一种环氧沥青增容剂的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及道路新材料技术领域，尤其涉及一种可以用于制备可以在室温下搅拌 混合、施工的环氧沥青材料的增容剂的制备和使用方法。
【背景技术】
[0002] 与普通沥青相比，环氧沥青材料具有极为优良的高温稳定性、低温抗裂性能、超强 的抗疲劳性能和优异的耐久性，成为高钢桥面铺装工程中的首选材料。在制备环氧沥青的 过程中，由于环氧沥青中石油沥青的主要成分是脂肪烃类和芳香烃类的混合物，其溶解度 参数约为8. 66,而环氧树脂的溶解度参数为10. 36,因此混合体系在热力学上很难相容而 成为均一稳定的体系。为了有效的制备环氧沥青材料，首要解决的基质沥青和环氧树脂之 间的相容性问题。
[0003] 另一方面，现有技术公开的环氧沥青材料在室温下为半流体膏状，在铺装使用时 必须要进行加热，如美国ChemCo环氧沥青的拌和温度为121°C，日本TAF环氧沥青的拌和温 度为180°C。而且，经过拌和好的环氧沥青集料必须在保温条件下从拌和站运输至施工现 场，这样造成一方面由于外加热使环氧沥青的生产能耗高，同时由于必须进行保温运输造 成施工时运输难度大；同时，环氧沥青在加热过程中，会产生对人体有害的沥青烟气，对施 工者的身体和环境造成较大的影响。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种环氧沥青增容剂的制备及使用方法。利用本发明技术 得到的环氧沥青增容剂可解决的基质沥青和环氧树脂之间的相容性问题，利用该环氧沥青 增容剂制备的环氧沥青材料可以在室温下搅拌混合、施工。
[0005] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是，一种环氧沥青增容剂的制备方法， 其特征在于包括以下步骤：
[0006] a)将重芳烃油加热到60~180°C ;
[0007] b)按异氰酸酯的用量为重芳烃油重量份数的3~10%，引发剂的用量为重芳烃油 重量份数的〇. 5~5%，抗降解剂的用量为重芳烃油重量份数的3~10%，将异氰酸酯、弓丨 发剂和抗降解剂混合液加入到重芳烃油中，在加热的条件下搅拌〇. 5~2h，得到环氧沥青 增容剂。
[0008] 优选的，所述重芳烃油中重芳烃含量为30~85% (质量），更优选为50~80%， 更优选为60~75%。
[0009] 优选的，所述重芳烃油的加热温度为60~180°C，更优选为80~160°C，更优选为 120 ~150°C。
[0010] 本发明对所述的重芳烃油种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员认可 的重芳烃油的种类和来源即可，如可以采用购自购自武汉保华石化新材料开发股份有限公 司的重芳烃油。
[0011] 优选的，所述异氰酸酯的用量为重芳烃油重量份数的3~10%，更优选为5~ 9 %，更优选为6~8 %。所述异氰酸酯可以是甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、多亚 甲基多苯基多异氰酸酯中的至少一种，多种按任意配比的混合。本发明对所述的异氰酸酯 种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员认可的异氰酸酯的种类和来源即可，如 可以采用购自ALDRICH公司的3-异丙基-α，α-二甲基苄基异氰酸酯（TMI)。
[0012] 优选的，所述引发剂的用量为重芳烃油重量份数的0. 5~5%，更优选为1~4%， 更优选为1~3%。本发明对所述的引发剂种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术 人员认可的引发剂的种类和来源即可，如可以采用购自成都罹精喜望精细化工有限公司的 2, 5-二甲基-2, 5-双（叔丁基过氧基）己烷（DHBP)。
[0013] 优选的，所述抗降解剂的用量为重芳烃油重量份数的3~10%，更优选为5~ 9 %，更优选为6~8 %。本发明对所述的抗降解剂种类和来源没有特殊的限制，采用本领域 技术人员认可的抗降解剂的种类和来源即可，如可以采用购自国药集团化学试剂有限公司 的苯乙稀（St)。
[0014] 在本发明中，环氧沥青增容剂能有效改善沥青和环氧树脂之间的相容性，使制备 的环氧沥青材料具有稳定均一的相态，不会存在沥青和环氧树脂两相的分离。本发明所提 供的环氧沥青增容剂所含有的活性基团可参与固化交联反应，形成作用力更强更为牢固的 分子键，以更加有效的增加沥青和环氧树脂之间的相容性；另一方面，由于与环氧树脂的反 应活性不同，导致反应交错进行，从而形成一种互穿网络结构（ΙΡΝ结构），且这种网络结构 具有整体交联密度低、局部交联密度高的双模网络结构特征，可以使环氧沥青在高温下具 有高强度的同时，在低温下也具有良好的韧性。
