一种钢桥环氧浙青防水粘结料及其制备和使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种钢桥环氧浙青防水粘结料及其制备和使用方法，该钢桥环氧浙青防水粘结料由A、B两部分组成，A部分与B部分的质量比为1：2.45?1:7.8，其中：所述A组分为环氧树脂，所述B组分由以下质量份数的原料制成：浙青80?100份，高分子聚合物2?9份，顺酐3?10份，一元醇或多远醇2?12份，引发剂0.1?1份，脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸35?70份，固化剂25?75份，填料5?10份，固化促进剂0.05?0.8份。本发明的钢桥环氧浙青防水粘结料体系均匀、相容性好，拉伸强度和断裂伸长率高，高低温和耐候性能优异，生产和施工工艺简单，养护时间短，适用于大跨径钢厢桥梁结构的粘接层铺装。
【专利说明】一种钢桥环氧沥青防水粘结料及其制备和使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化学改性的、双组分热固性浙青防水粘结料及其制备和使用方 法，具体涉及一种钢桥环氧浙青防水粘结料及其制备和使用方法。
【背景技术】
[0002] 作为一种路桥铺装材料，环氧浙青属于热固性改性浙青材料，其高低温力学性能 优异，在30(TC高温下变软而不流淌，在-40°C低温下仍然有5%的断裂延伸率。环氧树脂 改性浙青是指将环氧树脂加入浙青中，经过与固化剂发生固化反应，形成不可逆的三维网 状交联固化物，浙青被牢牢地束缚在环氧树脂形成的交联网络中，这样，高温时浙青无法流 动，低温时浙青的抗裂性也得到极大的提高，从根本上改变了浙青的热塑性性质，赋予浙青 诸如高强度、优良的抗疲劳性能、良好的耐久性及抗老化性能等优良的物理力学性能，被广 泛应用于大跨径钢桥面的铺装，是钢桥面铺装、路面磨耗层、超重载交通道路的理想材料， 具有广泛的应用前景。
[0003] 目前，环氧浙青材料在国外已是成熟的产品，我国现在使用的环氧浙青大多数是 美国进口，其缺点是价格高、施工工艺复杂、产品配方单一。而国内对环氧浙青的研究还 处于起步阶段，由于环氧浙青材料中相容剂、固化剂、稀释剂、促进剂和增强剂等没有得 到很好解决因此成本较高，国产环氧浙青材料的性能远低于进口产品。例如，现有技术 CN201010511351. 0公开了一种热固性环氧浙青材料及其制备方法，主要用于建筑领域中。 它由浙青、环氧树脂、硫化剂、固化剂、固化促进剂和改性环氧树脂热固性环氧浙青增容剂 原料制备而成，各原料所占重量份数为：浙青100份、环氧树脂20-40份、硫化剂20-40份、 固化剂20-40份、固化促进剂0. 3-1. 2份、改性环氧树脂热固性环氧浙青增容剂20-60份。 该发明得到的改性热固性环氧浙青材料中浙青和环氧树脂混合均匀性好，但是本发明中改 性环氧树脂热固性环氧浙青增容剂制备方法复杂，成本高且不宜工业化生产，而且在实际 应用中改性浙青的稳定性难以控制，使用工艺复杂，同时硫化剂的使用对环境并不友好。 CN201010516766. 7公开了一种高热固性的环氧浙青材料及其制备方法。该环氧浙青材料 包括A部分和B部分，其中，A部分与B部分的质量比为3 : 1?9 : 1;A部分的质量组成 为：带羧基或酸酐基的改性浙青，B部分为环氧树脂。制备时，首先将浙青制成带羧基或酸 酐基的改性浙青；将得到的带羧基或酸酐基的改性浙青加入胺类有机物进行中和，得到A 部分；A部分和B部分按质量比为3 : 1?9 : 1比例混合均匀，B部分为环氧树脂，即得高 热固性的环氧浙青材料。该发明由于制备过程中使用了通氮气装置，抽真空装置，胶体磨， 施工工艺复杂，生产成本较高。CN201410023415. 0中公开一种环氧浙青改性材料，其组成成 份以质量份数表示法为：环氧树脂为18-28份；石油浙青22-30份；煤焦油10-12份；铁红 12-15份；氧化铬绿20-25份；滑石粉10-20份；云母粉5-10份；聚硫橡胶为10-15份；铝粉 浆为5-10份；甲苯1-3份；二甲苯2-5份；丁腈橡胶20-25份；乙二胺2-5份，该发明具有 粘度高，耐水性好、机械强度好，硬度高，使用寿命长，耐弯曲，耐冲击，不易挥发，柔韧性好， 不易开裂的特点，然而该发明所使用原料成本较高，施工环境也不友好，不适宜大规模工业 生产。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有高强度、高延伸率、耐疲劳性能优 异、高低温性能突出而且施工方式十分友好，成本较低的钢桥用环氧浙青防水粘接料及其 制备和使用方法。
[0005] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
