良现象。
[0003] 由于沥青材料本身固有的缺陷依然存在，即易氧化和紫外线光降解、耐水性、抗滑 性和耐久性差，高温抗车辙性能与低温弹性抗裂性能始终为相互难以平衡的问题，造成大 跨径桥梁建成后不久，桥面铺装层即进入维护修补时期。随着交通量和重型车的迅速增加， 特别是近年来超载现象严重，使桥面铺装的破坏情况越来越严重，有为数不少的桥梁通车 后不久，桥面铺装就不同程度的出现了裂缝、拥包、车辙、破碎、脱落等病害。因此，桥面铺 装成为制约大跨径钢桥建设和发展的一项关键技术。对于交通量大的大跨径桥梁的桥面铺 装，维护较困难，一旦破坏，就必须进行维修，导致交通阻塞，因而造成难以估量的经济效益 和社会效益的损失。
[0004] 在国际交通行业，聚合物材料已经成功广泛用于路面和桥面铺装。具有很多优异 的性质，最突出的特点是：可以进行超薄层铺装，总厚度仅〇.6-2cm，施工简便，耐候性好， 使用寿命长。相对于铺装厚度必须达8cm以上的沥青混合料而言，聚合物薄铺装层能够减 轻铺装层70%的自重，对于一些本身负重很高的已建老旧桥梁而言具有特别的意义，使得 桥梁更为坚固稳定，可以适应与日俱增的交流量，从而延长整座桥梁的使用寿命。特别是， 可以常温铺装施工，避免常规沥青类材料高温铺装工艺对于钢桥结构产生热应力的损害。 不需要特别的施工设备，对于工人技术水平要求比较低。研宄证明，聚合物材料的耐冲击和 耐磨耗性最高，约是钢铁类材料及水泥混凝土材料的5?20倍。聚合物是由小分子单体通 过聚合反应，形成化学键连接成三维交联网络结构。通过聚合物高分子合成的专有设计，借 助所组成聚合物各自改性单体的优点，可以形成优异性能的新型路面铺装材料。
[0005] 环氧树脂材料由于具有刚性高，耐热性好、收缩率低和粘接性能优异的特点，外加 上产量高、价格低廉，使环氧树脂材料成为最适用于路面和桥面铺装的热固性聚合物材料 之一。然而，传统纯环氧树脂固化后的材料质地脆、韧性和弹性差，一直是合成聚合物材料 学科的难题，也是国内外聚合物高分子材料学者多年来研发的热点。
[0006] 腰果酚单元环碳酸酯目前已经有专利涉及。中国专利（CN103265523A)公开了一 种腰果酚环碳酸酯及其季铵盐衍生物和制备方法，该方法以腰果酚缩水甘油醚与CO2在季 铵盐催化剂作用下反应合成腰果酚一元环碳酸酯，并以其为原料制备含有氨基甲酸酯基 团的腰果酚季铵盐衍生物。这种腰果酚一元环碳酸酯只能与一个氨基发生加成反应，无法 进行交联反应。
【发明内容】
[0007] 为了解决现有技术腰果酚一元环碳酸酯无法进行交联反应的问题，本发明公开了 一种腰果酚多元环碳酸酯制备的弹性环氧树脂路面材料及其制备方法，将腰果酚多元环碳 酸酯引入环氧树脂体系，开发了一种拉伸断裂伸长率可达到90%，同时强度能达到20MPa 的聚合物路面铺装树脂及固化剂体系。
[0008] 技术方案：一种腰果酚多元环碳酸酯制备的弹性环氧树脂路面材料，原料组成按 质量份计为：
[0009] 腰果酚多元环碳酸酯30?70份；
[0010] 环氧树脂 30?60份；
[0011] 胺类固化剂19?40份；
[0012] 其中，所述的腰果酚多元环碳酸酯是腰果酚缩水甘油醚在间氯过氧化苯甲酸的存 在下氧化生成环氧化腰果酚缩水甘油醚，然后，环氧化腰果酚缩水甘油醚与二氧化碳在季 铵盐的催化下反应得到腰果酚多元环碳酸酯。上述环氧树脂可以是双酚A环氧树脂、脂环 族环氧树脂其中的一种或者是几种的混合物。
[0013] 所述的环氧树脂是双酚A环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或者是几种的混合 物。
[0014] 所述的胺类固化剂是脂肪胺、聚醚胺、脂环胺中的一种或者是几种的混合物。
[0015] 所述的季铵盐是四丁基溴化铵、苄基三乙基氯化铵或四丁基氯化铵中的任一种。
[0016] 所述的腰果酚多元环碳酸酯制备的弹性环氧树脂路面材料的制备方法，将腰果酚 多元环碳酸酯、环氧树脂和胺类固化剂搅拌混合均匀，脱除气泡，25-80°C固化24-168小时 后得到弹性环氧树脂路面材料。