[0015] 本发明同时提供了一种环氧沥青增容剂的应用，其特征在于包括以下步骤：
[0016] 1)将沥青、环氧沥青增容剂、环氧沥青稀释剂、环氧树脂、环氧树脂稀释剂一起加 入到反应釜中搅拌混合，得到环氧沥青材料的A部分；
[0017] 所述A部分包括以下重量份的组分：
[0018] 沥青 100份； 环氧沥青增容剂 10~50份； 环氧场青稀释剂 5~50份; 环氧树脂 40~100份； 环氧树脂稀释剂 5~50份；
[0019] 2)将所述步骤1)得到的环氧沥青材料的A部分与环氧沥青材料的B部分拌搅混 合，得到一种可以在室温下施工使用的环氧沥青材料。
[0020] 所述B部分包括以下重量份的组分：
[0021] 环氧沥青固化剂20~50份；
[0022] 3)将步骤2)所述环氧沥青材料直接铺设于路面，或与集配石料混合后铺设于路 面。
[0023] 所述的集配石料为AC-10的集料，优选为利用玄武岩配制的AC-10的集料。
[0024] 所述的环氧沥青材料与集配石料的油石比的重量比为（6. 5~8) :100,优选为 (6· 8 ~L 5) : 100,更优选为（6· 8 ~L 2) : 100。
[0025] 所述的沥青优选为石油沥青、氧化沥青、煤沥青、湖沥青中的至少一种，多种按任 意配比混合。本发明对所述的沥青种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员认可 的沥青的种类和来源即可，如可以采用牌号为70号的壳牌沥青。
[0026] 优选的，所述步骤1)的拌搅混合时间为0. 5~2h，步骤2)中的拌搅混合时间为 0· 2 ~lh〇
[0027] 优选的，所述步骤1)的拌搅混合温度为室温~180°C，步骤2)中的拌搅混合温度 为室温。
[0028] 本发明先将沥青、环氧沥青增容剂、环氧沥青稀释剂、环氧树脂、环氧树脂稀释剂 一起加入到普通的反应釜中，在室温~180°C的条件下在搅拌0. 5~2h，得到环氧沥青材 料的A部分。本发明提供的方法将各组分直接一次性加入到反应容器中，与现有技术中公 开的A部分中各组分分批加入相比，本发明提供的方法无需采用专用的胶体磨进行高速分 散，更无需通入氮气保护反应或使用冷凝水回流数小时的复杂操作。本发明提供的方法工 艺控制简单，设备占用少，只要将A部分的各组分直接一次性加入到普通的反应釜中，混合 均匀即得到A部分。在本发明中，所述沥青、环氧沥青增容剂、环氧沥青稀释剂和环氧沥青 固化剂的种类和重量比与上述技术方案所述的一致，在此不再赘述。
[0029] 在本发明中，按重量份计，所述的A部分包括10~50份的环氧沥青增容剂，优选 为15~45份，更优选为20~40份。所述的环氧沥青增容剂是基于溶解度参数和相似相 溶原理的判定，通过有机合成的方法，在重芳烃中含有的双环、多环结构上引入可以发生固 化交联的活性官能团，制备一种可形成凝胶体系的改性重芳烃的反应型环氧沥青增容剂， 该反应型环氧沥青增容剂与普通增容剂只是在两相之间形成范德华力或氢键相比，不仅可 以有效地将沥青分散至微米级到百纳米级；同时，因其含有可发生固化交联的活性官能团， 可以发生凝胶化反应，在沥青与环氧树脂之间形成作用力更强的分子键，在热力学上与沥 青形成稳定均一的单一相态，从根本上改善沥青和环氧树脂之间的相容性。
[0030] 在本发明中，按重量份计，所述的A部分包括5~50份的环氧沥青稀释剂，优选为 10~45份，更优选为20~40份；优选的，所述环氧沥青稀释剂是苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、 甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯中的至少一种，多种按任意配比混合。本发明对所述的环 氧沥青稀释剂种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员认可的环氧沥青稀释剂种 类和来源即可，如可以采用购自国药集团化学试剂有限公司的苯乙烯（St)。
[0031] 按重量份计，所述的A部分包括5~50份的环氧树脂稀释剂，优选为10~45份， 更优选为20~40份；优选的，所述环氧树脂稀释剂是苯乙烯氧化物、苯基缩水甘油醚、对甲 酚缩水甘油醚、2-缩水甘油苯基缩水甘油醚、2,6-二缩水甘油苯基缩水甘油醚、邻苯二甲 酸二缩水甘油酯、四氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯中的至少 一种，多种按任意配比混合。本发明对所述的环氧树脂稀释剂种类和来源没有特殊的限制， 采用本领域技术人员认可的环氧树脂稀释剂种类和来源即可，如可以采用购自烟台市裕盛 化工有限公司牌号为632的缩水甘油醚类环氧稀释剂。
[0032] 在本技术领域内，常用的稀释剂有汽油、三氯甲烷，苯等有机溶剂，这类稀释剂对 沥青、环氧树