[0006] 一种钢桥环氧浙青防水粘结料，由质量比为1 : 2. 45?1 : 7. 8的A、B两组分组 成，其中，所述A组分为环氧树脂，所述B组分由以下质量份数的原料制成：浙青80?100 份，高分子聚合物2?9份，顺酐3?10份，一元醇或多元醇2?12份，引发剂0. 1?1份， 脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸35?70份，固化剂25?75份，填料5?10份，固化促进 剂0· 05?0· 8份。
[0007] 进一步，所述A、B两组分质量比为1 : 2. 45。
[0008] 进一步，所述B组分由以下质量份数的原料制成：浙青85?95份，高分子聚合物 4?7份，顺酐5?8份，一元醇或多元醇4?10份，引发剂0. 3?0. 8份，脂肪族二元酸、 二聚酸或三聚酸50?60份，固化剂45?60份，填料6?9份，固化促进剂0. 1?0. 25份。
[0009] 其中，所述环氧树脂优选为双酚A型环氧树脂。
[0010] 其中，所述浙青可选择目前常用的工业浙青，包括但不限于70#石油浙青、90#石 油浙青、200#石油浙青、氧化浙青、煤浙青、湖浙青中的一种或多种的混合物。
[0011] 其中，所述高分子聚合物为分子量在40万以内的SBS、PVE、EVA、SBR、胶粉中的一 种或多种的混合物。
[0012] 其中，所述顺酐为顺丁烯二酸酐。
[0013] 当采用多元醇时，优选所用多元醇为聚乙二醇600或聚乙二醇4000或二者的混合 物。
[0014] 其中，所述引发剂为辛酸钴、环烷酸钴、ΒΡ0、过氧化二酰、异苯丙过氧化氢中的一 种或多种的混合物。
[0015] 其中，所述脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸为丙二酸、丁二酸、戊二酸、三聚磷酸 钠、三聚甘油单硬酸酯、三聚硫氰酸中的一种或多种的混合物。
[0016] 其中，所述固化剂为脂肪族多胺、芳香族多胺、聚酰胺、桐油酸酐、甲基纳迪克酸 酐、聚乙二酸酐、聚己二酸酐、聚癸二酸酐、四氢苯二甲酸酐、六氢苯二甲酸酐中的一种或多 种的混合物。
[0017] 其中，所述填料为轻钙粉、重钙粉、滑石粉、高岭土、硅藻土、钛白粉中的一种或多 种的混合物。
[0018] 其中，所述固化促进剂为苄基二甲胺、2,4,6三（二甲氨基甲基）苯酚、三苯基磷、 芳基异氰酸酯、环烷基咪唑啉、1，8-二氮杂-双环（5,4,0)-7-十一碳烯中的一种或多种的 混合物。
[0019] 在上述基础上，本发明公开了所述钢桥环氧浙青防水粘结料的制备方法，具体的 说是B组分的制备方法，包括如下步骤：
[0020] 将浙青升温至105°C?115°C，然后加入高分子聚合物，升温至170°C?210°C，搅 拌1?4小时后，降温至148°C?152°C，然后加入顺酐，一元醇或多元醇及引发剂，搅拌2? 3小时后，然后加入脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸及固化剂和填料，搅拌1?3小时后，然 后再加入固化促进剂，搅拌〇. 5?1小时后，保温待用，或降至室温出料，即得B组分。
[0021] 相应的，本发明还公开了所述钢桥环氧浙青防水粘结料的使用方法，如下：
[0022] 将B组分加热至118°C?152°C，A组分加热至68°C?92°C，然后将加热的B组分 和加热的A组分进行混合，在温度为115°C?125°C条件下养护2?4小时，即得所述的钢 桥环氧浙青防水粘结料。
[0023] 优选的，加热的A、B组分混合后在常温下养护30天。
[0024] 本发明通过先用高分子聚合物、脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸对基质浙青进行 改性，以增强其对环氧树脂的相容性和韧性，然后加入固化剂和固化促进剂并搅拌进行固 化反应，由此得到环氧浙青防水粘接料的B组分。
[0025] 本发明以高温酸酐作为主体固化剂，设计出利用环氧树脂来改性浙青，其较长的 非极性链能在浙青和环氧树脂之间形成柔性的桥架结构，形成牢固的分子键作用力，有效 地增加浙青和环氧树脂之间的相容性；以丁二酸、戊二酸、三聚磷酸钠、三聚甘油单硬酸酯 或三聚硫氰酸作为辅助固化剂，可以有效增加材料的耐低温性能。因此，本发明之钢桥环氧 浙青防水粘结料具有高拉伸强度、高断裂延伸率、耐疲劳和耐高低温温性能的等优良特性， 适用于大跨径钢桥面的铺装及高等级高速公路的铺筑，特别适用于大跨径钢桥面的铺装与 维修。本发明简单易行，生产工艺简单，生产成本较低，产品性能稳定，且产量可以大幅度提 商。
[0026] 实验证明，本发明之钢桥环氧浙青防水粘结料与现有技术相比，具有优越的力学 性能：平均断裂伸长率为238%，拉伸强度为7. 3MPa;在120°C的施工条件下，粘度达到 IOOcp的可操作时间为60?85min，可操作时间的选择更为广泛；材料在-20°C下放置24小 时后，低温柔性极佳，表现出优良的抗低温性能。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合实施例对本发明作进一步说明。