[0017] 有益效果：
[0018] 1.本发明将腰果酚制备成腰果酚缩水甘油醚之后，再用过氧化物将腰果酚烷基链 段上的双键氧化成环氧基，然后制备成腰果酚多元环碳酸酯，引入环氧树脂体系，从而提高 体系固化物的柔韧性，达到桥面铺装树脂的性能要求。与现有技术腰果酚一元环碳酸酯相 比，腰果酚多元环碳酸酯具有可以交联的优势，能够与多元胺类固化剂形成线性或者立体 网状聚合物材料，能赋予环氧树脂体系高强度和高韧性。
[0019] 2.与现有技术形成的路面铺装材料相比，本发明给出的这种弹性环氧树脂路面材 料，具有较高的模量、强度、断裂延伸率和耐腐蚀性，柔韧性好，可以超薄铺装，如果应用于 路面特别是钢桥面，可以大大减轻铺装层重量，因而可以节省建桥成本和铺装成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为腰果酚多元环碳酸酯的红外光谱。
【具体实施方式】
[0021] 以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离 本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明 的范围。
[0022] 若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
【具体实施方式】 [0023] 中所用到的试剂：环氧树脂128 (南亚树脂厂），腰果酚缩水甘油醚 (按照文献"正辛基缩水甘油醚的合成研宄，吉林化工学院学报，20 (4)，2003, 7-8. "制备），
[0024] 间氯过氧化苯甲酸（阿拉丁试剂），二氧化碳（五十五所），苄基三乙基氯化铵（阿 拉丁试剂）。
[0025] 以下均为质量份。
[0026] 实施例1
[0027] 将Imol腰果酚缩水甘油醚在Imol间氯过氧化苯甲酸的存在下氧化生成环氧化腰 果酚缩水甘油醚。环氧化腰果酚缩水甘油醚与二氧化碳在四丁基溴化铵的催化下，反应釜 中120°C反应2小时得到腰果酚多元环碳酸酯。由于腰果酚大部分的成分都带有至少一个 双键的侧链，这种腰果酚多元环碳酸酯的分子式可以表示为：
[0028]
【权利要求】
1. 一种腰果酚多元环碳酸酯制备的弹性环氧树脂路面材料，其特征在于，原料组成按 质量份计为： 腰果酚多元环碳酸酯 30~70份； 环氧树脂 30~60份； 胺类固化剂 19~40份； 其中，所述的腰果酚多元环碳酸酯是腰果酚缩水甘油醚在间氯过氧化苯甲酸的存在下 氧化生成环氧化腰果酚缩水甘油醚，然后，环氧化腰果酚缩水甘油醚与二氧化碳在季铵盐 的催化下反应得到腰果酚多元环碳酸酯。
2. 如权利要求1所述的腰果酚多元环碳酸酯制备的弹性环氧树脂路面材料，其特征在 于，所述的环氧树脂是双酚A环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或者是几种的混合物。
3. 如权利要求1所述的腰果酚多元环碳酸酯制备的弹性环氧树脂路面材料，其特征在 于，所述的胺类固化剂是脂肪胺、聚醚胺、脂环胺中的一种或者是几种的混合物。
4. 如权利要求1所述的腰果酚多元环碳酸酯制备的弹性环氧树脂路面材料，其特征在 于，所述的季铵盐是四丁基溴化铵、苄基三乙基氯化铵或四丁基氯化铵中的任一种。
5. 权利要求1~4任一所述的腰果酚多元环碳酸酯制备的弹性环氧树脂路面材料的制 备方法，其特征在于，将腰果酚多元环碳酸酯、环氧树脂和胺类固化剂搅拌混合均匀，脱除 气泡，25-80°C固化24-168小时后得到弹性环氧树脂路面材料。
【文档编号】C08G59/50GK104479107SQ201410817332
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】夏建陵, 黄坤, 宋健, 桂永全, 李梅, 李守海, 陈瑶, 杨小华, 张燕, 诸进华 申请人:中国林业科学研究院林产化学工业研究所