[0028] 实施例1
[0029] 第一步：将85份的浙青升温至IKTC，加入7份的高分子聚合物，升温至210°C，搅 拌4小时；然后降温至152°C，加入8份的顺酐、10份的一元醇或多元醇及0. 8份的引发剂， 搅拌3小时；再加入60份的脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸及60份的固化剂和9份的填 料，搅拌3小时；最后加入0. 25份的固化促进剂，搅拌1小时，保温待用，或降至室温出料， 即得到钢桥环氧浙青防水粘结料的B组分。
[0030] 第二步：按照A : B = 1 : 2.45的比例，将B组分加热至118°C，A组分加热至 92°C，然后将加热的B组分和加热的A组分进行混合，在常温下养护30天，即得所述的高性 能钢桥环氧浙青防水粘结料。其主要力学性能见下表1 : 表1 :实施例1钢桥环氧浙青防水粘结料的力学性能
【权利要求】
1. 一种钢桥环氧浙青防水粘结料，其特征在于，由A、B两部分组成，A部分与B部分的 质量比为1 : 2.45?1 : 7.8,其中：所述A组分为环氧树脂，所述B组分由以下质量份数 的原料制成：浙青80?100份，高分子聚合物2?9份，顺酐3?10份，一元醇或多元醇 2?12份，引发剂0. 1?1份，脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸35?70份，固化剂25?75 份，填料5?10份，固化促进剂0.05?0.8份。
2. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青防水粘结料，其特征在于：所述环氧树脂为双 酚A型环氧树脂。
3. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青防水粘结料，其特征在于：所述的高分子聚合 物为分子量在40万以内的SBS、PVE、EVA、SBR、胶粉中的一种或多种的混合物。
4. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青防水粘结料，其特征在于：所述多元醇为聚乙 二醇600或聚乙二醇4000或二者的混合物。
5. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青防水粘结料，其特征在于：所述引发剂为辛酸 钴、环烷酸钴、BPO、过氧化二酰、异苯丙过氧化氢中的一种或多种的混合物。
6. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青防水粘结料，其特征在于：所述脂肪族二元酸、 二聚酸或三聚酸为丙二酸、丁二酸、戊二酸、三聚磷酸钠、三聚甘油单硬酸酯、三聚硫氰酸中 的一种或多种的混合物。
7. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青防水粘结料，其特征在于：所述的固化剂为脂 肪族多胺、芳香族多胺、聚酰胺、桐油酸酐、甲基纳迪克酸酐、聚乙二酸酐、聚己二酸酐、聚癸 二酸酐、四氢苯二甲酸酐、六氢苯二甲酸酐中的一种或多种的混合物，所述固化促进剂为 苄基二甲胺、2,4,6三（二甲氨基甲基）苯酚、三苯基磷、芳基异氰酸酯、环烷基咪唑啉、1， 8_二氮杂-双环（5,4,0)-7- i^一碳烯中的一种或多种的混合物。
8. 根据权利要求1所述的钢桥环氧浙青防水粘结料，其特征在于：所述的填料为轻钙 粉、重钙粉、滑石粉、高岭土、硅藻土、钛白粉中的一种或多种的混合物。
9. 一种如权利要求1-8之一所述的钢桥环氧浙青防水粘结料的制备方法，其特征在 于，所述B组分的制备方法如下：将浙青升温至105°C?115°C，然后加入高分子聚合物，升 温至170°C?210°C，搅拌1?4小时后，降温至148°C?152°C，然后加入顺酐，一元醇或多 元醇及引发剂，搅拌2?3小时后，然后加入脂肪族二元酸、二聚酸或三聚酸及固化剂和填 料，搅拌1?3小时后，然后再加入固化促进剂，搅拌0. 5?1小时后，保温待用，或降至室 温出料，即得B组分。
10. -种如权利要求1-8之一所述的钢桥环氧浙青防水粘结料的使用方法，其特征在 于，将B组分加热至118°C?152°C，A组分加热至68°C?92°C，然后将加热的B组分和加 热的A组分进行混合，在温度为115°C?125°C条件下养护2?4小时，即得所述的钢桥环 氧浙青防水粘结料。
【文档编号】C09J11/06GK104212410SQ201410460648
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月11日 优先权日:2014年9月11日
【发明者】段文锋, 李善法, 常英, 刘金景, 田凤兰 申请人:北京东方雨虹防水技术股份有限公司